解决电压暂降问题的工业不间断无缝切换逆变电源装置制造方法及图纸

本发明专利技术提出解决电压暂降问题的工业不间断无缝切换逆变电源装置，包括：电源电路、隔离采样电路、超级电容组电路、RS485串行通信接口电路、CAN总线串行通信接口电路、精密全波整流和运算放大电路、数据存储电路、电磁继电器驱动电路、有源低压快速交流开关电路、H桥逆变输出电路、PWM升压电路、变压器升压电路，所述电源电路包括：AC‑DC降压电路、直流稳压电路；本发明专利技术本装置切换速度快，利用MOSFET的快速开关能力，使得电源的切换时间可达到1MS以内；本装置通用性好，使用寿命长，体积小，安装方便，使用灵活。可有针对性的对重点设备进行保护。

Industrial Uninterrupted Seamless Switching Inverter Power Supply Device for Solving Voltage Sag Problem

【技术实现步骤摘要】
解决电压暂降问题的工业不间断无缝切换逆变电源装置
本专利技术涉及电气设备
，具体涉及一种解决电压暂降问题的工业不间断无缝切换逆变电源装置。
技术介绍
工厂中的电力系统在运行过程中，经常会由于雷击、对地短路、故障重合闸、备电自投、电网异常、大型设备启动等原因，造成电网电压瞬时跌落又恢复正常的现象，这种电压瞬间较大幅度波动或者断电恢复的现象称为电压暂降现象，又称为晃电。晃电现象对连续生产中要求大量设备在工艺流程上不允许电动机跳闸停机的企业是灾难性的，轻则是经济损失，降低生产效率，重则还会发生火灾、爆炸乃至人身安全。现有技术中有很多不间断电源装置，但体积都很大，且充放电慢、寿命短、切换速度慢、通用性差。本专利技术具有体积小、快速充放电、切换速度快、使用寿命长、安装方便、成本较低等优点。主要用于在发生晃电时，保持普通型和节能型交流接触器触点不断开。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种解决电压暂降问题的工业不间断无缝切换逆变电源装置，能够在发生晃电或短时停电时，迅速切换到由超级电容供电，对工业现场不停机设备具有保护功能，且具有切换速度快、体积小、充放电快速、寿命长、输出电压可调的特点。为解决上述技术问题，本专利技术采用的一个技术方案是：提供一种解决电压暂降问题的工业不间断无缝切换逆变电源装置，包括：电源电路、隔离采样电路、超级电容组电路、RS485串行通信接口电路、CAN总线串行通信接口电路、精密全波整流和运算放大电路、数据存储电路、电磁继电器驱动电路、有源低压快速交流开关电路、H桥逆变输出电路、PWM升压电路、变压器升压电路，所述电源电路包括：AC-DC降压电路、直流稳压电路；市电与AC-DC降压电路相连接，AC-DC降压电路分别与直流稳压电路相连接和超级电容组电路相连接，直流稳压电路输出分别与RS485串行通信接口电路、CAN总线串行通信接口电路、精密全波整流和运算放大电路、电磁继电器驱动电路、有源低压快速交流开关电路、H桥逆变输出电路以及PWM升压电路相连接，隔离采样电路与精密全波整流和运算放大电路相连接，RS485串行通信接口电路、CAN总线串行通信接口电路、电磁继电器驱动电路、精密全波整流和运算放大电路、数据存储电路分别与主控电路相连接；主控电路分别与有源低压快速交流开关电路、H桥逆变输出电路、超级电容组电路相连接，超级电容电路与H桥逆变输出电路相连接，H桥逆变输出电路与负载相连接，负载与有源低压快速交流开关电路相连接，有源低压快速交流开关电路与市电相连接；PWM升压电路与变压器升压电路相连接，变压器升压电路与超级电容组电路相连接；市电与隔离采样电路相连接；所述AC-DC降压电路，将交流电转换为直流电，同时降低市电电压，并将降低后的电压传递给直流稳压电路，具体包括：AC-DC电源模块、π型滤波电路、第一滤波电容、第一选通二极管、第二选通二极管、第一限流电阻组和稳压二极管；所述第一限流电阻组，包括N个电阻并联；AC-DC电源模块输入端与市电相连接，AC-DC电源模块输出端与π型滤波电路相连接，π型滤波电路由第二滤波电容、第一滤波电感和第三滤波电容组成，第一滤波电容分别与第一选通二极管、第二选通二极管相连接，第一选通二极管负极与第一限流电阻组一端串联，第一限流电阻组另一端与超级电容组相连；第二选通二极管负极与超级电容组的输出相连接；第一滤波电容与稳压二极管并联，稳压二极管正极接π型滤波电路的输出端；所述直流稳压电路，其作用为整体装置提供稳定的电压，包括：三端稳压块、第九输入电容、第十输入电容、第九输出电容、第十输出电容、第十一输出电容；第九输入电容、第十输入电容并联，并与三端稳压块相连接，三端稳压块输出端与接地端之间并联有第九输出电容、第十输出电容、第十一输出电容；所述隔离采样电路，将市电的电压信号隔离降压为低压的电压信号，并将该电压信号输出给精密全波整流电路，包括：电压互感器、第十七限流电阻、采样电阻；市电经过第十七限流电阻，输入到电压互感器的一次绕组，电压互感器的二次绕组与采样电阻并联，并将输出连接至精密全波整流电路。所述超级电容组电路，控制储能部件的超级电容组充放电，当超级电容组电量不足时，市电通过AC-DC电路给超级电容组充电，未发生晃电时，市电整个装置供电，当发生晃电时，超级电容组给整个装置供电；具体包括；第三选通二极管、第四选通二极管、超级电容组、均压电阻组、充电电压检测电路和继电器开关及其驱动电路；所述超级电容组，包括M个超级电容；所述均压电阻组，包括M个均压电阻；每个电容均与均压电阻组中对应电阻并联，超级电容组一端与第三选通二极管正极相连接，另一端与电源地相连接，第三选通二极管负极与继电器开关相连接，第三选通二极管与第四选通二极管同向并联，继电器开关与PWM升压电路相连接，继电器开关线圈与继电器开关驱动电路相连接；所述充电电压检测电路，包括：同向比较器电路、光电耦合器；同向比较器电路采样与电源地相连接的一个电容电压，并与光电耦合器相连接，光电耦合器输出与主控电路的主控芯片相连接；所述RS485串行通信接口电路，为装置提供RS485串行通信接口，包括：第一光耦，第二光耦、第三光耦，第十八限流电阻、第十九限流电阻，第二十限流电阻、第一上拉电阻、第二上拉电阻、第三上拉电阻、RS485接口芯、第九隔离电源模块、第一LC滤波电路、第八输出电容和第九负载电阻。第一光耦的输出端与主控电路的主控芯片相连接，第一光耦的输入端与RS485接口芯片相连接，第二光耦的输入端与主控电路的主控芯片相连接，第二光耦的输出端与RS485相连接，第三光耦的输入端与主控电路的主控芯片相连接，第三光耦的输出端与RS485相连接，第十八限流电阻与第一光耦第2引脚相连接，第一光耦第7、8引脚与隔离电源的正极相连接，第十九限流电阻与第二光耦第2引脚相连接，第二光耦第7、8引脚与隔离电源正极相连接，第二十限流电阻与第三光耦第2引脚相连接，第三光耦第7、8引脚与隔离电源正极相连接，第一上拉电阻并联在第一光耦第6引脚与第7引脚之间，第二上拉电阻并联在第二光耦第6引脚与第7引脚之间，第三上拉电阻并联在第三光耦第6引脚与第7引脚之间，RS485接口芯片与接口芯片接插件的插座RS1相连接；直流电源电压经过第一LC滤波电路输入到第九隔离电源模块，第九隔离电源模块与第八输出电容和第九负载电阻相连接；所述CAN总线串行通信接口电路，为装置提供CAN总线串行通信接口，包括：第四光耦、第五光耦，CAN总线接口芯片，第二十一限流电阻、第二十二限流电阻、第四上拉电阻、第五上拉电阻，第十隔离电源模块，第二LC滤波电路，第二输出电容和第十负载电阻。第四光耦的输入端与主控电路的主控芯片相连接，第四光耦的输出端与CAN总线接口芯片相连接、第五光耦输出端与主控电路的主控芯片相连接，第五光耦输入端与CAN总线接口芯片相连接，第二十一限流电阻一端与VDD相连，第二十一限流电阻另一端与第四光耦相连，第二十二限流电阻一端与隔离电源正极相连，第二十二限流电阻另一端与第五光耦相连，第四上拉电阻一端与隔离电源的正极相连，第四上拉电阻另一端与第四光耦相连；第五上拉电阻一端与隔离电源的正极相连，第五上拉电阻另一端与第五光耦相连；CAN总线接口芯片与接口芯片接插件的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种解决电压暂降问题的工业不间断无缝切换逆变电源装置，其特征在于，包括：电源电路、隔离采样电路、超级电容组电路、RS485串行通信接口电路、CAN总线串行通信接口电路、精密全波整流和运算放大电路、数据存储电路、电磁继电器驱动电路、有源低压快速交流开关电路、H桥逆变输出电路、PWM升压电路、变压器升压电路，所述电源电路包括：AC‑DC降压电路、直流稳压电路；市电与AC‑DC降压电路相连接，AC‑DC降压电路分别与直流稳压电路相连接和超级电容组电路相连接，直流稳压电路输出分别与RS485串行通信接口电路、CAN总线串行通信接口电路、精密全波整流和运算放大电路、电磁继电器驱动电路、有源低压快速交流开关电路、H桥逆变输出电路以及PWM升压电路相连接，隔离采样电路与精密全波整流和运算放大电路相连接，RS485串行通信接口电路、CAN总线串行通信接口电路、电磁继电器驱动电路、精密全波整流和运算放大电路、数据存储电路分别与主控电路相连接；主控电路分别与有源低压快速交流开关电路、H桥逆变输出电路、超级电容组电路相连接，超级电容电路与H桥逆变输出电路相连接，H桥逆变输出电路与负载相连接，负载与有源低压快速交流开关电路相连接，有源低压快速交流开关电路与市电相连接；PWM升压电路与变压器升压电路相连接，变压器升压电路与超级电容组电路相连接；市电与隔离采样电路相连接；所述AC‑DC降压电路，将交流电转换为直流电，同时降低市电电压，并将降低后的电压传递给直流稳压电路；所述直流稳压电路，其作用为整体装置提供稳定的电压；所述隔离采样电路，将市电的电压信号隔离降压为低压的电压信号，并将该电压信号输出给精密全波整流电路；所述超级电容组电路，控制储能部件的超级电容组充放电，当超级电容组电量不足时，市电通过AC‑DC电路给超级电容组充电，未发生晃电时，市电给整个装置供电，当发生晃电时，超级电容组给整个装置供电；所述CAN总线串行通信接口电路，为装置提供CAN总线串行通信接口；所述精密全波整流电路和运算放大器电路，将隔离采样电路输出的电压信号传递给精密全波整流电路，将交流电压信号的负半波反转到正半波，形成脉动的直流信号，经运算放大器电路后发送给主控电路中的主控芯片进行AD转换，用以计算当前采样点的电压值；所述数据存储电路，用来存储本装置的工作参数和历史数据，工作参数和历史数据包括：保护电压值、保持时间、晃电次数；所述电磁继电器驱动电路，利用光耦将控制信号和为工业现场提供的继电器部分进行电隔离；所述PWM升压电路，使得升压变压器输入端的MOSFET交替导通和关断，给升压变压器提供电源；所述变压器升压电路，将超级电容组的电源进行升压；所述主控电路，与有源低压快速交流开关电路和H桥逆变输出电路配合，实现电源的快速切换：当主控电路检测到有晃电情况发生时，主控电路中主控芯片发出信号给超级电容组电路、H桥逆变输出电路和有源低压快速交流开关电路，使得有源低压快速交流开关电路处于关断状态，超级电容组处于放电状态，并通过H桥逆变输出电路的导通，给负载供电；当主控电路检测没有晃电情况发生时，主控电路中主控芯片发出信号给超级电容组电路、H桥逆变输出电路和有源低压快速交流开关电路，使得H桥逆变输出电路不导通，并使得超级电容组处于充电状态，通过市电给超级电容组充电，且使得有源低压快速交流开关电路处于导通状态，并通过市电给负载供电。...

【技术特征摘要】
1.一种解决电压暂降问题的工业不间断无缝切换逆变电源装置，其特征在于，包括：电源电路、隔离采样电路、超级电容组电路、RS485串行通信接口电路、CAN总线串行通信接口电路、精密全波整流和运算放大电路、数据存储电路、电磁继电器驱动电路、有源低压快速交流开关电路、H桥逆变输出电路、PWM升压电路、变压器升压电路，所述电源电路包括：AC-DC降压电路、直流稳压电路；市电与AC-DC降压电路相连接，AC-DC降压电路分别与直流稳压电路相连接和超级电容组电路相连接，直流稳压电路输出分别与RS485串行通信接口电路、CAN总线串行通信接口电路、精密全波整流和运算放大电路、电磁继电器驱动电路、有源低压快速交流开关电路、H桥逆变输出电路以及PWM升压电路相连接，隔离采样电路与精密全波整流和运算放大电路相连接，RS485串行通信接口电路、CAN总线串行通信接口电路、电磁继电器驱动电路、精密全波整流和运算放大电路、数据存储电路分别与主控电路相连接；主控电路分别与有源低压快速交流开关电路、H桥逆变输出电路、超级电容组电路相连接，超级电容电路与H桥逆变输出电路相连接，H桥逆变输出电路与负载相连接，负载与有源低压快速交流开关电路相连接，有源低压快速交流开关电路与市电相连接；PWM升压电路与变压器升压电路相连接，变压器升压电路与超级电容组电路相连接；市电与隔离采样电路相连接；所述AC-DC降压电路，将交流电转换为直流电，同时降低市电电压，并将降低后的电压传递给直流稳压电路；所述直流稳压电路，其作用为整体装置提供稳定的电压；所述隔离采样电路，将市电的电压信号隔离降压为低压的电压信号，并将该电压信号输出给精密全波整流电路；所述超级电容组电路，控制储能部件的超级电容组充放电，当超级电容组电量不足时，市电通过AC-DC电路给超级电容组充电，未发生晃电时，市电给整个装置供电，当发生晃电时，超级电容组给整个装置供电；所述CAN总线串行通信接口电路，为装置提供CAN总线串行通信接口；所述精密全波整流电路和运算放大器电路，将隔离采样电路输出的电压信号传递给精密全波整流电路，将交流电压信号的负半波反转到正半波，形成脉动的直流信号，经运算放大器电路后发送给主控电路中的主控芯片进行AD转换，用以计算当前采样点的电压值；所述数据存储电路，用来存储本装置的工作参数和历史数据，工作参数和历史数据包括：保护电压值、保持时间、晃电次数；所述电磁继电器驱动电路，利用光耦将控制信号和为工业现场提供的继电器部分进行电隔离；所述PWM升压电路，使得升压变压器输入端的MOSFET交替导通和关断，给升压变压器提供电源；所述变压器升压电路，将超级电容组的电源进行升压；所述主控电路，与有源低压快速交流开关电路和H桥逆变输出电路配合，实现电源的快速切换：当主控电路检测到有晃电情况发生时，主控电路中主控芯片发出信号给超级电容组电路、H桥逆变输出电路和有源低压快速交流开关电路，使得有源低压快速交流开关电路处于关断状态，超级电容组处于放电状态，并通过H桥逆变输出电路的导通，给负载供电；当主控电路检测没有晃电情况发生时，主控电路中主控芯片发出信号给超级电容组电路、H桥逆变输出电路和有源低压快速交流开关电路，使得H桥逆变输出电路不导通，并使得超级电容组处于充电状态，通过市电给超级电容组充电，且使得有源低压快速交流开关电路处于导通状态，并通过市电给负载供电。2.根据权利要求1所述解决电压暂降问题的工业不间断无缝切换逆变电源装置，其特征在于，所述有源低压快速交流开关电路，包括：第一电源隔离电路、第一MOSFET驱动电路、第一MOSFET选通电路；所述第一电源隔离电路与第一MOSFET驱动电路连接，所述第一MOSFET驱动电路与第一MOSFET选通电路连接；所述第一电源隔离电路包括：第一隔离电源模块-第四隔离电源模块、第一输入电容-第四输入电容、第一输出电容-第四输出电容以及第一负载电阻-第四负载电阻；第一隔离电源模块的第一引脚与地GND连接，第一隔离电源模块的第二引脚与外接12V电源连接，第一输入电容并联在第一隔离电源模块的第一引脚与第二引脚之间，第一隔离电源模块的第五引脚与第一光电耦合器的第八引脚连接，第一隔离电源模块的第四引脚与第一隔离地连接，第一输出电容与第一负载电阻均并联在第一隔离电源模块的第四引脚与第五引脚之间；第二隔离电源模块的第一引脚与地GND连接，第二隔离电源模块的第二引脚与外接12V电源连接，第二输入电容并联在第二隔离电源模块的第一引脚与第二引脚之间，第二隔离电源模块的第五引脚与第二光电耦合器的第八引脚连接，第二隔离电源模块的第四引脚与第二隔离地连接，第二输出电容与第二负载电阻均并联在第二隔离电源模块的第四引脚与第五引脚之间；第三隔离电源模块的第一引脚与地连接，第三隔离电源模块的第二引脚与外接12V电源连接，第三输入电容并联在第三隔离电源模块的第一引脚与第二引脚之间，第三隔离电源模块的第五引脚与第三光电耦合器的第八引脚连接，第三隔离电源模块的第四引脚与第三隔离地连接，第三输出电容与第三负载电阻均并联在第三隔离电源模块的第四引脚与第五引脚之间；第四隔离电源模块的第一引脚与地连接，第四隔离电源模块的第二引脚与市电连接，第四输入电容并联在第四隔离电源模块的第一引脚与第二引脚之间，第四隔离电源模块的第五引脚与第四光电耦合器的第八引脚连接，第四隔离电源模块的第四引脚与第四隔离地连接，第四输出电容与第四负载电阻均并联在第四隔离电源模块的第四引脚与第五引脚之间；所述第一MOSFET驱动电路包括：第一光电耦合器-第四光电耦合器、第一限流电阻-第八限流电阻、第一旁路电容-第四旁路电容、第一放电二极管-第四放电二极管；第一光电耦合器的第二引脚与第一限流电阻的一端连接，第一限流电阻的另一端与主控电路中主控芯片相连接，第一光电耦合器的第三引脚与主控芯片的地DGND连接，第一光电耦合器的第五引脚与第一隔离地连接，第一光电耦合器的第八引脚还与第一旁路电容的一端连接，第一旁路电容的另一端与第一隔离地连接，第一光电耦合器的第六引脚与第七引脚分别与第二限流电阻的一端、第一放电二极管的阴极连接，第二限流电阻的另一端分别与第一放电二极管的阳极、第一平衡电阻的一端、第一MOS管的栅极连接；第二光电耦合器的第二引脚与第三限流电阻的一端连接，第三限流电阻的另一端与主控电路中主控芯片连接，第二光电耦合器的第三引脚与主控芯片的地DGND连接，第二光电耦合器的第五引脚与第二隔离地连接，第二光电耦合器的第八引脚还与第二旁路电容的一端连接，第二旁路电容的另一端与第二隔离地连接，第二光电耦合器的第六引脚与第七引脚分别与第四限流电阻的一端、第二放电二极管的阴极连接，第四限流电阻的另一端分别与第二放电二极管的阳极、第二平衡电阻的一端、第二MOS管的栅极连接；第三光电耦合器的第二引脚与第五限流电阻的一端连接，第五限流电阻的另一端与主控电路中主控芯片连接，第三光电耦合器的第三引脚与主控芯片的地DGND连接，第三光电耦合器的第五引脚与第三隔离地连接，第三光电耦合器的第八引脚还与第三旁路电容的一端连接，第三旁路电容的另一端与第三隔离地连接，第三光电耦合器的第...

【专利技术属性】
技术研发人员：艾长盛，吴子睿，赵龙，张光良，
申请(专利权)人：沈阳睿捷电力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21