CN115603593A - 长电缆供电电压降测量与稳压功能一体化电源***及方法 - Google Patents
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Abstract
本说明书实施例提供了一种长电缆供电电压降测量与稳压功能一体化电源***及方法，其中，***包括：AC‑DC变换器、DC‑AC变换器以及数字控制器，AC‑DC变换器，工作在稳压模式，为DC‑AC变换提供稳定的直流电压并完成功率因数校正；DC‑AC变换器，在数字控制器的控制下工作在压降测量模式或者稳压模式，工作在压降测量模式时用于获取长电缆后端和前端电压并计算电压降，工作在稳压模式时向负载输出稳定的交流电压；数字控制器，控制DC‑AC在稳压模式和压降测量模式之间自动切换。能够针对长距离供电的压降及其波动进行自动补偿，实现输出电压稳定，兼容单相和三相线路的测量与稳压功能，对线路负荷监测与安全评估、线径裕量不足时的稳定供电具有重要作用。
Description
技术领域
本文件涉及电子电力技术领域，尤其涉及一种长电缆供电电压降测量与稳压功能一体化电源***及方法。
背景技术
在自然灾害抢险救灾、军事等领域，应急通信供电作用凸显然而，在以上场景下进行应急供电***构建时，往往电缆线径裕量不足，通流能力受限，或所连接的电网刚性不足，在不同时间段和不同负载情况下电压波动范围大，易引起长电缆后端连接的通信设备供电不稳或停机。对不同地域条件下、不同长度或线径规格的电缆，针对其在不同负荷条件下进行压降测量和实现后端稳压功能，对于评估负荷安全运行能力和维持最小稳定供电能力具有重要意义。
当前，具有自动测量和显示功能的电压降测试仪大多用于测量直流电压降，且允许的电压降范围有限。采用等功率电阻箱接入并测量交流电缆压降时，虽然能真实模拟负载的实际情况，但一方面需要不停地调节负载并测量记录，重复进行手工操作的工作量大、智能化程度不足。另一方面，负载功率损耗大，引起电能的浪费，同时大功率电阻箱体积重量大，不利于便携。
采用变压器绕组升降压补偿电缆压降实现稳压，是已有大部分产品中的实现方式，具有成本低，抗负载冲击能力强的优点，但存在线圈体积重量大，不能精准稳定输出电压的缺点。而当前使用无蓄电池UPS或电力电子变换方式实现的交流稳压电源，通常无法在一台装置上兼容单/三相输入输出，且不具有电压降测量功能。
发明内容
本发明提供一种长电缆供电电压降测量与稳压功能一体化电源***及方法，能够兼容单相或三相输入输出模式，***能够根据设定切换工作模式实现电电压降测量与稳压功能。
本发明提供了一种长电缆供电电压降测量与稳压功能一体化电源***，包括：AC-DC变换器、DC-AC变换器以及数字控制器，
AC-DC变换器，工作在稳压模式，为DC-AC变换提供稳定的直流电压并完成功率因数校正；
DC-AC变换器，在数字控制器的控制下工作在压降测量模式或者稳压模式，工作在压降测量模式时用于获取长电缆后端和前端电压并计算电压降，工作在稳压模式时向负载输出稳定的交流电压；
数字控制器，控制DC-AC在稳压模式和压降测量模式之间自动切换。
本发明提供了一种长电缆供电电压降测量与稳压功能一体化电源方法，包括：
长电缆供电电压降测量与稳压功能一体化电源***工作在稳压模式时，AC-DC变换器为DC-AC变换提供稳定的直流电压并完成功率因数校正；DC-AC变换器独立向负载输出稳定的交流电压；
DC-AC变换器在数字控制器的控制下工作在压降测量模式时用于获取长电缆后端和前端电压并计算电压降。
通过显示控制装置在压降测量模式下设定功率-时间列表，并根据功率-时间列表自动进行不同功率情况的持续时间测试，生成报表并显示。
采用本发明实施例实现了电缆压降测量与稳压补偿功能在同一套硬件***中的一体化集成，以功率环实现压降测量，为非电能消耗式压降测试***，能够在最少用电的情况下测出电缆压降，同时由于测量装置为纯变换器***，具有体积小、重量轻的优点。兼容单相和三相两种不同情况时的电缆压降测量和稳压功能，无需使用多套不同***满足不同供电条件。
附图说明
为了更清楚地说明本说明书一个或多个实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的电缆压降测量模式线路的配置图；
图2为本发明实施例的压降测量模式内部电路图；
图3为本发明实施例稳压输出模式时***接线配置示意图；
图4为本发明实施例的稳压输出模式内部电路图；
图5为本发明实施例单相电缆测量/稳压功能内部电路示意图；
图6为本发明实施例的三相电缆测量/稳压功能内部电路示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本说明书一个或多个实施例中的技术方案，下面将结合本说明书一个或多个实施例中的附图，对本说明书一个或多个实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本说明书的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书一个或多个实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本文件的保护范围。
***实施例
根据本发明实施例提供了一种长电缆供电电压降测量与稳压功能一体化电源***，包括：
AC-DC变换器、DC-AC变换器以及数字控制器，
AC-DC变换器，工作在稳压模式，为所述DC-AC变换提供稳定的直流电压并完成功率因数校正；
DC-AC变换器，在数字控制器的控制下工作在压降测量模式或者稳压模式，工作在压降测量模式时用于获取所述长电缆后端和前端电压并计算电压降，工作在稳压模式时向负载输出稳定的交流电压；
数字控制器，控制DC-AC在所述稳压模式和所述压降测量模式之间自动切换。
AC-DC变换器包括：带中点的三相T型三电平PWM整流器或Vienna整流器。
DC-AC变换器包括：三相四桥臂逆变器，并在各桥臂中点分别输出A、B、C三相和外部零线。
长电缆供电电压降测量与稳压功能一体化电源***进一步包括：显示控制装置，与数字控制器连接，用于在压降测量模式下设定功率-时间列表，并根据功率-时间列表自动进行不同功率情况的持续时间测试，生成报表并显示；在稳压模式下显示***状态，调节输出电压大小。
DC-AC工作在测量模式下时，所述DC-AC的输出端经过功率馈线连接长电缆的前端形成功率环路，从而在电缆上产生与设定功率相对应的压降，进而获取长电缆产生的压降。
DC-AC工作在稳压模式下时，DC-AC输出端直接连接负载。
数字控制器进一步用于通过控制所述DC-AC变换器的输出端的连接方式兼容单相电网或三相电网。
DC-AC变换器在三相电网下测量电缆压降时，DC-AC输出的三相电缆与长电缆前端的三相电网A、B、C对应位置连接。
DC-AC变换器在单相电网下测量电缆压降时，DC-AC输出的三相中的一相连接到长电缆前端对应位置，并在N相所连接的长电缆前端引出零线到***中。
下面结合图1到图4具体说明长电缆供电电压降测量与稳压功能一体化电源***在压降测量模式及稳压模式的具体工作方式。
图1为本发明实施例的电缆压降测量模式线路的配置图，为了测量长电缆中流过大电流时的电压降，将逆变器输出经较短的功率馈线反馈到长电缆前端，由该电源装置控制馈线电流，形成功率环路，从而在电缆上产生与设定功率相对应的压降，由电源装置读取出端和入端电压，并取差得到电缆压降，生成相应报表曲线。
图2为本发明实施例的压降测量模式内部电路图，根据图2可知功率馈线连接方式，在三相测量模式时，将a，b，c分别反馈到电缆前端与三相电网相连的A、B、C对应位置，根据线电压计算得到输入输出位置的相电压。在单相电缆压降测量时，仅需连接a、b、c中的一相到电缆前端，同时在N相所连接的长电缆前端引出零线测量线到装置中，以便进行单相线路压降的精确测量。
在压降测量时，由用户手动设置电源功率，实时测量并显示电缆压降数值；也可按照预设的功率和持续时间，进行自动电压降测试，并生成相应报表。通过功率环路馈线方式，能够有效测量出真实负载电流大小时的线缆压降，同时避免传统电阻方式下过大的电能损耗。
图3为本发明实施例稳压输出模式时***接线配置示意图，为了补偿长电缆所产生的电压降，由电源装置进行稳压，电源装置的输出端直接连接至负荷。
图4为本发明实施例的稳压输出模式内部电路图，图4中，电路结构可根据需要进行配置，并由DSP数字控制相应地切换控制策略，从而支持单相输入输出和三相输入输出模式，其中单相输入输出的配置电路如图5所示，三相输入输出的配置电路如图6所示，S1和S2是两个继电器开关，由软件通过封锁相应的功率器件和继电器实现不同电路配置。压降测量/稳压两种功能模式下，AC-DC始终工作在稳压模式，从而为DC-AC提供稳定的直流电压udc，并完成功率因数校正，DC-AC在线缆压降测量功能时按照设定值控制和稳定输出电流，在稳压功能时稳定输出电压。
图5为本发明实施例单相电缆测量/稳压功能内部电路示意图，图6为本发明实施例的三相电缆测量/稳压功能内部电路示意图，图6中，在三相四线输出时，由第四桥臂的中点引出得到零线n，S2断开，逆变器输出端能够承受较大的不平衡分量。
通过采用本发明实施例具备如下有益效果：
1、多功能。实现了电缆压降测量与稳压补偿功能在同一套硬件***中的一体化集成。
2、小型轻量。以功率环实现压降测量，为非电能消耗式压降测试***，能够在最少用电的情况下测出电缆压降，同时由于测量装置为纯变换器***，具有体积小、重量轻的优点。
3、兼容性强。兼容单相和三相两种不同情况时的电缆压降测量和稳压功能，无需使用多套不同***满足不同供电条件。
方法实施例
本发明实施例提供一种长电缆供电电压降测量与稳压功能一体化电源方法，包括：
长电缆供电电压降测量与稳压功能一体化电源***工作在稳压模式时，AC-DC变换器为DC-AC变换提供稳定的直流电压并完成功率因数校正；DC-AC变换器独立向负载输出稳定的交流电压；
DC-AC变换器在数字控制器的控制下工作在压降测量模式时用于获取长电缆后端和前端电压并计算电压降。
通过显示控制装置在压降测量模式下设定功率-时间列表，并根据功率-时间列表自动进行不同功率情况的持续时间测试，生成报表并显示。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种长电缆供电电压降测量与稳压功能一体化电源***，其特征在于，包括：AC-DC变换器、DC-AC变换器以及数字控制器，
AC-DC变换器，工作在稳压模式，为所述DC-AC变换提供稳定的直流电压并完成功率因数校正；
DC-AC变换器，在所述数字控制器的控制下工作在压降测量模式或者稳压模式，工作在压降测量模式时用于获取所述长电缆后端和前端电压并计算电压降，工作在稳压模式时向负载输出稳定的交流电压；
数字控制器，控制所述DC-AC在所述稳压模式和所述压降测量模式之间自动切换。
2.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述DC-AC变换器包括：三相四桥臂逆变器，并在各桥臂中点分别输出A、B、C三相和外部零线。
3.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述长电缆供电电压降测量与稳压功能一体化电源***进一步包括：显示控制装置，与所述数字控制器连接，用于在压降测量模式下设定功率-时间列表，并根据功率-时间列表自动进行不同功率情况的持续时间测试，生成报表并显示；在稳压模式下显示***状态，调节输出电压大小。
4.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述DC-AC工作在测量模式下时，所述DC-AC的输出端经过功率馈线连接长电缆的前端形成功率环路，从而在电缆上产生与设定功率相对应的压降，进而获取长电缆产生的压降。
5.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述DC-AC工作在稳压模式下时，所述DC-AC输出端直接连接负载。
6.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述数字控制器进一步用于通过控制所述DC-AC变换器的输出端的连接方式兼容单相电网或三相电网。
7.根据权利要求6所述的***，其特征在于，所述DC-AC变换器在三相电网下测量电缆压降时，DC-AC输出的三相电缆与长电缆前端的三相电网A、B、C对应位置连接。
8.根据权利要求6所述的***，其特征在于，所述DC-AC变换器在单相电网下测量电缆压降时，DC-AC输出的三相中的一相连接到长电缆前端对应位置，并在N相所连接的长电缆前端引出零线到所述***中。
9.根据权利要求2所述的***，其特征在于，所述长电缆供电电压降测量与稳压功能一体化电源***进一步包括两个继电器开关S1和S2，所述S1和S2设置在所述外部零线上，用于实现不同的电路配置，匹配单相输入三相输出、三相输入单相输出、三相输入输出等多种场景情况。
10.一种长电缆供电电压降测量与稳压功能一体化电源方法，其特征在于，基于权利要求1-9中任一项所述的长电缆供电电压降测量与稳压功能一体化电源***，包括：
长电缆供电电压降测量与稳压功能一体化电源***工作在稳压模式时，AC-DC变换器为DC-AC变换提供稳定的直流电压并完成功率因数校正；DC-AC变换器独立向负载输出稳定的交流电压；
DC-AC变换器在数字控制器的控制下工作在压降测量模式时用于获取所述长电缆后端和前端电压并计算电压降。
通过显示控制装置在压降测量模式下设定功率-时间列表，并根据功率-时间列表自动进行不同功率情况的持续时间测试，生成报表并显示。
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