[实用新型]高频应急电源装置

说明书

技术领域

本实用新型公开了一种接入市电和负载之间的直流-直流变换器，属于电网高频逆变技术领域。

背景技术

目前，应急电源(EPS)是一种可以在电网断电时为负载提供应急供电的电源装置。现有技术的应急电源形式有多种，可以概括以下两大类。一类、无工频逆变变压器高频应急电源，即不采用变压器，直接将电池与逆变部分相连，见图1。优点系统体积小(不包括蓄电池)、损耗小、重量轻、功率密度高。缺点需要高压蓄电池，电池的电压要大于或等于逆变电压峰值(如逆变输出220VAC正弦，则要求直流电压310V，以保证逆变电压峰值达到波形要求)。对于大功率系统，将增加巨大的投资。蓄电池属于价格昂贵，易损耗产品，使用成本很高；再则高压不利于电池的充放电智能管理，也不利于系统的安装，使用和维护；实际产品应用中有很大的局限性。中国专利申请号92112088《高压直变逆变应急电源》和中国专利号03279726.5《一种新型多功能应急电源系统》，公开的属于无工频逆变变压器的应急电源类型。仍然需要高压电池组提供逆变所需要的直流源。图1为一具体的逆变部分电路图：特征：电池与逆变部分直接相连，电池电压高于或等于逆变输出的峰值电压。

第二类、采用工频变压器的应急电源系统，见图2。采用工频变压器，电池组数量和电压值与第一类无工频逆变变压器高频应急电源系统相比有所减少(如：逆变220VAC，电池组可选择12VDC，24VDC，48VDC)。但该系统的逆变输出需要有一工频变压器，将直接由电池逆变产生的交流电变换成负载所需要的交流电(如110V，220V)。工频变压器体积大，成本高，功耗大，结构设计和安装生产要求高，最终整装体积大、重量大、安装运输都很不便。见中国专利号02285217.4《三相应急电源》公开的是电池组直接与逆变器连接，输出接工频变压器的应急电源系统。

实用新型内容

经以上分析，现有技术是将蓄电池直接作为逆变的直流源，在应急逆变供电状态下，电池不断放电，会导致电池电压降低，逆变输出电压失真度大，不适合对交流电压纹波系数要求高的场合。

本实用新型的目的是提供一种无工频变压器并使用低压电池的高频应急电源，采用高频脉宽调制PWM改善交流输出电源，在交流电源电网异常时，迅速切换到逆变系统输出，为负载提供高精度的交流电；在电网正常状态下，交流电源直接为负载供电。

按照本实用新型提出的技术解决方案是：一种高频应急电源装置，包括市电转换装置，其主要技术特点是在电池和逆变部分之间加了一级直流-直流变换器，数字控制系统的控制部分，由软件程序控制各高频变换器；实时检测多路电压、电流信号，包括通信接口及控制面板接口。

按照本实用新型提出的技术解决方案：直流-直流变换器是推挽式变换器，包括开关元件S11、S12，高频变压器TX11，二极管D11-D14整流桥和LC滤波器，包括电感、电容Ll1、C11和L12、C12。直流-直流变换器将来自电池的直流电变换成直流电输入到逆变器，进行直流-交流转换；充电器将交流电源变换成直流电，给电池充电；逆变器将直流-直流变换器输出的直流电变换成交流电输出。

本技术解决方案的控制装置包括：检测装置，控制器和驱动装置；充电器输入端连接交流电源，输出端连接电池；直流-直流变换器输入端连接电池，输出端连接电容；逆变器输入端连接电容，输出端连接输出切换装置即输出切换器。

控制器采用MCU/DSP/FPGA中的一个或多个组合构成的数字电路。

本技术解决方案的高频变换器中控制装置的检测信号包括：  输入信号：交流电源的电压u_ac，充电器的电流i_chrg，电池的电压u_bat，电容的电压u_bus，逆变器的电流i_inv和电压u_inv，输出驱动信号包括：充电器中控制开关元件的脉冲宽度调制CHRG_PWM，直流-直流变换器中开关元件的脉冲宽度调制DCDC_PWM，逆变器中开关元件的脉冲宽度调制信号INV_PWM。本技术解决方案中控制装置的检测装置实时检测电压、电流，并送入控制器处理，通过驱动装置，发出三组脉冲宽度调制信号PWM，驱动充电器、直流-直流变换器、逆变器中的开关元件。检测装置检测电容的+u_bus，-u_bus电压信号，经控制器处理，通过驱动装置输出一组DCDC_PWM驱动信号，分别控制开关元件S11、S12的导通和关断，将电池的直流电变换成高频交流电，通过变压器TX11、D11-D14整流桥、LC滤波器，变换成直流电输出给逆变器3进行直流-交流变换。