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一种通信信号智能宽幅稳压UPS设备

阅读:1发布:2022-08-02

专利汇可以提供一种通信信号智能宽幅稳压UPS设备专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种通信 信号 智能宽幅稳压UPS设备,包括多路输入电源处理模 块 、PWM整流模块、逆变模块和配电输出模块。通过多路输入电源处理模块连接多路不同制式的交流电源,对并输入的电源进行滤波防雷处理;然后由PWM整流模块对处理后的多路不同制式的交流电源整流后变为多路直流电源,再将多路直流电源并车为一条直流 母线 电源送入逆变模块;逆变模块将送入的 直流母线 电源通过SPWM技术逆变为制式不同的交流电源再通过输出隔离 变压器 输送到配电输出模块;通过配电输出模块的 智能电源 屏对不同的负载进行供电。,下面是一种通信信号智能宽幅稳压UPS设备专利的具体信息内容。

1.一种通信信号智能宽幅稳压UPS设备,其特征在于,包括多路输入电源处理模、PWM整流模块、逆变模块和配电输出模块;
所述多路输入电源处理模块能同时接收外来的多路制式不同的交流电源;
所述PWM整流模块将输入的多路制式不同的交流电源进行整流、滤波和并机,然后通过开关电源稳压输出稳定的直流母线电源到逆变模块;
所述逆变模块设置有输出隔离变压器,逆变模块将输入的直流母线电源逆变为不同制式的交流电源,并将不同制式的交流电源通过输出隔离变压器传输给配电输出模块;
所述配电输出模块包括智能电源屏,由所述智能电源屏进行输出配电供不同的负载使用。
2.如权利要求1所述的一种通信信号智能宽幅稳压UPS设备,其特征在于,所述多路电源输入模块包括防雷单元和多重滤波单元,对接收到的多路制式不同的交流电源进行防雷处理和多重滤波。
3.如权利要求1所述的一种通信信号智能宽幅稳压UPS设备,其特征在于,所述PWM整流模块在工作中先将输入的多路不同制式的交流电源整流为多路直流电源,再将多路直流电源合并为直流母线电源;所述PWM整流模块采用单支IGBT做PWM整流模块的主模块。
4.如权利要求3所述的一种通信信号智能宽幅稳压UPS设备,其特征在于,所述PWM整流模块需要满足下列条件:
根据输出电压的要求,人为给定PWM整流模块的直流输出电压390-400V;
PWM整流模块的占空比选择在85%-90%之间;
所述IGBT开关频率选择在20KHz以下;
采用双闭环控制改善电源的动态品质。
5.如权利要求4所述的一种通信信号智能宽幅稳压UPS设备,其特征在于,所述PWM整流模块可以同时接收多路不同制式的交流电源,对于不同制式的交流电源,其处理办法如下:
对于单相交流电源:将输入的单相交流电源进行变压升压,再将升压后的单相交流电源通过整流变为单相直流电源,然后对所得单相直流电源进行滤波,接着将滤波后的单相直流电源与其他路所得的单相直流电源或三相直流电源并流为一条直流母线电源;
对于三相交流单元:将输入的三相交流电源通过整流变为三相直流电源,然后对所得三相直流电源进行滤波,接着将滤波后的三相直流电源与其他路所得的单相直流电源或三相直流电源并流为一条直流母线电源。
6.如权利要求1所述的一种通信信号智能宽幅稳压UPS设备,其特征在于,所述逆变模块采用DC→AC逆变技术,并采用DSP进行控制,将输入逆变模块的直流母线电源逆变为交流电源;所述逆变模块采用三相桥式电路为主模块,包含6支IGBT;所述DSP实时控制电路生成单、三相的交流电压。
7.如权利要求1所述的一种通信信号智能宽幅稳压UPS设备,其特征在于,所述逆变模块需要满足以下条件:
1)所述逆变模块的占空比选择在75%;
2)所述逆变模块内的6支IGBT开关频率选择在20KHz以下;
3)所述逆变模块采用双闭环控制改善电源的动态品质;
4)所述逆变模块采用模拟电路采样,并输入DSP中,用算法进行闭环控制,从而实现反馈。
8.如权利要求1所述的一种通信信号智能宽幅稳压UPS设备,其特征在于,所述多路输入电源处理模块根据实际情况的不同,连接不同的电压,根据不同的电压,采用不同的电路。

说明书全文

一种通信信号智能宽幅稳压UPS设备

技术领域

[0001] 本发明属于通讯设备供电领域,具体来说,涉及一种通信信号智能宽幅稳压UPS设备。

背景技术

[0002] 电系统是发电、输电、变电、配电到用电的一个有机整体,其动力源可以是能、热能等传统能源,也可以是太阳能能、核能等新能源,而路供电系统是电力系统中具有特殊负荷特性的一个子系统。铁路供电系统可以分为两部分:电力供电和牵引供电。电力供电系统为调度指挥、通信信号、旅客服务等业务提供可靠的电力保障,而牵引供电系统为电气化铁路的电力机车(动车组)提供电能
[0003] 对于电力供电系统:铁路电力供电线路一般由沿铁路全线设置的一条一级负荷电力贯通线和一条综合电力贯通线构成。电力贯通线电压等级通常为10kV,供电距离30-50km,特殊情况下如青藏铁路采用35kV电压等级,供电距离超过100km。沿线与行车有关的通信、信号、综调系统等由一级负荷电力贯通线主供,综合电力贯通线备供。其他用电负荷及各牵引变电所所用电源由综合电力贯通线提供电源,在区间各用电点设置10kV箱式变电站。变配电所两路相互独立的进线电源由公共电网提供,进线电压等级有10KV,35kV,
110kV,220kV等。电力负荷分为车站负荷和区间负荷两大类。车站负荷主要为通信、信号、防灾报警、自动检售票、客服、电力监控、消防系统、各类水、各类通风机、空调自动扶梯电梯、电热设备和各类生产生活照明及站区照明负荷。区间负荷主要为通信、信号中继站、光纤直放站、牵引变电所所操作电源、隧道照明及监控设备等。按重要程度分为三个负荷等级,最重要的一级负荷包括:通信、信号、防灾报警、自动检售票、客服、电力监控、消防系统、应急照明、站台照明、地下出站厅照明、主控制室照明等。
[0004] 对于牵引供电系统:牵引变电的作用是将电力系统引入的110KV或220KV三相交流电变换成27.5KV的单相交流电,通过馈电线送至电路沿线的接触网,为电力机车供电。有少数牵引变电所还承担向铁路地区工农业用户的10kV动力负荷供电。牵引变压器除了采用电力系统常规的普通三相变压器外,为满足牵引负荷的特殊需求还常采用特殊结线变压器,如单相结线、VV结线、斯科特结线、阻抗匹配平衡结线等变压器。在电气化铁路枢纽地区,客运站、编组站和电力机车机务段等铁路设施较集中的地方,由于站线延续长且股道数量多,接触网结构和配置复杂,客货运交会、编组和电力机车整备作业繁忙,致使该地区牵引网发生故障的几率增多。
[0005] 于是在实际的应用中需要用到UPS来保障供电系统的稳定运行。UPS(Uninterruptible Power System/Uninterruptible Power Supply),即不间断电源,是将电池(多为铅酸免维护蓄电池)与主机相连接,通过主机逆变器等模电路将直流电转换城市电的系统设备。主要用于给单台计算机、计算机网络系统或其它电力电子设备如电磁、压力变送器等提供稳定、不间断的电力供应。当市电输入正常时,UPS将市电稳压后供应给负载使用,此时的UPS就是一台交流式电稳压器,同时它还向机内电池充电;当市电中断(事故停电)时,UPS立即将电池的直流电能,通过逆变器切换转换的方法向负载继续供应
220V交流电,使负载维持正常工作并保护负载软、硬件不受损坏。UPS设备通常对电压过高或电压过低都能提供保护。
[0006] UPS具有以下特点:1)UPS是针对中国电网环境和网络监控及网络系统、医疗系统等对电源的可靠性要求,克服中、大型计算机网络系统集中供电所造成的供电电网环境日益恶劣的问题,以全新的数字技术研制出的第三代工频纯在线式智能型UPS。
[0007] 2)直流电源,是维持电路中形成稳恒电流的装置,如干电池、蓄电池、直流发电机等。UPS和直流电源是企业重要的供电保障设备,传统的维护管理包括:①日常巡检外观,定期更换电池、滤波电容、风机等易损件,大修时做电池活化等;②改造或采用换代设备,使用高级工具测试电池性能。这种管理方式企业投入成本高,维护人员工作量大,不易实时掌握设备运行状态和关键数据,设备事故预防能力低。实施在线维护管理可避免传统方式的不足之处,获得良好效益。
[0008] 3)UPS的中文意思为“不间断电源”,是英语“Uninterruptible Power System/Uninterruptible Power Supply”的缩写,它可以保障计算机系统在停电之后继续工作一段时间以使用户能够紧急存盘,使用户不致因停电而影响工作或丢失数据。
[0009] 但已有UPS只能同时输入两路380V的电源,无法实现单/三相电源同时输入,且其本身所具备的技术特征是不能应对恶劣电源输入的,所以当用接触网电源替代贯通线进行供电时,几乎所有UPS电源都无法承受接触网恶劣电源品质的影响,常常会引起UPS电源的损坏。
[0010] 现有的铁路供电UPS设备存在以下缺点:1、目前业内UPS电源产品,均不能接受单、三相电源同时输入,无法根据铁路供电方式进行受电,在没有双路三相电的铁路车站,其冲击负荷用电只能接入单电源,势必对行车安全造成危害。
[0011] 2、普通UPS电源输入电源不能承受输入电源电压在±40%波动,当采用接触网供电时,需加净化电源装置。
[0012] 3、普通UPS电源采用SCR技术进行稳压整流,SCR技术在负载轻载、半载时会产生大量的谐波,会对车站其他用电设备及电网造成严重污染。

发明内容

[0013] 本发明针对现有技术中铁路供电UPS设备存在的缺陷,提出了一种通信信号智能宽幅稳压UPS设备,满足多路制式不同的电源同时采用PWM技术,减少了电网的谐波污染的同时实现了电路输出不间断供电,不存在切换掉电的情况,大大提升了电路系统的可靠性和安全性。
[0014] 本发明通过下述技术方案实现:一种通信信号智能宽幅稳压UPS设备,包括多路输入电源处理模块、PWM整流模块、逆变模块和配电输出模块;
所述多路输入电源处理模块能同时接收外来的多路制式不同的交流电源;
所述PWM整流模块将输入的多路制式不同的交流电源进行整流、滤波和并机,然后通过开关电源稳压输出稳定的直流母线电源到逆变模块;
所述逆变模块设置有输出隔离变压器,逆变模块将输入的直流母线电源逆变为不同制式的交流电源,并将不同制式的交流电源通过输出隔离变压器传输给配电输出模块;
所述配电输出模块包括智能电源屏,由所述智能电源屏进行输出配电供不同的负载使用。
[0015] 为了更好地实现本发明,进一步地,所述多路电源输入模块包括防雷单元和多重滤波单元,对接收到的多路制式不同的交流电源进行防雷处理和多重滤波。
[0016] 为了更好地实现本发明,进一步地,所述PWM整流模块在工作中先将输入的多路不同制式的交流电源整流为多路直流电源,再将多路直流电源合并为直流母线电源;所述PWM整流模块采用单支IGBT做PWM整流模块的主模块。
[0017] 为了更好地实现本发明,进一步地,所述PWM整流模块需要满足下列条件:1)根据输出电压的要求,人为给定PWM整流模块的直流输出电压390-400V;
2)PWM整流模块的占空比选择在85%-90%之间;
3)所述IGBT开关频率选择在20KHz以下;
4)采用双闭环控制改善电源的动态品质。
[0018] 为了更好地实现本发明,进一步地,所述PWM整流模块可以同时接收多路不同制式的交流电源,对于不同制式的交流电源,其处理办法如下:1)对于单相交流电源:将输入的单相交流电源进行变压升压,再将升压后的单相交流电源通过整流变为单相直流电源,然后对所得单相直流电源进行滤波,接着将滤波后的单相直流电源与其他路所得的单相直流电源或三相直流电源并流为一条直流母线电源;
2)对于三相交流单元:将输入的三相交流电源通过整流变为三相直流电源,然后对所得三相直流电源进行滤波,接着将滤波后的三相直流电源与其他路所得的单相直流电源或三相直流电源并流为一条直流母线电源。
[0019] 为了更好地实现本发明,进一步地,所述逆变模块采用DC→AC逆变技术,并采用DSP进行控制,将输入逆变模块的直流母线电源逆变为交流电源;所述逆变模块采用三相桥式电路为主模块,包含6支IGBT;所述DSP实时控制电路生成单、三相的交流电压。
[0020] 为了更好地实现本发明,进一步地,所述逆变模块需要满足以下条件:1)所述逆变模块的占空比选择在75%;
2)所述逆变模块内的6支IGBT开关频率选择在20KHz以下;
3)所述逆变模块采用双闭环控制改善电源的动态品质;
4)所述逆变模块采用模拟电路采样,并输入DSP中,用算法进行闭环控制,从而实现反馈。
[0021] 为了更好地实现本发明,进一步地,所述多路输入电源处理模块根据实际情况的不同,连接不同的电压,根据不同的电压,采用不同的电路。
[0022] 本发明与现有技术相比,具有以下优点及有益效果:1)采用直流并机方式可实现单、三相电源多路电源同时输入,突破目前的UPS电源系统只允许两路且必须同为380V电源的限制。
[0023] 2)采用接触网单相电源变压器,将高压27.5Kv变为0.46Kv,经低压电缆向PWM模块馈电,并设置多重避雷器和电缆馈电作为输入端的防雷保护,使得接触网电压在-45%~+35%波动时,输出电压也能保持±2%范围。
[0024] 3)采用PWM技术替代可控整流技术,减少对电网的谐波污染。附图说明
[0025] 图1为总流程图;图2为PWM模块主回路及控制回路图;
图3为DSP接入SPWM模块的IGBT驱动极前端图;
图4为逆变单元工作原理技术流程图;
图5为多输入制式的单相接触网460V输入的处理电路图;
图6为多输入制式的单相接触网220V输入的处理电路图。

具体实施方式

[0026] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,应当理解,所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例,因此不应被看作是对保护范围的限定。基于本发明中的实施例,本领域普通技术工作人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
[0027] 实施例1:一种通信信号智能宽幅稳压UPS设备,如图1所示,包括多路输入电源处理模块、PWM整流模块、逆变模块和配电输出模块;
所述多路输入电源处理模块能同时接收外来的多路制式不同的交流电源,根据现场环境的不同,输入的电源不同,选择不同的电路进行处理;
所述PWM整流模块将输入的多路制式不同的交流电源进行整流、滤波和并机,然后通过开关电源稳压输出稳定的直流母线电源到逆变模块;
所述逆变模块设置有输出隔离变压器,逆变模块将输入的直流母线电源逆变为不同制式的交流电源,并将不同制式的交流电源通过输出隔离变压器传输给配电输出模块;
所述配电输出模块包括智能电源屏,由所述智能电源屏进行输出配电供不同的负载使用。
[0028] 工作原理:本发明可以接入多路不同制式的交流电源,如图1所示,同时接入了三路输入电源,每一路电源都可以是单相交流电源,也可以是三相交流电源,设备对不同制式的交流电源进行防雷处理和滤波后,分别将处理后的交流电源通过PWM整流模块转换成直流电源,最后将整流后的多路直流电源并车为一条直流母线电源送入逆变单元中;逆变单元可以将直流母线电源通过SPWM逆变为多路单相交流电源和三相交流电源,根据现实情况的需求不同,通过隔离变压器将输出的电流送入智能电源屏给负载,本设备在正常工作中采用直流并机模式,只要保障输入的多路电流中有任意一路电源有电,就能保障输出不间断供电,且不存在切换掉电的问题。
[0029] 实施例2:为了更好地实现本发明,如图5和图6所示,进一步地,所述多路输入电源处理模块根据实际情况的不同,连接不同的电压,根据不同的电压,采用不同的电路;所述多路电源输入模块包括防雷单元和多重滤波单元,对接收到的多路制式不同的交流电源进行防雷处理和多重滤波。
[0030] 工作原理:对于实际情况的不同,接入的电源不同,处理方法也不同,故采用不同的电路进行处理,如图5所示,通过接触网单相电源变压器,将高压27.5Kv的电源变为0.46Kv,经过低压电缆向PWM整流模块馈电,且在电路中设置了多重避雷器和电缆馈电作为输入端的防雷保护,以此来保护电路设备的安全。如图6所示,接触网220V的电源通过滤波、防雷后,经过升压变为460V的交流电输入PWM整流模块;其中本电路中选用的是双π型滤波进行滤波处理。
[0031] 本实施例的其他部分与实施例1相同,故不再赘述。
[0032] 实施例3:为了更好地实现本发明,进一步地,如图2所示,所述PWM整流模块在工作中先通过桥式整流电路将输入的多路不同制式的交流电源整流为多路直流电源,将再将多路直流电源合并为直流母线电源;将并车后的直流母线电源送入图2所示的电路中经过IGBT变换滤波输出稳定的直流母线;所述PWM整流模块采用单支IGBT做PWM整流模块的主模块。
[0033] 工作原理:图2中:I09、I10、I11、I12,为输出端单元,是PWM处理多路电源后输出DC400V电源,接入逆变模块的端口;
I13、I14、I15、I16,为并机输入单元,接在输入端电源经输入变压、防雷、滤波处理后整流并机输入PWM整流模块的端口;
4、6,这个端口为接触网电源经460V:220V控制变压器后输入到PWM整流模块的控制电源单元;
9、12,这个端口为贯通线电源220V直接输入到PWM整流模块的控制电源单元;
I17、I18,这个端口为双电源转换开关电源;
E1、E3、C1、C4、R2、R5构成滤波分压单元,起滤波和分压的作用;
C2、D1、R1构成Rcd峰值吸收单元;
R3、Z1、Z2为驱动限压单元;
Q1、D2为IGBT模块;
L1、E2、C3、R4为滤波单元;
当多路制式不同的交流电源通过桥式电路转化为直流母线电源后是不稳定且低质量的,通过图2所示的电路进行滤波稳压,可以得到稳定高质量的直流母线电源。
[0034] 本实施例的其他部分与上述实施例1-2相同,故不再赘述。
[0035] 实施例4:为了更好地实现本发明,进一步地,所述PWM整流模块需要满足下列条件:
1)根据输出电压的要求,人为给定PWM整流模块的直流输出电压390-400V;
2)PWM整流模块的占空比选择在85%-90%之间;
3)所述IGBT开关频率选择在20KHz以下;
4)采用双闭环控制改善电源的动态品质。
[0036] 本实施例的其他部分与上述实施例1-3相同,故不再赘述。
[0037] 实施例5:为了更好地实现本发明,进一步地,所述PWM整流模块可以同时接收多路不同制式的交流电源,对于不同制式的交流电源,其处理办法如下:
1)对于单相交流电源:将输入的单相交流电源进行变压升压,再将升压后的单相交流电源通过整流变为单相直流电源,然后对所得单相直流电源进行滤波,接着将滤波后的单相直流电源与其他路所得的单相直流电源或三相直流电源并流为一条直流母线电源;
2)对于三相交流单元:将输入的三相交流电源通过整流变为三相直流电源,然后对所得三相直流电源进行滤波,接着将滤波后的三相直流电源与其他路所得的单相直流电源或三相直流电源并流为一条直流母线电源。
[0038] 本实施例的其他部分与上述实施例1-4相同,故不再赘述。
[0039] 实施例6:为了更好地实现本发明,进一步地,如图3和图4所示,所述逆变模块采用DC→AC逆变技术,并采用DSP进行控制,将输入逆变模块的直流母线电源逆变为交流电源;所述逆变模块采用三相桥式电路为主模块,包含6支IGBT;所述DSP实时控制电路生成单、三相的交流电压。
[0040] 本实施例的其他部分与上述实施例1-5相同,故不再赘述。
[0041] 实施例7:为了更好地实现本发明,如图3和图4所示,进一步地,所述逆变模块需要满足以下条件:
1)所述逆变模块的占空比选择在75%;
2)所述逆变模块内的6支IGBT开关频率选择在20KHz以下;
3)所述逆变模块采用双闭环控制改善电源的动态品质;
4)所述逆变模块的反馈环节采用模拟电路采样,并输入DSP中,用算法进行闭环控制,从而实现反馈。
[0042] 本实施例的其他部分与上述实施例1-6相同,故不再赘述。
[0043] 以上所述,仅是本发明的较佳实施例,并非对本发明做任何形式上的限制,凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化,均落入本发明的保护范围之内。
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