一种低压智能直流供电系统及运行方法技术方案

本发明专利技术提供一种低压智能直流供电系统及运行方法，AC/DC模块输入端连接外电源，AC/DC模块的输出DC端口与DC/DC模块连接；控制模块与AC/DC模块连接，控制AC/DC模块输出DC端口的输出电压；DC/DC模块的输出侧通过母线连接负载；储能电池的供电端通过放电模块和DC/DC模块连接负载，当外电源非计划性失电时，由储能电池给负载提供能量；DC/DC模块的输出侧通过充电模块连接储能电池，根据控制模块控制指令，给储能电池充电。本发明专利技术实现大功率、高效率以及多端口多直流电压等级的输出，可以为楼宇和工业系统等直接供电，满足用电需求。满足用电需求。满足用电需求。

【技术实现步骤摘要】
一种低压智能直流供电系统及运行方法


[0001]本专利技术涉及开关电源
，尤其涉及一种低压智能直流供电系统及运行方法。

技术介绍

[0002]随着开关电源技术的不断发展，大功率开关电源在各行各业中占据着越来越重要的地位。目前，大功率开关电源正朝着高频、大功率、高效率、高可靠性、高功率密度、数字化方向发展。低压大功率开关电源具有能够输出低压大电流的特点，在很多重工业领域得到了应用。
[0003]现在直流电电源主要应用的是1kw左右的DCDC变换器，这种变换器的功率小，性能相对低；而功率大的系统所需空间体积大，转换效率低，功率密度不够。

技术实现思路

[0004]为了实现节能减排，针对现有技术的不足，本专利技术提供一种大功率、高效率以及多端口多直流电压等级的低压智能直流供电系统。
[0005]低压智能直流供电系统包括：AC/DC模块、DC/DC模块、充电模块、放电模块、储能电池以及控制模块；
[0006]AC/DC模块输入端连接外电源，AC/DC模块用于实现交直流转换，AC/DC模块的输出DC端口与DC/DC模块连接；
[0007]控制模块与AC/DC模块连接，控制AC/DC模块输出DC端口的输出电压；
[0008]DC/DC模块的输出侧通过母线连接负载；
[0009]储能电池的供电端通过放电模块和DC/DC模块连接负载，当外电源非计划性失电时，由储能电池给负载提供能量；
[0010]DC/DC模块的输出侧通过充电模块连接储能电池，根据控制模块控制指令，给储能电池充电。
[0011]进一步需要说明的是，AC/DC模块包括：至少两块AC220V/DC375V电路板，AC220V/DC375V电路板之间采用交错移相控制，每个AC220V/DC375V电路板额定功率为2KW；
[0012]AC/DC模块具备公共的中间DC375V母线，不同电压等级的DC/DC及类似产品均可直接挂接在DC375V公共母线上。
[0013]进一步需要说明的是，DC/DC模块采用DC56V/DC370V模块，DC/DC模块具备连接储能电池的宽范围直流电压端口；
[0014]DC/DC模块配置有LLC设计的boost升压电路；
[0015]DC/DC模块正常运行时，放电板卡时刻处于待机状态，当AC220V交流输入电源非计划性失电时，DC375V公共母线瞬间切换至由储能电池供电，使得所有连接直流母线的对外供电端口不间断供电。
[0016]DC/DC模块具有DC375/DC110V电路、DC375/DC48V电路、DC375/DC24V电路、DC375/
DC12V电路以及DC375/DC5V电路的一种或多种低压直流供电电路。
[0017]进一步需要说明的是，充电模块的充电端口按设定的电流曲线为储能电池以恒流方式充电，DC48V为充电模块的输入模块；
[0018]充电电流经过boost电路升压，再通过buck电路给储能电池充电，充满后，充电模块自动进入待机模式。
[0019]进一步需要说明的是，控制模块具有ACDC控制单元、DCDC控制单元、充电控制单元、放电控制单元；控制模块通过无线通信方式与终端机连接，具备人机交互的实时监控功能，实时显示系统状态，具有故障报警、电费计算功能及电池电量显示观测功能；
[0020]终端机通过向控制模块发送控制指令，控制直流电源运行。
[0021]本专利技术还提供一种低压智能直流供电系统运行方法，方法包括：接市电工作模式、电池充电模式、备用电池待机模式、电池放电模式和关断模式，各模式工作方式如下：
[0022]接市电工作模式：AC220V市电电压正常输出，AC/DC模块将单相AC220V电压转换为DC375V电压；控制模块用于控制储能电池供电或备份电源待机模式，DC48V和DC375V使能正常输出；
[0023]电池充电模：AC220V市电电压正常输出，给储能电池进行充电，控制模块控制储能电池放电功能停止工作，DC48V和DC375V使能正常输出；
[0024]备用电池待机模式：AC220V市电电压正常输出，储能电池充电功能停止工作，电池放电功能使能，处于待机模式，DC48V和DC375V使能正常输出；
[0025]电池放电模式：AC220V市电断开，AC/DC模块关闭，储能电池停止充电，储能电池放电使能，并且支持通过储能电池放电，直流链路输出供电，DC48V和DC375V使能正常输出；
[0026]关断模式：系统切断一次电后，即AC220V保留控制电，控制模块监控低压智能直流供电系统状态，DC48、DC375V输出以及其他工作模式关断。
[0027]进一步需要说明的是，当AC220V接入系统，低压智能直流供电系统先进入接市电工作模式，经过预设时长之后检测储能电池端口电压，当电压小于42V时，保持市电工作模式；
[0028]当电压大于52V时，进入备用电池待机模式；
[0029]当储能电池端口电压在42
‑
50V之间时，由接市电工作模式进入电池充电模式；
[0030]当电池电压达到52V时，退出充电模式，再次回到储能电池待机模式。
[0031]当输入AC220非计划性失电时，进入电池放电模式，如果未连接储能电池或者储能电池电压低于43V，进入关断模式；
[0032]当AC220重新接入时，再次正常工作。
[0033]进一步需要说明的是，AC220V交流输入，霍尔电流传感器获取输入电压，并传输给控制模块，控制模块对输入电压进行监测；
[0034]若输入电压有效值不在额定范围内，控制模块向保护控制电路发送控制指令，启动保护，断开输入；
[0035]若输入电压正常，将AC220V送入AC/DC模块；
[0036]控制模块对AC/DC模块输出的电压和电流进行监控；
[0037]如电压或电流超阈值，则启动保护，低压智能直流供电系统闭锁；
[0038]若数据正常，控制模块给AC/DC模块发送控制指令，控制AC/DC模块进行桥式变换；
[0039]AC/DC模块通过热电偶将温度反馈给控制模块，实时监测；
[0040]AC/DC模块的输出经过高频隔离变压器送入高频整流电路，其输出采样反馈给控制模块，由控制模块控制进行稳压稳流，进而输出给负载。
[0041]从以上技术方案可以看出，本专利技术具有以下优点：
[0042]低压智能直流供电系统采用高效节能芯片及高效电路设计。AC/DC模块均为可控全桥整流电路，芯片采用碳化硅材质的高效IGBT和MOSFET芯片，高低压转换采用LLC谐振电路，额定负载下整机工作效率得到大幅提高。
[0043]低压智能直流供电系统及运行方法中，AC/DC模块为5路2kw独立板卡，可以根据不同功率需求组合使用，输出直流额定电压范围可调；DC/DC模块输出电压等级可选配，例如DC375V/DC12V，DC37本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低压智能直流供电系统，其特征在于，包括：AC/DC模块、DC/DC模块、充电模块、放电模块、储能电池以及控制模块；AC/DC模块输入端连接外电源，AC/DC模块用于实现交直流转换，AC/DC模块的输出DC端口与DC/DC模块连接；控制模块与AC/DC模块连接，控制AC/DC模块输出DC端口的输出电压；DC/DC模块的输出侧通过母线连接负载；储能电池的供电端通过放电模块和DC/DC模块连接负载，当外电源非计划性失电时，由储能电池给负载提供能量；DC/DC模块的输出侧通过充电模块连接储能电池，根据控制模块控制指令，给储能电池充电。2.根据权利要求1所述的低压智能直流供电系统，其特征在于，AC/DC模块包括：至少两块AC220V/DC375V电路板，AC220V/DC375V电路板之间采用交错移相控制，每个AC220V/DC375V电路板额定功率为2KW；AC/DC模块具备公共的中间DC375V母线，不同电压等级的DC/DC及类似产品均可直接挂接在DC375V公共母线上。3.根据权利要求2所述的低压智能直流供电系统，其特征在于，DC/DC模块采用DC56V/DC370V模块，DC/DC模块具备连接储能电池的宽范围直流电压端口；DC/DC模块配置有LLC设计的boost升压电路；DC/DC模块正常运行时，放电板卡时刻处于待机状态，当AC220V交流输入电源非计划性失电时，DC375V公共母线瞬间切换至由储能电池供电，使得所有连接直流母线的对外供电端口不间断供电。4.根据权利要求3所述的低压智能直流供电系统，其特征在于，DC/DC模块具有DC375/DC110V电路、DC375/DC48V电路、DC375/DC24V电路、DC375/DC12V电路以及DC375/DC5V电路的一种或多种低压直流供电电路。5.根据权利要求1或2所述的低压智能直流供电系统，其特征在于，充电模块的充电端口按设定的电流曲线为储能电池以恒流方式充电，DC48V为充电模块的输入模块；充电电流经过boost电路升压，再通过buck电路给储能电池充电，充满后，充电模块自动进入待机模式。6.根据权利要求1或2所述的低压智能直流供电系统，其特征在于，控制模块具有ACDC控制单元、DCDC控制单元、充电控制单元、放电控制单元；控制模块通过无线通信方式与终端机连接，具备人机交互的实时监控功能，实时显示系统状态，具有故障报警、电费计算功能及电池电量显示观测功能；终端机通过向控制模块发送控制指令，控制直流电源运行。7.一种低压智能直流供电系统运行方法，其特征在于，方法采用如权利要求1至6任意一项所述的低压智能直流供电系统；方...

【专利技术属性】
技术研发人员：康长路，李伟，肖风良，宋庆海，孙利军，吴明宽，张宁，
申请(专利权)人：山东泰开高压开关有限公司，
类型：发明
国别省市：