CN2859902Y - 在线式双电源控制装置及在线式双电源电源装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及用于不间断供电的在线式双电源控制装置及电源装置。在控制柜壳体上设有两路或三路供电电源输入接线端子，分别连接控制柜内两组或三组整流电路的输入端，两组或三组整流电路的直流输出经滤波后接入逆变电路。控制柜内设有含驱动电路的运算控制电路及与其连接的整流电路、滤波电路、逆变电路，电流、电压检测元件的输出和控制面板均和运算控制电路连接，驱动电路的输出连接逆变电路的功率元件的触发控制端。本实用新型采用双路供电电源同时供电、整流输出并联的方式，经逆变电路输出单相或三相工频或变频交流电源，用以驱动电机或作为工业设备应用电源，不存在双回路电源切换时的短时停电问题，并具有传统变频器的所有功能。

Description

在线式双电源控制装置及在线式双电源电源装置

一、技术领域：本实用新型涉及一种电源装置，特别是涉及一种用于不间断供电的在线式双电源控制装置及在线式双电源电源装置。

二、背景技术：随着社会的不断发展，工业自动化控制水平的提高，现代化的工业生产对电力供应的稳定度要求越来越高，而电网的不断扩大、设备固有的缺陷和一些不可抗拒的自然灾害的破坏，使得人们对电力供应稳定性的控制显得力不从心。电网波动扰乱了工农业生产的连续稳定进行，甚至会损坏重要设备，影响人身安全，给国家、企业或个人带来不可弥补的损失。

为了避免突然停电给正常生产造成的破坏性危害，多数电力用户都采用两路甚至两路以上的电源供电，防止出现长时间的停电事件，但是双路电源短时间的切换还是难以避免停电，重要设备还是会停止运行，给正常生产带来一定的影响，双路电源也解决不了因电网波动而导致的该供电***下那些对电压波动比较敏感的设备停止运行。目前人们普遍采用的避免突然停电给工业生产带来危害的电源装置为UPS电源，UPS电源存在的缺点是，只能在短时间内维持一些功率较低的重要控制设备的供电，受电池的限制，功率做大不容易，占用空间大，维护量也比较大，无法满足大功率电器的使用需求，UPS也难以适应中压、高压供电领域。即使采用传统稳压装置，因其稳压时间较长，也难以避免停机，不能满足工业要求，同时稳压装置的功率要做大需要占用的空间也非常大，耗电量高，不经济，对停电事故无能为力。

中国实用新型专利ZL95210131.9公开的一种在线式不间断电源，和专利号为ZL00114301.8的无功耗不间断电源，ZL01232884.7的电脑控制在线式不间断电源装置，都是从增加蓄电池的角度在市电停电的情况下由蓄电池供电，ZL952229277的四端口在线式抗干扰不间断电源在现有三端口不间断电源UPS的基础上，增设辅助逆变绕组，弥补了现有三端口UPS在切换过程中电压间断的缺陷，满足了在恶劣电网条件下，计算机等高档设备的用电需求。它们解决的问题只是：在停电的情况下暂时为某种设备持续供电，并没有解决为设备供电的双回路电源在切换时的短时间内停电，造成设备停止运行的问题。

三、实用新型内容：

本实用新型解决的技术问题：针对背景技术的不足，提出一种在线式双电源控制装置及在线式双电源电源装置，克服了普通双回路电源在切换时的短时断电、造成重要设备停运问题。

本实用新型采用的技术方案：

一种在线式双电源控制装置，含有控制柜和控制面板，在控制柜壳体上设有主电路电源输入和输出接线端子，控制柜内设有含驱动电路的运算控制电路及与其连接的整流电路、滤波电路、逆变电路，电流、电压检测元件的输出和控制面板均和运算控制电路连接，驱动电路的输出连接逆变电路的功率元件的触发控制端，设在控制柜壳体上的供电电源输入接线端子为两路或三路，分别连接两路或三路供电电源，两路或三路供电电源接线端子分别连接控制柜内两组或三组整流电路的输入端，两组或三组整流电路的直流输出经滤波后接入逆变电路的输入端，或者各组整流电路的输出端并联后经过滤波接入逆变电路，逆变电路的输出连接电源输出接线端子。

所述的在线式双电源控制装置，供电电源为三相工频交流电，供电电源为两路，整流电路为三相桥式全控整流，滤波电路采用电容滤波，逆变电路采用三相输出的IGBT逆变电路，两路供电电源分别经二极管T1～T6和T7～T12组成的整流电桥CZ1、CZ2变成直流电，两路直流电同极性并联，经滤波后分别接入逆变电路的两输入端，滤波后直流输出的两极之间连接控制晶体管Q和制动电阻Rz串联组成的制动电路。

所述的在线式双电源控制装置，整流电路采用桥式不可控整流电路，或为桥式半控整流电路；滤波电路采用电感滤波，或者电容滤波，或者采用电感与电容结合的“T”形滤波，或“∏”形滤波，或“L”形滤波，或者采用有源滤波；逆变电路或采用GTO或IGCT逆变电路，或者采用IGBT与驱动电路集成一体的智能型IPM功率模块。

所述的在线式双电源控制装置，供电电源使用两路单相工频交流电，整流电路对应采用两组单相桥式整流电路，整流电路的直流输出经滤波后接入逆变电路的输入端，逆变电路采用两相或三相输出的IGBT逆变电路，或者采用GTO逆变电路，或IGCT逆变电路，或智能型IPM功率模块。

所述的在线式双电源控制装置，整流电路的整流元件和滤波电路的滤波元件采用高压元件，或者采用中、低压元件串联，逆变电路采用高压功率元件，或多功率元件串联。

所述的在线式双电源控制装置，含有电源切换电路，在逆变电路电源输出端串接有交流接触器KM1，在交流接触器KM1输出端的线路中与第一路电源和第二路电源输入端之间分别串接有交流接触器KM2和KM3，交流接触器KM2和KM3的控制电源分别取自各自的交流电源输入端。

一种在线式双电源电源装置，含有控制柜和控制面板，在控制柜壳体上设有主电路电源输入和输出接线端子，控制柜内设有含驱动电路的运算控制电路及与其连接的整流电路、滤波电路、逆变电路，电流、电压检测元件的输出和控制面板均和运算控制电路连接，驱动电路的输出连接逆变电路的功率元件的触发控制端，设在控制柜壳体上的供电电源输入接线端子为两路，供电电源为三相工频交流电，两路供电电源分别接入由整流二极管或可控硅组成的两组三相桥式整流电路的输入端，两组整流电路的直流输出同极性并联接入滤波电路，经滤波后接入逆变电路的输入端，逆变电路采用三相输出的IGBT逆变电路，逆变电路的三相输出端分别两两连接变压器的初级三相线圈两端，变压器的次级线圈三相输出连接控制柜壳体上的电源输出端子。

所述的在线式双电源电源装置，整流电路采用桥式全控整流电路，或为桥式半控整流电路，或为不控整流电路；滤波电路采用电感滤波，或者电容滤波，或者采用电感与电容结合的“T”形滤波，或“∏”形滤波，或“L”形滤波，或者采用有源滤波电路；逆变电路或者采用GTO逆变电路，或者IGCT逆变电路，或者采用IGBT与驱动电路集成一体的智能型IPM功率模块。

所述的在线双式双电源电源装置，滤波电路的输出分别并联连接三组单相输出的逆变电路，每组逆变电路的两个输出端分别连接变压器初级线圈的三个线圈两端，变压器次级线圈的输出连接机体外壳电源输出端子。

本实用新型的有益积极效果：

1、在线式双电源控制装置电源装置采用双路供电电源同时供电、整流输出并联的方式，经逆变电路输出单相或三相工频或变频交流电源，用以驱动电机或作为工业设备应用电源，不存在双回路电源供电切换时的短时停电问题，不影响用电设备及生产的正常进行，保证了产品的产量和质量。

2、在线式双电源控制装置具有传统变频器的所有功能，可以根据需要自动调整频率，实现设备软启动和变频控制，可大大节约电能，一方面减少对供电电网的冲击，提高供电***稳定性，另一方面可大大减少对电机、风机或水泵等用电设备的冲击和磨损，延长设备使用寿命，降低维护维修费用。

四、附图说明：

图1：在线式双电源控制装置原理方框示意图

图2：在线式双电源控制装置主电路原理结构示意图

图3：三相桥式整流电路原理图

图4：中、高压整流电路原理图

图5：电容串联中、高压滤波电路原理图

图6：有源滤波电路原理图

图7：单相四功率元件逆变电路

图8：单相两功率元件逆变电路

图9：两相输出的逆变电路

图10：三相输出的逆变电路

图11：逆变功率元件串联的中、高压逆变电路

图12：使用变压器的普通三相逆变电路

图13：三相严重不平衡的逆变电路

五、具体实施方式：

实施例一：参见图1、图2，在线式双电源控制装置，含有控制柜和控制面板，在控制柜壳体上设有主电路电源输入和输出接线端子，控制柜内设有含驱动电路的运算控制电路4及与其连接的整流电路1、滤波电路3、逆变电路2，电流、电压检测元件的输出和控制面板(图中未画出)均和运算控制电路4连接，驱动电路的输出连接逆变电路2的功率元件的触发控制端，设在控制柜壳体上的供电电源输入接线端子为两路，分别连接两路供电电源，两路供电电源接线端子分别连接控制柜内两组整流电路的输入端，两组整流电路的输出端并联接入滤波电路，经滤波后接入逆变电路，逆变电路的输出连接电源输出接线端子。图1中5为滤波电路的滤波电抗器。

本实施例供电电源及逆变输出为三相工频或变频交流电，整流电路采用三相桥式全控整流电路，逆变电路采用图10所示三相输出的IGBT逆变电路，两路供电电源分别经二极管T1～T6和T7～T12组成的整流电桥CZ1和CZ2变成直流电，两路直流电经电容C滤波后同极性并联(或者并联后再经滤波电路滤波)，然后接入逆变电路的两输入端，逆变电路的输出连接电源输出接线端子。本实施例在线式双电源变频控制装置用于驱动单台电机，此时在滤波电路输出端两极之间连接控制晶体管Q和制动电阻Rz组成的制动电路6。控制晶体管Q控制端连接运算控制电路。

在具体实施中，整流电路也可采用三相不可控桥式整流，参见图3，由六个整流二极管D1～D6组成三相整流电桥的各桥臂，整流电桥的输出接入滤波电路；整流电路也可以采用半控桥式整流。滤波电路可采用电容滤波或电感滤波，或者采用电感与电容结合的“T”形滤波，或“∏”形滤波，或“L”形滤波。逆变电路也可采用GTO逆变电路，或为IGCT逆变电路，或IPM逆变电路等，在使用中，可根据电流、频率以及对设备性能要求的高低来选择功率元件。对于中、高压***，使用高压功率元件或多功率元件串联来解决电压问题，图4为多个整流元件(D1～D12)每两个串联组成桥式整流电路的各个桥臂；图5为两个电容C1、C2串联组成的滤波电路，图11为逆变电路功率元件串联。图6有源滤波电路的一种结构形式，电容C并联在整流电路的两输出端，在电容C的正、负极之间连接电感L和控制晶体管Q，电感L和控制晶体管Q的接点经二极管D输出滤波后的直流电。

实施例二：参见图1、图7、图8、图9，本实施例与实施例一的区别在于供电电源使用两路单相工频交流电，逆变电路输出为单相工频或变频交流电，整流电路对应采用两组单相桥式整流电路，整流电路的输出连接滤波电路的输入端，滤波电路的输出接入逆变电路的输入端，逆变电路采用两相输出的IGBT逆变电路，或为GTO逆变电路，或为IGCT逆变电路，或智能型IPM功率模块。

图7为单相四功率元件逆变输出电路，四组逆变功率元件每两个串联所组成的串联支路并联接入滤波电路输出的两极，串联支路两功率元件的接点连接控制柜电源输出端子；图8为单相两功率元件逆变输出电路，将前者功率元件串联支路的其中一组用两个电容组成的串联支路替换；图9为单相四功率元件两相输出逆变电路，在滤波输出的两极之间并联两个电容组成的串联支路和四个逆变功率元件组成两个串联支路，两个负载分别接在两电容的接点与两功率元件串联支路的功率元件节点之间。

实施例三：本实施例为实施例一在线式双电源控制装置的实用电路，是在实施例一的电路基础上增加电源切换电路，在逆变电路电源输出端串接有交流接触器KM1，在交流接触器KM1输出端的线路中与第一路电源和第二路电源输入端之间分别串接有交流接触器KM2和KM3，交流接触器KM2和KM3的控制电源分别取自各自的交流电源输入端。KM1接通时KM2和KM3断开，在线双电源工作，在在线双电源出现故障时，KM1断开，可分别选择使用第一路电源和第二路电源给用电设备供电。

实施例四：参见图1、图2，本实施例为在线式双电源电源装置，作为工业用电设备***供电电源，其与实施例一的不同之处是：作为电源使用时不需要连接由控制晶体管Q和制动电阻Rz组成的制动电路3。

实施例五：参见图1、图2、图12，本实施例在线式双电源电源装置，是工业用电设备***电源的一种结构形式，用作对***用电设备供电。它是在实施例四的基础上在三相逆变电路的逆变输出端增加输出变压器组成的，即逆变电路输出的三相输出端分别两两连接变压器B的初级三相线圈两端，变压器的次级线圈三相输出连接机体外壳电源输出端子。

实施例六：参见图1、图2、图13，本实施例在线式双电源电源装置用于供电电源严重不平衡的情况，与实施例四的不同之处是：滤波电路的输出分别并联连接三组单相的逆变电路，三组逆变电路的两个输出端分别连接变压器初级线圈的三个线圈两端，变压器次级线圈的输出连接机体外壳电源输出端子。抗不平衡电流能力较强，带不平衡负荷的能力达到100％。

Claims (10)

1、一种在线式双电源控制装置，含有控制柜和控制面板，在控制柜壳体上设有主电路电源输入和输出接线端子，控制柜内设有含驱动电路的运算控制电路及与其连接的整流电路、滤波电路、逆变电路，电流、电压检测元件的输出和控制面板均和运算控制电路连接，驱动电路的输出连接逆变电路的功率元件的触发控制端，其特征是：设在控制柜壳体上的供电电源输入接线端子为两路或三路，分别连接两路或三路供电电源，两路或三路供电电源接线端子分别连接控制柜内两组或三组整流电路的输入端，两组或三组整流电路的直流输出经滤波后接入逆变电路的输入端，或者各组整流电路的输出端并联后经过滤波接入逆变电路，逆变电路的输出连接电源输出接线端子。

2、根据权利要求1所述的在线式双电源控制装置，其特征是：供电电源为三相工频交流电，供电电源为两路，整流电路为三相桥式全控整流，滤波电路采用电容滤波，逆变电路采用三相输出的IGBT逆变电路，两路供电电源分别经二极管T1～T6和T7～T12组成的整流电桥CZ1、CZ2变成直流电，两路直流电同极性并联，经滤波后分别接入逆变电路的两输入端，滤波后直流输出的两极之间连接控制晶体管Q和制动电阻RZ串联组成的制动电路。

3、根据权利要求1所述的在线式双电源控制装置，其特征是：整流电路采桥式半控整流电路，滤波电路采用电感与电容结合的“T”形滤波电路；逆变电路采用IGBT与驱动电路集成一体的智能型IPM功率模块。

4、根据权利要求1所述的在线式双电源控制装置，其特征是：供电电源使用两路单相工频交流电，整流电路对应采用两组单相桥式整流电路，整流电路的直流输出经滤波后接入逆变电路的输入端，逆变电路采用两相或三相输出的IGBT逆变电路，或者采用GTO逆变电路，或IGCT逆变电路，或智能型IPM功率模块。

5、根据权利要求2或3所述的在线式双电源控制装置，其特征是：整流电路的整流元件和滤波电路的滤波元件采用高压元件，或者采用中、低压元件串联，逆变电路采用高压功率元件，或多功率元件串联。

6、根据权利要求2或3所述的在线式双电源控制装置，其特征是：含有电源切换电路，在逆变电路电源输出端串接有交流接触器KM1，在交流接触器KM1输出端的线路中与第一路电源和第二路电源输入端之间分别串接有交流接触器KM2和KM3，交流接触器KM2和KM3的控制电源分别取自各自的交流电源输入端。

7、一种在线式双电源电源装置，含有控制柜和控制面板，在控制柜壳体上设有主电路电源输入和输出接线端子，控制柜内设有含驱动电路的运算控制电路及与其连接的整流电路、滤波电路、逆变电路，电流、电压检测元件的输出和控制面板均和运算控制电路连接，驱动电路的输出连接逆变电路的功率元件的触发控制端，其特征是：设在控制柜壳体上的供电电源输入接线端子为两路，供电电源为三相工频交流电，两路供电电源分别接入由整流二极管或可控硅组成的两组三相桥式整流电路的输入端，两组整流电路的直流输出同极性并联接入滤波电路，经滤波后接入逆变电路的输入端，逆变电路采用三相输出的IGBT逆变电路，逆变电路的三相输出端分别两两连接变压器的初级三相线圈两端，变压器的次级线圈三相输出连接控制柜壳体上的电源输出端子。

8、根据权利要求7所述的在线式双电源电源装置，其特征是：整流电路采用桥式全控整流电路，滤波电路采用电感滤波，逆变电路采用IGBT与驱动电路集成一体的智能型IPM功率模块。

9、根据权利要求7所述的在线式双电源电源装置，其特征是：整流电路采用桥式不控整流电路，滤波电路采用电感与电容结合的“П”形滤波电路，逆变电路采用GTO逆变电路，或者IGCT逆变电路。

10、根据权利要求7或8或9所述的在线双式双电源电源装置，其特征是：滤波电路的输出分别并联连接三组单相输出的逆变电路，每组逆变电路的两个输出端分别连接变压器初级线圈的三个线圈两端，变压器次级线圈的输出连接机体外壳电源输出端子。

Images