实用新型内容
基于此,有必要提供一种控制简单且能实现自动切换的双向直流导通装置来解决以上的问题。
一种自切换的双向直流导通装置,包括:检测电路、控制电路、正极导通电路和负极导通电路,检测电路连接I段母线与II段母线,控制电路连接检测电路、正极导通电路和负极导通电路,正极导通电路连接I段母线的正极与II段母线的正极,负极导通电路连接I段母线的负极与II段母线的负极;
检测电路检测I段母线与II段母线的电压值,并将电压值发送至控制电路,控制电路控制正极导通电路和负极导通电路的通断。
在一个实施例中,还包括限流组件,正极导通电路的数量为两个,两个正极导通电路均连接I段母线的正极和II段母线的正极,限流组件串接于其中一个正极导通电路所在的回路。
在一个实施例中,正极导通电路包括第一正极导通电路与第二正极导通电路,第一正极导通电路包括开关管Q1、开关管Q2、导通管D1和导通管D2,第二正极导通电路包括开关管Q5、开关管Q6、导通管D5和导通管D6;
开关管Q1、开关管Q2、开关管Q5和开关管Q6的控制端均连接至控制电路;开关管Q1的第一端连接I段母线的正极,还连接导通管D1的负极,开关管Q1的第二端连接导通管D1的正极、开关管Q2的第二端和导通管D2的正极;开关管Q2的第一端连接导通管D2的负极和II段母线的正极;开关管Q5的第一端连接I段母线的正极,还连接导通管D5的负极,开关管Q5的第二端连接导通管D5的正极、开关管Q6的第二端和导通管D6的正极;开关管Q6的第一端连接导通管D6的负极和II段母线的正极。
在一个实施例中,负极导通电路包括开关管Q3、开关管Q4、导通管D3和导通管D4,开关管Q3和开关管Q4的控制端均连接至控制电路;开关管Q3的第一端连接I段母线的负极,还连接导通管D3的负极,开关管Q3的第二端连接导通管D3的正极、开关管Q4的第二端和导通管D4的正极;开关管Q4的第一端连接导通管D4的负极和II段母线的负极。
在一个实施例中,控制电路包括主控器、模拟调理电路、驱动电路和通信接口,主控器与模拟调理电路、驱动电路和通信接口连接,模拟调理电路与检测电路连接,驱动电路与正极导通电路和负极导通电路连接,通信接口与外部监控设备连接。
在一个实施例中,主控器为DSP芯片或单片机芯片。
在一个实施例中,检测电路包括第一电压采集模块、第二电压采集模块,第一电压采集模块连接于I段母线的正极和负极之间,第二电压采集模块连接于II段母线的正极和负极之间,第一电压采集模块和第二电压采集模块均连接控制电路。
在一个实施例中,第一电压采集模块和第二电压采集模块均为电压变送器。
在一个实施例中,还包括双电源装置,双电源装置与I段母线、II段母线、控制电路连接。
在一个实施例中,还包括保险丝,保险丝一端连接正极导通电路,另一端连接I段母线的正极或II段母线的正极。
上述自切换的双向直流导通装置,检测电路检测I段母线与II段母线的电压值,并将电压值发送至控制电路。控制电路可以通过接收的电压值比较I段母线与II段母线的压差,并在压差的绝对值大于预设值时控制正极导通电路和负极导通电路导通,实现了I段母线和II段母线之间的自动无缝母联,满足正常的供电需求,控制回路简单且能耗较低,不会出现短时断电,确保电力***的安全运行。
具体实施方式
为了便于理解本申请,下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的实施例。但是,本申请可以以许多不同的形式来实现,并不限于本文所描述的实施例。相反地,提供这些实施例的目的是使本申请的公开内容更加透彻全面。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本申请。
可以理解,本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种设备,但这些设备不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个设备与另一个设备区分。举例来说,在不脱离本申请的范围的情况下,可以将第一设备称为第二设备,且类似地,可将第二设备称为第一设备。第一设备和第二设备两者都是同一种的某一设备,但其不是同一设备。
可以理解,以下实施例中的“连接”,如果被连接的电路、模块、单元等相互之间具有电信号或数据的传递,则应理解为“电连接”、“通信连接”等。
在此使用时,单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式,除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是,术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在,但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。同时,在本说明书中使用的术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
为了便于理解,对本申请装置应用场景进行解释说明,本装置用于具有双直流电源供电的变电站场所,配置有两组蓄电池、两组充电装置和两段母线进行供电。一套直流电源对应一组蓄电池和对它充电的充电装置,每组蓄电池和充电装置连接在同一段母线上,并对所连接的母线进行供电,再通过母线对连接的负载进行供电。本申请导通装置连接于两段母线之间,用于对两段母线进行母联。正常运行时,每组直流电源和母线均独立运行,各自给连接的负载进行供电,本申请导通装置也处于待机隔离状态。当一套直流电源出现故障、失压、检修或测试时,需要将它所连接的母线与另一段母线进行母联,用另一套正常运行的直流电源对故障的母线进行供电,本导通装置即起到将两段母线采用自切换的方式进行双向导通的作用。
如图1所示,直流电源I的正极连接I段母线的正极,直流电源I的负极连接I段母线的负极,直流电源II的正极连接II段母线的正极,直流电源II的负极连接II段母线的负极,两个直流电源分别给两段母线进行供电。当直流电源I失压无法正常供电时,本申请装置导通将I段和II段母线母联,I段母线的电压由II段母线连接的直流电源II供正常电压;当直流电源II故障失压无法正常供电时,装置导通将II段和I段母线母联,II段母线的电压由I段母线连接的直流电源I供正常电压。进一步的,直流电源I的正极和直流电源II的正极回路上还可连接两个导通管,导通管具体为逆止二极管,起到隔离故障直流电源的作用。逆止二极管D7连接直流电源I的正极和I段母线的正极,逆止二极管D8连接直流电源II的正极和II段母线的正极。当直流电源I故障时,本申请装置导通将I段和II段母线母联,I段母线的电压由II段母线进行供正常电压,此时逆止二极管D7始终处于截止工作状态,隔离直流电源I的故障电压输入至I段母线。当直流电源II故障时,装置导通将II段和I段母线母联,II段母线的电压由I段母线进行供正常电压,此时逆止二极管D8始终处于截止工作状态,隔离直流电源II的故障电压输入至II段母线。
在一个实施例中,如图1所示,本申请提供一种自切换的双向直流导通装置,包括:检测电路110、控制电路120、正极导通电路130和负极导通电路140;检测电路110连接I段母线与II段母线,控制电路120连接检测电路110、正极导通电路130和负极导通电路140,正极导通电路130连接I段母线的正极与II段母线的正极,负极导通电路140连接I段母线的负极与II段母线的负极,正极导通电路130和负极导通电路140均还连接控制电路120。
具体的,检测电路110检测I段母线与II段母线的电压值,并将所检测到的电压值输入控制电路120,控制电路120经过分析判断出I段母线与II段母线之间的电压差Δu,然后控制电路120通过比较电压差Δu与预设值n,当电压差Δu的绝对值大于和/或等于预设值n时,得到I段母线或II段母线处于失压状态。其中,预设值n为失压电压差报警值,其取值不唯一,可根据实际需要设置,例如,可取值为5V,本实施例不以此为限定。此时,控制电路120将导通正极导通电路130与负极导通电路140,让I段母线与II段母线进行母联,用正常运行的直流电源给两段母线进行供电,以保证负载和保护装置等设备的正常工作。
上述自切换的双向直流导通装置,包括检测电路110、控制电路120、正极导通电路130以及负极导通电路140,当检测电路110检测到I段母线和II段母线之间存在失压时,通过控制电路120发出命令导通正极导通电路与负极导通电路,实现I段母线和II段母线之间的自动无缝母联,满足正常的供电需求,控制回路简单且能耗较低,不会出现短时断电,确保电力***的安全运行。
在一个实施例中,上述自切换的双向直流导通装置还包括限流组件,具体的,限流组件包括电阻R1与电感L1。正极导通电路130的数量为两个,包括第一正极导通电路与第二正极导通电路,两个正极导通电路130均连接I段母线的正极和II段母线的正极。限流组件串接于其中一个正极导通电路130所在的回路,有限流元件串接的所在回路称为功率回路,另一正极导通回路为主回路。如图1所示,在本实施例中,以电阻R1与电感L1连接第一正极导通电路为例进行解释说明,当然也可连接第二正极导通电路,本实施例不以此为限定。首先,I段母线的正极与II段母线的正极通过第一正极导通装置、电阻R1与电感L1连接进行母联,电阻R1与电感L1能降低I段母线与II段母线刚开始母联时由于压差产生的涌流。I段母线与II段母线母联后运行一段时间后,控制电路120从检测电路110得到的电压值计算出的压差达到允许母联安全电压差m时。其中,m为允许母联安全电压差值,取值不唯一,可根据实际需要设置,例如,可取值为1V,本实施例不以此为限定。控制电路120将会关断第一正极导通电路,导通第二正极导通电路直接母联I段母线的正极与II段母线的正极,从功率回路切换回主回路。
在本实施例中,本装置还增加了限流元件与两个正极导通电路起保护作用,等待达到允许母联的安全电压后再切换成直接母联,既有效避免了限流元件产生多余功耗,也保证整体电力设备的安全可靠运行。
在一个实施例中,第一正极导通电路包括开关管Q1、开关管Q2、导通管D1和导通管D2,第二正极导通电路包括开关管Q5、开关管Q6、导通管D5和导通管D6;开关管Q1、开关管Q2、开关管Q5和开关管Q6的控制端均连接至控制电路120;开关管Q1的第一端连接I段母线的正极,还连接导通管D1的负极,开关管Q1的第二端连接导通管D1的正极、开关管Q2的第二端和导通管D2的正极;开关管Q2的第一端连接导通管D2的负极和II段母线的正极;开关管Q5的第一端连接I段母线的正极,还连接导通管D5的负极,开关管Q5的第二端连接导通管D5的正极、开关管Q6的第二端和导通管D6的正极;开关管Q6的第一端连接导通管D6的负极和II段母线的正极。
在一个实施例中,负极导通电路包括开关管Q3、开关管Q4、导通管D3和导通管D4,开关管Q3和开关管Q4的控制端均连接至控制电路120;开关管Q3的第一端连接I段母线的负极,还连接导通管D3的负极,开关管Q3的第二端连接导通管D3的正极、开关管Q4的第二端和导通管D4的正极;开关管Q4的第一端连接导通管D4的负极和II段母线的负极。
具体的,在一个实施例中,上述开关管为三极管,上述开关管的控制端具体为三极管的基极,上述开关管的第一端具体为三极管的集电极,上述开关管的第二端具体为三极管的发射极。进一步的,在一个实施例中,上述导通管为二极管。如图1所示,第一正极导通电路包括三极管Q1、三极管Q2、二极管D1和二极管D2,第二正极导通电路包括三极管Q5、三极管Q6、二极管D5和二极管D6。每个三极管的基极均连接至控制电路120,三极管Q1和三极管Q5的集电极均连接I段母线的正极,三极管Q2和三极管Q6的集电极均连接II段母线的正极。三极管Q1的集电极还连接二极管D1的负极,三极管Q1的发射极连接二极管D1的正极、三极管Q2的发射极和二极管D2的正极,三极管Q2的集电极还连接二极管D2的负极。三极管Q5的集电极还连接二极管D5的负极,三极管Q5的发射极连接二极管D5的正极、三极管Q6的发射极和二极管D6的正极,三极管Q6的集电极还连接二极管D6的负极。
负极导通电路包括三极管Q3、三极管Q3、二极管D4和二极管D4。每个三极管的基极均连接至控制电路120,三极管Q3的集电极连接I段母线的负极,三极管Q4的集电极连接II段母线的负极。三极管Q3的集电极还连接二极管D3的负极,三极管Q3的发射极连接二极管D3的正极、三极管Q4的发射极和二极管D4的正极,三极管Q4的集电极还连接二极管D4的负极。
具体的,控制电路120计算电压差Δu的方式不唯一,可为I段母线的电压值减II段母线的电压值,也可为II段母线的电压值减I段母线的电压值,在本实施例中,采用I段母线的电压值减II段母线的电压值来进行计算。
当电压差Δu大于和/或等于n时,其中,n为预设值,取值可为大于零的整数,说明此时直流电源II无法正常供电,II段母线处于失压状态。此时,控制电路120将下发命令让三极管Q1和三极管Q4导通,I段母线的正极和II段母线的正极经过三极管Q1、二极管D2、电阻R1与电感L1进行母联,I段母线的负极和II段母线的负极经过三极管Q4和二极管D3进行母联。电流经过直流电源I的正极、三极管Q1、二极管D2、电阻R1、电感L1、II段母线正极、II段母线所接负载、II段母线负极、三极管Q4、二极管D3和直流电源I的负极形成回路,即II段母线所接负载切换成直流电源I进行供电。I段母线与II段母线母联后运行一段时间后,控制电路120从检测电路110得到的电压值计算出的压差达到允许母联安全电压差时,控制电路120将关断Q1,导通Q5来母联I段母线的正极与II段母线的正极,电流经过直流电源I的正极、三极管Q5、二极管D6、II段母线正极、II段母线所接负载、II段母线负极、三极管Q4、二极管D3和直流电源I的负极形成回路。
当电压差Δu小于和/或等于-n时,其中,n为预设值,取值可为大于零的整数,说明此时直流电源I无法正常供电,I段母线处于失压状态。此时,控制电路120将下发命令让三极管Q2和三极管Q3导通,I段母线的正极和II段母线的正极经过三极管Q2和二极管D1进行母联,I段母线的负极和II段母线的负极经过三极管Q3和二极管D4进行母联。电流经过直流电源II的正极、电感L1、电容R1、三极管Q2、二极管D1、I段母线正极、I段母线所接负载、I段母线负极、三极管Q3、二极管D4和直流电源II的负极形成回路,即I段母线所接负载切换成直流电源II进行供电。同样,运行一段时间后,达到允许母联安全电压差时,控制电路120将关断Q2,导通Q6来母联II段母线的正极与I段母线的正极,电流经过直流电源II的正极、三极管Q6、二极管D5、I段母线正极、I段母线所接负载、I段母线负极、三极管Q3、二极管D4和直流电源II的负极形成回路。
在本实施例中,控制电路根据I段母线和II段母线之间的压差控制正极导通电路与负极导通电路中的具体开关管的通断,实现I段母线和II段母线之间的自动无缝母联,满足正常的供电需求,控制回路简单且能耗较低。
在一个实施例中,如图2所示,控制电路120包括主控器121、模拟调理电路122、驱动电路123和通信接口124,主控器121与模拟调理电路122、驱动电路123和通信接口124连接,模拟调理电路122与检测电路110连接,驱动电路123与正极导通电路130和负极导通电路140连接,通信接口124与外部监控设备连接。
具体的,模拟调理电路122为将检测电路110采集到的模拟电压值转换成数字压差信号的模数转换器,然后将该压差信号发送给与之连接的主控器121,主控器121将判断该压差是否达到触发动作的条件。在一个实施例中,主控器121为DSP芯片或单片机芯片,本实施例不以此为限定。当压差信号达到触发条件时,主控器121发出命令给驱动电路123,驱动电路123将控制与之连接的正极导通电路130和负极导通电路140,对应导通开关管实现I段母线和II段母线的母联。另外通信接口124为与外部监控设备连接的接口,技术操作人员可通过监控设备与本装置连接查看供电设备与母线的运行状态。其中,通信接口124具体可为串口和CAN总线等,本实施例不以此为限定。
在本实施例中,采用了能自动控制芯片与导通装置连接实现I段母线和II段母线的母联操作,控制回路简单且能耗较低。
在一个实施例中,如图1所示,检测电路110包括第一电压采集模块112、第二电压采集模块114,第一电压采集模块112连接于I段母线的正极和负极之间,第二电压采集模块114连接于II段母线的正极和负极之间,第一电压采集模块112和第二电压采集模块114均连接控制电路120。第一电压采集模块112采集I段母线正负极之间的电压值,第二电压采集模块114采集II段母线正负极之间的电压值,然后第一电压采集模块112和第二电压采集模块114都将检测的电压值传输到控制电路120计算压差。具体的,在一个实施例中,第一电压采集模块112和第二电压采集模块114均为电压变送器。电压变送器是一种将被测交流电压、直流电压、脉冲电压转换成按线性比例输出直流电压并隔离输出模拟信号的装置。在本实施例中,采用了电压变送器采集I段母线和II段母线之间的电压值,结构简单,成本较低。
在一个实施例中,其特征在于,还包括双电源装置,双电源装置与I段母线、II段母线、控制电路120连接。当直流电源与母线均正常工作时,双电源装置会选择I段母线与II段母线中的一条对控制电路120进行供电,当其中一段母线失压时,会采用另一段母线给控制电路120进行供电。在本实施例中,双电源装置能保证控制电路120持续不断的供电,实时检测两段母线的压差情况,实现快速对供电方式进行切换,让用电更合理。
在一个实施例中,其特征在于,还包括保险丝,保险丝一端连接正极导通电路,另一端连接I段母线的正极或II段母线的正极。如图1所示,本装置包括保险丝FUSE,当母线上出现大的短路电流时,保险丝FUSE能瞬时熔断起到保护电路安全的作用。
在本说明书的描述中,参考术语“有些实施例”、“其他实施例”、“理想实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性描述不一定指的是相同的实施例或示例。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本实用新型的保护范围。因此,本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。