一种随动式直流模块前端不间断供电系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种随动式直流模块前端不间断供电系统，包括：主电供电单元、备电供电单元、随动控制单元和备电监管单元，其特征在于：所述主电供电单元为直流模块及备电监管单元供电，并同时为备电供电单元充电，其供电电压受随动控制单元控制，并随动于备电供电单元的电压，当主电供电单元失电时，系统自动切换为备电供电单元供电，实现不间断供电的功能，备电监管单元监视备电供电单元的电压，并进行低压的报警和开关控制。可为DC/DC变换器、逆变器、PLC等直流模块提供不间断的供电。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及不间断供电
，更具体地说是一种随动式直流模块前端不间断供电系统。
技术介绍
目前，不间断电源（UPS）已经被广泛地应用于各行各业，其特点在于当市电或主电突然掉电时，立刻由其内部的备电进行供电，使后级负载能够不间断的连续工作，从而避免了因突然掉电而造成的各种不可预料的损失。不间断电源从输出电压性质上分为交流不间断电源和直流不间断电源两种。两者因为输出电压性质的不同被应用于各自不同的领域。直流不间断电源与交流不间断电源相比，因为没有频率响应、同步和环流等问题被应用于对供电要求较高的特定领域，如通信、医疗、发电变电、自动化控制、军工等领域。近几年来，节能环保的绿色电子产品已经成为业界发展的主流，以往可靠性低、转换效率低、噪声高的直流不间断电源系统逐步被淘汰，取而代之的是节能环保，可靠性高，效率高，低噪音的新一代产品。现阶段，直流不间断电源系统架构主要由整流器、充电器、电池组和控制器等部分组成，整流器将输入的市电等交流电转换为直流电压为后级负载供电，同时为充电器供电，充电器为电池组充电，控制器对充电器和整流器进行管理，当整流器因输入掉电或故障致使输出掉电时，控制器自动切断整流器输出，并由电池组为后级负载供电，从而实现不间断供电的目的。上述架构虽然已经能很好的实现不间断供电的功能，但也存在一些缺陷：首先，整流器输出掉电后，系统切换为电池组供电，这种切换存在一定的切换时间，尽管这个时间已经可以做到非常短（最小可达到微秒级），但也并非达到真正的零秒切换，这在某些特定的应用中是不被允许的。其次，必须为电池组配备专门的充电器，这样影响了系统的转换效率，充电器与电池组匹配单一，参数设置不够灵活，充电管理与系统管理比较复杂，造成电路成本及维修成本较高，并在一定程度上降低了系统的可靠性。
技术实现思路
为解决现有技术存在的缺陷，本技术提供一种随动式直流模块前端不间断供电系统。该系统省去了为电池组单独设置的充电器部分，并实现了真正的不间断供电功能。本技术解决其技术问题采用如下技术方案：本技术为一种随动式直流模块前端不间断供电系统，包括：主电供电单元、备电供电单元、随动控制单元和备电监管单元，其特征在于：所述主电供电单元为直流模块及备电监管单元供电，并同时为备电供电单元充电，其供电电压受随动控制单元控制，并随动于备电供电单元的电压，当主电供电单元失电时，系统自动切换为备电供电单元供电。优选的，所述主电供电单元与备电供电单元输出端直接并联，主电供电单元与备电供电单元的放电切换时间为零秒。优选的，所述备电供电单元的充电和放电采用双向阻断方式，充电时，放电回路阻断，放电时，充电回路阻断。优选的，所述主电供电单元由集成式功率模块和输出二极管组成，功率模块将系统的输入电压转换为系统需要的输出电压（默认输出电压为备电供电单元的浮充电压），其输出电压先为随动控制单元供电，再串接二极管后至系统的输出正端，为备电监管单元供电，以及备电供电单元充电。此处串接二极管的作用是当主电供电单元掉电后，防止备电供电单元的电压回灌，造成一体化功率模块损坏，也阻断了备电供电单元为随动控制单元供电，降低了备电供电单元的能量损失。功率模块输出电压控制引脚与随动控制单元的光电耦合器副边连接，当控制引脚两端阻值降低时，其输出电压也随之降低。优选的，所述备电供电单元由电池组和保险管组成，电池组输出正极串接保险管后连接至系统的输出正端，保险管的作用是防止电池组的输出异常过载时对自身造成过放损害及保护系统负载。其输出负极连接至随动控制单元中放电阻断二极管的阳极和备电监管单元中开关管的源极。优选的，所述随动控制单元主要由稳压器、运算放大器、光电耦合器、电流采样电阻、放电阻断二极管和指示灯等组成。稳压器为运算放大器供电，并由电阻分压为运算放大器的反相端提供基准电压。放电阻断二极管阳极与电池组负极连接，阴极与电流采样电阻连接，其在电池组充电时导通，在电池组放电时截止，保证了电池组放电回路的唯一性。电流采样电阻的一端连接至放电阻断二极管的阴极，另一端连接至主电供电单元功率模块的输出负端（也是系统的输出负端），它将电池组的充电电流信号转换为电压信号（U=I×R）后送至运算放大器的同相端。运算放大器的输出端与反相端之间加入RC比例积分网络，作用为改善运算放大器的传递函数，使系统更加稳定，之后其输出端依次串联限流电阻、光电耦合器的原边和指示灯后连接至系统的输出负端，光电耦合器副边连接至主电供电单元功率模块的输出电压控制引脚。当运算放大器反相端的基准电压以及电流采样电阻的阻值确定后，电池组的充电电流随即确定了。根据运算放大器“虚短”的工作特性（同相端电压等于反相端电压），电池组的充电电流等于运算放大器的基准电压除以电流采样电阻。当同相端电压（来自电流采样电阻的电压信号）低于基准电压时，运算放大器输出低电平，光电耦合器不工作，充电指示灯不亮，表示电池组处于满电状态，主电供电单元默认输出最高电压（电池组的浮充电压）。当同相端电压高于基准电压时，运算放大器立刻输出高电平去控制光电耦合器原边发光二极管发光，其副边集电极和发射极之间的阻值随之降低，从而控制主电供电单元的输出电压随之降低，以减小充电电流使其同相端电压（来自电流采样电阻的电压信号）始终等于其反相端的基准电压，这个过程为瞬时工作过程，具体表现为主电供电单元以恒流方式为电池组充电，此时充电指示灯点亮，表示电池组正在充电。改变运算放大器的基准电压即可改变电池组的充电电流，从而可以灵活的匹配不同参数规格的电池组。众所周知，电池组馈电时处于低阻状态，充满电后处于高阻状态，在充电过程中其内阻由低到高变化。因为整个充电过程处于恒流充电的状态，随动控制单元使主电供电单元的输出电压（即电池组的充电电压）随动于电池组的内阻，内阻低时充电电压则低，反之则高，使主电供电单元作为主电供电的同时兼作为电池组的充电器。优选的，所述备电监管单元主要由供电开关、稳压器、基准源、开关管、运算放大器、充电阻断二极管、指示灯和蜂鸣器等组成。供电开关控制稳压器的输入供电，稳压器为开关管栅极驱动、基准源和运算放大器供电，基准源为运算放大器提供基准电压，电池组两端电压由分压电阻分压后分别送至蜂鸣控制运算放大器和过放保护控制运算放大器，开关管的源极连接至电池组的输出负极，漏极连接至充电阻断二极管的阴极，充电阻断二极管的阳极连接至主电供电单元功率模块的输出负端（也是系统的输出负端）。开关管控制电池组放电回路的通断，它受过放保护及指示控制运算放大器控制，充电阻断二极管在电池组充电时截止，在电池组放电时导通，以保证充电回路的唯一性。备电监管单元工作过程为：供电开关闭合后，即进入工作状态，时刻监视电池组两端电压。当电池组两端电压正常时，开关管处于开通状态，蜂鸣控制运算放大器和过放保护及指示控制运算放大器均不动作，此时如果主电供电单元掉电，电池组以零秒的放电切换时间实现不间断供电。当电池组两端电压低于蜂鸣控制运算放大器的报警阈值（报警阈值可通过改变分压电阻值灵活设置）时，运算放大器动作使蜂鸣器发声报警，提示电池组电量已经不足，应该进行充电。当电池组两端电压低于过放保护控制运算放大器的保护阈值（保护阈值可通过改变分压电阻值灵活设置）时，运算放大器动作本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种随动式直流模块前端不间断供电系统，包括：主电供电单元、备电供电单元、随动控制单元和备电监管单元，其特征在于：所述主电供电单元为直流模块及备电监管单元供电，并同时为备电供电单元充电，其供电电压受随动控制单元控制，并随动于备电供电单元的电压，当主电供电单元失电时，系统自动切换为备电供电单元供电。

【技术特征摘要】
1.一种随动式直流模块前端不间断供电系统，包括：主电供电单元、备电供电单元、随动控制单元和备电监管单元，其特征在于：所述主电供电单元为直流模块及备电监管单元供电，并同时为备电供电单元充电，其供电电压受随动控制单元控制，并随动于备电供电单元的电压，当主电供电单元失电时，系统自动切换为备电供电单元供电。2.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：董铁鑫，
申请(专利权)人：航天长峰朝阳电源有限公司，
类型：新型
国别省市：辽宁;21