专利名称：一种基于三相整流的双电源供电系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种不间断电源的供电系统，尤其涉及一种基于三相整流的双电源供电系统。
背景技术：
随时电气设备的普及和广泛应用的推进，不间断电源的应用也显得尤为重要，而在双电源输入单电池整流系统中，正负母线的平衡问题一直是行业技术人员不得不考虑的 问题；现有的大部分相关系统为了节省成本和减小体积，在设计阶段就舍弃该项要求，但是如果没有做正负母线平衡设计对整机的性能及可靠性都会造成了一定影响，降低整体的质量。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题是需要提供一种体积小，正负母线平衡的双电源供电系统。对此，本实用新型提供一种基于三相整流的双电源供电系统，包括用于实现交流供电的三相交流电源；与三相交流电源连接的整流模块，所述整流模块包括交流整流单元、直流整流单元和第一开关单元；所述交流整流单元和直流整流单元复用三相整流线路，并通过第一开关单元实现三相交流整流和三相直流整流的切换；用于实现直流供电的蓄电池，所述蓄电池与整流模块连接；分别与所述整流模块和蓄电池连接的平衡模块，所述平衡模块包括平衡单元、充电单元和第二开关单元，所述第二开关单元为双向切换开关；所述平衡单元和充电单元复用平衡线路，并通过双向切换开关实现切换和正负母线平衡；以及，逆变输出模块，所述逆变输出模块与平衡模块连接。其中，三相交流电源包括三个频率相同、电势振幅相等、相位差互差120°角的交流电源回路；所述三相整流线路包括相互串接的晶体管或场效应管，即每一个相位交流电源均连接相应相位的整流线路，每一个相位的整流线路均包括相互串接的晶体管或场效应管；三相整流线路的中点连接有电感，即每一个相位的整流线路中点均连接有电感，所述三相整流线路分别连接至对应的三相交流电源；所述第一开关单元包括与三相交流电源连接的交流开关和与蓄电池连接的直流开关，所述交流开关和直流开关分别用于控制三相交流回路和直流回路的通断；所述交流整流单元的交流输入和直流整流单元的直流输入共用三相整流线路，所述交流输入包括三个相位差互差120°的交流输入，交流输入和直流输入通过第一开关单元实现切换；交流输入时，蓄电池回路断开，组成半桥线路实现整流升压；蓄电池正端通过第一开关接至整流模块的整流输入端，蓄电池负端接至负母线，蓄电池输入时，组成升压线路，实现对正负母线的升压整流；由此，构成了交流输入整流和直流输入整流电路的复用，即构成了交流整流和直流整流的复用，所述交流输入整流为三相交流电源导通时的三个相位差互差为120°的交流整流通路，所述直流输入整流为蓄电池导通时的直流整流通路。所述平衡线路包括相互串接的晶体管或场效应管，即所述平衡桥臂为相互串接的晶体管或场效应管，用于实现电桥的桥臂平衡；平衡线路的平衡桥臂中点连接有第二开关单元，所述平衡单元和充电单元复用平衡线路，该平衡线路的复用通过第二开关单元切换，在交流输入时该线路实现充电功能，在直流输入时实现正负母线的平衡；所述充电单元的线路中，平衡桥臂中点通过第二开关单元的双向切换开关和电感连接至蓄电池正端，组成降压线路对蓄电池充电；所述平衡线路优选为平衡桥臂中，其平衡桥臂中点通过双向切换开关和电感连接至正负母线中点，本实用新型通过采样正负母线电压和平衡桥臂中点的电流控制平衡桥臂双向切换开关的上下开关通断，实现正负母线平衡，达到平衡线路与充电单元的充电线路的复用。所述逆变输出模块与平衡模块连接，逆变输出模块包括为相互串接的晶体管或场效应管，相互串接的晶体管/场效应管中点连接有电感。与现有技术相比，本实用新型平衡模块中，平衡线路与充电单元的充电线路复用，在不同模式时控制方法和时序不同，所述不同模式为交流输入模式或直流输入模式，进而实现正负母线的平衡，蓄电池和三相交流电源交替保证双电源供电，在此基础上，所述交流输入整流和直流输入整流的三相整流线路也复用，进而实现了正负母线平衡的基于三相整流的双电源供电系统，减小其体积，节省成本，同时还能够保证双电源供电系统的性能及可靠性。本实用新型的进一步改进在于，所述逆变输出模块为三相逆变输出单元。所述三相逆变输出单元为与三相整流线路分别连接的三个相位差互差为120°的逆变输出回路，通过三相逆变输出单元，本实用新型能够实现三进三出的双电源供电系统，体积小，成本低，正负母线平衡。本实用新型的进一步改进在于，所述三相整流线路为三相半桥整流线路，所述第一开关单元通过电感连接至三相半桥整流线路的中点，所述三相半桥整流线路包括三个与三相交流电源分别串接的晶体管或场效应管回路，其中，所述三相半桥整流线路的场效应管并联分立二极管，或利用晶体管体内的二极管。优选地，所述三相半桥整流线路的晶体管为绝缘栅双极型晶体管，所述绝缘栅双极型晶体管为IGBT(Insulated Gate BipolarTransistor)，是由BJT (双极型三极管)和MOS (绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式电力电子器件。所述三相半桥整流线路包括三路与三相交流电源分别串接的晶体管或场效应管，即串接的IGBT或M0SFET，使用MOSFET时，需并联分立二极管，所述分立二极管为分立功率器件，包括了半导体二极管；所述第一开关单元通过电感连接至三相半桥整流线路的中点，即交流输入或直流输入通过第一开关单元连接至两个晶体管或场效应管的中点，构成了很好的交流整流和直流整流复用。与现有技术相比，本实用新型只要通过第一开关的切换进而选择交流输入和直流输入，便能够通过三相整流线路实现交流输入整流和直流输入整流的复用，减小双电源供电系统的体积。本实用新型的进一步改进在于，所述平衡线路为平衡桥臂，所述平衡桥臂包括串接的晶体管或并联分立二极管的场效应管。优选地，所述平衡桥臂的晶体管为绝缘栅双极型晶体管。本实用新型的进一步改进在于，所述三相整流线路共用蓄电池。所述双电源供电系统能够根据实际需求进行多路输入线路的选择，输入线路的路数可变，输出的路数也能够根据实际需求进行选择，而整流线路共用蓄电池，使用方式灵活可变，连接简单，成本低。本实用新型的进一步改进在于，还包括用于连接蓄电池和平衡模块的第三开关单元，所述蓄电池的正端通过第一开关单元连接至整流模块的整流输入，所述蓄电池的正端通过第三开关单元和第二开关单元连接至平衡桥臂的中点。更为具体地，所述蓄电池的正端通过电感连接至第三开关单元，第三开关单元和第二开关单元连接，以经过双向开关切换连接至平衡桥臂的中点，实现蓄电池与平衡模块的连接，便于在直流输入和交流输入切换的模式下，实现三相整流线路和平衡线路的复用， 减少体积，保证双电源供电系统的性能及可靠性。本实用新型的进一步改进在于，所述第一开关单元和第三开关单元为继电器、可控硅和接触器中任意一种。本实用新型的进一步改进在于，所述第一开关单元和第三开关单元为单向开关或双向开关。为保证交流供电和直流供电的正常转换工作，同时根据功率和转换时间等不同需求，其中第一开关单元和第三开关单元包括继电器、可控硅和接触器中任意一种，并能够是单向或双向开关，如单向可控硅；同时为保证直流供电时，需切断交流输入，根据功率和切换时间的需求，第一开关单元中的交流开关也可以相应选用不同方案，包括但不限于继电器、可控硅和接触器；所述双向切换开关可选用继电器、可控硅以及接触器等双向切换开关。本实用新型的有益效果在于，平衡模块中，平衡单元的平衡线路与充电单元的充电线路复用，并实现正负母线的平衡，蓄电池和三相交流电源交替保证双电源供电，在此基础上，所述交流输入整流和直流输入整流的三相整流线路也复用，进而实现了正负母线的平衡，有效减小了元件数量和设备体积，元器件复用率高，降低了成本，同时还能够保证双电源供电系统的性能及可靠性。
图I是本实用新型一种实施例的结构示意图；图2是本实用新型一种实施例的工作原理示意图；图3是本实用新型另一种实施例的工作原理示意图。
具体实施方式
以下结合附图，对本实用新型的较优的实施例作进一步的详细说明。实施例I :如图I和图2所示，本例可应用于三进单出的双电源供电系统。本例提供一种基于三相整流的双电源供电系统，包括用于实现交流供电的三相交流电源；[0034]与三相交流电源连接的整流模块，所述整流模块包括交流整流单元、直流整流单元和第一开关单元；所述交流整流单元和直流整流单元复用三相整流线路，并通过第一开关单元实现三相交流整流和三相直流整流的切换；用于实现直流供电的蓄电池，所述蓄电池与整流模块连接；分别与所述整流模块和蓄电池连接的平衡模块，所述平衡模块包括平衡单元、充电单元和第二开关单元，所述第二开关单元为双向切换开关；所述平衡单元和充电单元复用平衡线路，并通过双向切换开关实现切换和正负母线平衡；以及，逆变输出模块，所述逆变输出模块与平衡模块连接。其中，三相交流电源包括三个频率相同、电势振幅相等、相位差互差120°角的交流电源回路；所述三相整流线路包括相互串接的晶体管或场效应管，即每一个相位交流电源均连接相应相位的整流线路，每一个相位的整流线路均包括相互串接的晶体管或场效应管；三相整流线路的中点连接有电感，即每一个相位的整流线路中点均连接有电感，所述三相整流线路分别连接至对应的三相交流电源；所述第一开关单元包括与三相交流电源连接·的交流开关和与蓄电池连接的直流开关，所述交流开关和直流开关分别用于控制三相交流回路和直流回路的通断；所述交流整流单元的交流输入和直流整流单元的直流输入共用三相整流线路，所述交流输入包括三个相位差互差120°的交流输入，交流输入和直流输入通过第一开关单元实现切换；交流输入时，蓄电池回路断开，组成半桥线路实现整流升压；蓄电池正端通过第一开关接至整流模块的整流输入端，蓄电池负端接至负母线，蓄电池输入时，组成升压线路，实现对正负母线的升压整流；由此，构成了交流输入整流和直流输入整流电路的复用，即构成了交流整流和直流整流的复用，所述交流输入整流为三相交流电源导通时的三个相位差互差为120°的交流整流通路，所述直流输入整流为蓄电池导通时的直流整流通路。所述平衡线路包括相互串接的晶体管或场效应管，即所述平衡桥臂为相互串接的晶体管或场效应管，用于实现电桥的桥臂平衡；平衡线路的平衡桥臂中点连接有第二开关单元，所述平衡单元和充电单元复用平衡线路，该平衡线路的复用通过第二开关单元切换，在交流输入时该线路实现充电功能，在直流输入时实现正负母线的平衡；所述充电单元的线路中，平衡桥臂中点通过第二开关单元的双向切换开关和电感连接至蓄电池正端，组成降压线路对蓄电池充电；所述平衡线路优选为平衡桥臂中，其平衡桥臂中点通过双向切换开关和电感连接至正负母线中点，本例通过采样正负母线电压和平衡桥臂中点的电流控制平衡桥臂双向切换开关的上下开关通断，实现正负母线平衡，达到平衡线路与充电单元的充电线路的复用。所述逆变输出模块与平衡模块连接，逆变输出模块包括为相互串接的晶体管或场效应管，相互串接的晶体管/场效应管中点连接有电感。与现有技术相比，本例平衡模块中，平衡线路与充电单元的充电线路复用，在不同模式时控制方法和时序不同，所述不同模式为交流输入模式或直流输入模式，进而实现正负母线的平衡，蓄电池和三相交流电源交替保证双电源供电，在此基础上，所述交流输入整流和直流输入整流的三相整流线路也复用，进而实现了正负母线平衡的基于三相整流的双电源供电系统，减小其体积，节省成本，同时还能够保证双电源供电系统的性能及可靠性。本例的进一步改进在于，所述三相整流线路为三相半桥整流线路，所述第一开关单元通过电感连接至三相半桥整流线路的中点，所述三相半桥整流线路包括三个与三相交流电源分别串接的晶体管或场效应管回路，其中，所述三相半桥整流线路的场效应管并联分立二极管，或利用晶体管体内的二极管。优选地，所述三相半桥整流线路的晶体管为绝缘栅双极型晶体管，所述绝缘栅双极型晶体管为IGBT(Insulated Gate BipolarTransistor)，是由BJT (双极型三极管)和MOS (绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式电力电子器件。所述三相半桥整流线路包括三路与三相交流电源分别串接的晶体管或场效应管，即串接的IGBT或MOSFET，使用MOSFET时，需并联分立二极管；所述第一开关单元通过电感连接至三相半桥整流线路的中点，即交流输入或直流输入通过第一开关单元连接至两个晶体管或场效应管的中点，构成了很好的交流整流和直流整流复用。与现有技术相比，本例只要通过第一开关的切换进而选择交流输入和直流输入，便能够通过三相整流线路实现交流输入整流和直流输入整流的复用，减小双电源供电系统的体积。本例的进一步改进在于，所述平衡线路为平衡桥臂，所述平衡桥臂包括串接的晶体管或并联分立二极管的场效应管。优选地，所述平衡桥臂的晶体管为绝缘栅双极型晶体·管。本例的进一步改进在于，所述三相整流线路共用蓄电池。所述双电源供电系统能够根据实际需求进行多路输入线路的选择，输入线路的路数可变，输出的路数也能够根据实际需求进行选择，而整流线路共用蓄电池，使用方式灵活可变，连接简单，成本低。本例的进一步改进在于，还包括用于连接蓄电池和平衡模块的第三开关单元，所述蓄电池的正端通过第一开关单元连接至整流模块的整流输入，所述蓄电池的正端通过第三开关单元和第二开关单元连接至平衡桥臂的中点。更为具体地，所述蓄电池的正端通过电感连接至第三开关单元，第三开关单元和第二开关单元连接，以经过双向开关切换连接至平衡桥臂的中点，实现蓄电池与平衡模块的连接，便于在直流输入和交流输入切换的模式下，实现三相整流线路和平衡线路的复用，减少体积，保证双电源供电系统的性能及可靠性。本例的进一步改进在于，所述第一开关单元和第三开关单元为继电器、可控硅和接触器中任意一种。本例的进一步改进在于，所述第一开关单元和第三开关单元为单向开关或双向开关。为保证交流供电和直流供电的正常转换工作，同时根据功率和转换时间等不同需求，其中第一开关单元和第三开关单元包括继电器、可控硅和接触器中任意一种，并能够是单向或双向开关，如单向可控硅；同时为保证直流供电时，需切断交流输入，根据功率和切换时间的需求，第一开关单元中的交流开关也可以相应选用不同方案，包括但不限于继电器、可控硅和接触器；所述双向切换开关可选用继电器、可控硅以及接触器等双向切换开关。本例的有益效果在于，平衡模块中，平衡单元的平衡线路与充电单元的充电线路复用，并实现正负母线的平衡，蓄电池和三相交流电源交替保证双电源供电，在此基础上，所述交流输入整流和直流输入整流的三相整流线路也复用，进而实现了正负母线的平衡，有效减小了元件数量和设备体积，元器件复用率高，降低了成本，同时还能够保证双电源供电系统的性能及可靠性。图2所示为三进单出的线路工作原理图，其工作原理交流输入时，双向开关Q10R、双向开关QlOS和双向开关QlOT通，单向开关Q1、单向开关Qll和单向开关Qlll断，(电感L1-R，晶体管Q3-R，晶体管Q5-R)、(电感L1-S，晶体管Q3-S，晶体管Q5-S)和(电感Ll-Τ，晶体管Q3-T，晶体管Q5-T)组成三相半桥整流线路，实现整流升压；晶体管Q6、晶体管Q7和电感L2组成降压线路，实现对电池的充电。直流(电池)输入时，双向开关Q10R、双向开关QlOS和双向开关QlOT断，单向开关Q1、单向开关Qll和单向开关Qlll通，电感LI、晶体管Q3和晶体管Q5组成升压线路，实现升压整流；晶体管Q6、晶体管Q7和电感L5组成平衡线路，通过PWM调制晶体管Q6或晶体管Q7的通断调整母线电压。逆变输出模块实现了单路输出。图2中的晶体管可以替换为并联分立二极管的场效应管。实施例2 如图3所示，与实施例I不同的是，本例所述逆变输出模块为三相逆变输出单元。 所述三相逆变输出单元为与三相整流线路分别连接的三个相位差互差为120°的逆变输出回路，通过三相逆变输出单元，本实用新型能够实现三进三出的双电源供电系统，体积小，成本低，正负母线平衡。本例可应用于三进三出的双电源供电系统。其中，图2所示为三进三出的线路工作原理图，其工作原理交流输入时，双向开关Q10R、双向开关QlOS和双向开关QlOT通，单向开关Q1、单向开关Qll和单向开关Qlll断，(电感L1-R，晶体管Q3-R，晶体管Q5-R)、(电感L1-S，晶体管Q3-S，晶体管Q5-S)和(电感Ll-Τ，晶体管Q3-T，晶体管Q5-T)组成三相半桥整流线路，实现整流升压；晶体管Q6、晶体管Q7和电感L2组成降压线路，实现对电池的充电。直流(电池)输入时，双向开关Q10R、双向开关QlOS和双向开关QlOT断，单向开关Q1、单向开关Qll和单向开关Qlll通，电感LI、晶体管Q3和晶体管Q5组成升压线路，实现升压整流；晶体管Q6、晶体管Q7和电感L5组成平衡线路，通过PWM调制晶体管Q6或晶体管Q7的通断调整母线电压。逆变输出模块采用三相逆变输出单元，实现三路输出。图2中的晶体管可以替换为并联分立二极管的场效应管。以上所述之具体实施方式
为本实用新型的较佳实施方式，并非以此限定本实用新型的具体实施范围，本实用新型的范围包括并不限于本具体实施方式
，凡依照本实用新型之形状、结构所作的等效变化均在本实用新型的保护范围内。
权利要求1.一种基于三相整流的双电源供电系统，其特征在于，包括 用于实现交流供电的三相交流电源； 与所述三相交流电源连接的整流模块，所述整流模块包括交流整流单元、直流整流单元和第一开关单元；所述交流整流单元和直流整流单元复用三相整流线路，并通过第一开关单元实现三相交流整流和三相直流整流的切换； 用于实现直流供电的蓄电池，所述蓄电池与整流模块连接； 分别与所述整流模块和蓄电池连接的平衡模块，所述平衡模块包括平衡单元、充电单元和第二开关单元，所述第二开关单元为双向切换开关；所述平衡单元和充电单元复用平衡线路，并通过双向切换开关实现切换和正负母线平衡；以及， 逆变输出模块，所述逆变输出模块与平衡模块连接。
2.根据权利要求I所述的基于三相整流的双电源供电系统，其特征在于，所述逆变输出模块为三相逆变输出单兀。
3.根据权利要求I或2所述的基于三相整流的双电源供电系统，其特征在于，所述三相整流线路为三相半桥整流线路，所述第一开关单元通过电感连接至三相半桥整流线路的中点，所述三相半桥整流线路分别包括串接的晶体管或并联分立二极管的场效应管。
4.根据权利要求3所述的基于三相整流的双电源供电系统，其特征在于，所述三相半桥整流线路的晶体管为绝缘栅双极型晶体管。
5.根据权利要求3所述的基于三相整流的双电源供电系统，其特征在于，所述平衡线路为平衡桥臂，所述平衡桥臂包括串接的晶体管或并联分立二极管的场效应管。
6.根据权利要求5所述的基于三相整流的双电源供电系统，其特征在于，所述平衡桥臂的晶体管为绝缘栅双极型晶体管。
7.根据权利要求5所述的基于三相整流的双电源供电系统，其特征在于，所述三相整流线路共用蓄电池。
8.根据权利要求5所述的基于三相整流的双电源供电系统，其特征在于，还包括用于连接蓄电池和平衡模块的第三开关单元，所述蓄电池的正端通过第一开关单元连接至整流模块的整流输入，所述蓄电池的正端通过第三开关单元和第二开关单元连接至平衡桥臂的中点。
9.根据权利要求8所述的基于三相整流的双电源供电系统，其特征在于，所述第一开关单元和第三开关单元为继电器、可控硅和接触器中任意一种。
10.根据权利要求9所述的基于三相整流的双电源供电系统，其特征在于，所述第一开关单元和第三开关单元为单向开关或双向开关。
专利摘要本实用新型提供一种基于三相整流的双电源供电系统，包括用于实现交流供电的三相交流电源；与三相交流电源连接的整流模块，所述整流模块包括交流整流单元、直流整流单元和第一开关单元；所述交流整流单元和直流整流单元复用三相整流线路，并通过第一开关单元实现三相交流整流和三相直流整流切换；与整流模块连接的蓄电池；分别与整流模块和蓄电池连接的平衡模块，所述平衡模块包括平衡单元、充电单元和第二开关单元，所述第二开关单元为双向切换开关；所述平衡单元和充电单元复用平衡线路，并通过双向切换开关实现切换和正负母线平衡。本实用新型平衡线路和充电线路复用，实现了正负母线平衡，体积小，成本低，性能及可靠性高。
文档编号H02M5/293GK202713163SQ20122022505
公开日2013年1月30日 申请日期2012年5月18日 优先权日2012年5月18日
发明者何锡生, 陆家珍, 郝玉龙 申请人:深圳市健网科技有限公司