一种基于储能系统的多路冗余输入开关电源的制作方法

本实用新型涉及一种基于储能系统的多路冗余输入开关电源。

背景技术：

对于目前电力电子行业，储能变流器的输入源有蓄电池、光伏电池板、小型风力发电机组等，储能变流器作为各个能量相互流通的枢纽，其工作的稳定性至关重要。为提高储能变流器工作的稳定性，必须确保储能变流器在有任何一路输入源的情况下为其主控系统提供能量的开关电源都能够正常运行。传统开关电源一般都是由一个输入源构成，无法同时接入多路输入源。

技术实现要素：

本实用新型的目的是克服现有技术的缺点，为了提高储能变流器主控系统的供电稳定性而提出的一种基于储能系统的多路冗余输入开关电源。本实用新型具有多达五路的冗余输入源，多路输入源之间互不影响。在任何情况下，只要有一路输入源有效，都可以保证此开关电源的稳定输出，提高了储能变流器主控系统供电电源的可靠性。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种基于储能系统的多路冗余输入开关电源，包括倍压整流模块、三相整流模块、直流隔离模块和开关电源模块。倍压整流模块的输入端和220v单相交流电连接，倍压整流模块的输出端和开关电源模块的输入端连接；三相整流模块的输入端和380v三相交流电连接，三相整流模块的输出端和开关电源模块的输入端连接；直流隔离模块的第一输入端和光伏电池板相连，直流隔离模块的第二输入端和蓄电池相连，直流隔离模块的第三输入端和储能变流器的直流母线相连，直流隔离模块的输出端和开关电源模块的输入端连接。

所述的倍压整流模块由整流二极管d1、整流二极管d2、整流滤波电容c1、整流滤波电容c2构成。倍压整流模块输入端j1的1脚与整流二极管d1的2脚、整流二极管d2的1脚以及单相220v交流电的火线l相连；倍压整流模块输入端j1的2脚与整流滤波电容c1的2脚、整流滤波电容c2的1脚以及单相220v交流电的零线n相连；倍压整流模块的直流输出端dc+、dc-分别和开关电源模块对应的直流输入端dc+、dc-连接。

所述的三相全桥整流模块由三相全桥整流电路构成；三相全桥整流模块输入端j2的1脚与整流二极管d3的2脚、整流二极管d4的1脚以及三相380v交流电的r极相连，三相全桥整流模块输入端j2的3脚与整流二极管d5的2脚、整流二极管d6的1脚以及三相380v交流电的s极相连，三相全桥整流模块输入端j2的5脚与整流二极管d7的2脚、整流二极管d8的1脚以及三相380v交流电的t极相连；三相整流模块的直流输出端dc+、dc-分别和开关电源模块对应的直流输入端dc+、dc-连接。

所述的直流隔离模块主要由三个整流二极管构成；直流隔离模块的第一输入端j3的4脚与光伏电池板的正极pv+以及整流二极管d9的2脚相连，直流隔离模块的第一输入端j3的1脚与光伏电池板的负极pv-相连；直流隔离模块的第二输入端j4的4脚与蓄电池的正极bat+以及整流二极管d10的2脚相连，直流隔离模块的第二输入端j4的1脚与蓄电池的负极bat-相连；直流隔离模块的第三输入端j5的4脚与储能变流器直流母线的正极p+以及整流二极管d11的2脚相连，直流隔离模块的第三输入端j5的1脚与储能变流器直流母线的负极n-相连；d9的1脚、d10的1脚和d11的1脚并联到一起构成输出电压dc+；直流隔离模块的第一输入端j3的1脚、直流隔离模块的第二输入端j4的1脚和直流隔离模块的第三输入端j5的1脚连接到一起构成输出电压dc-。直流隔离模块的直流输出端dc+、dc-分别和开关电源模块对应的直流输入端dc+、dc-连接；根据二极管的导通特性，光伏电池板、蓄电池和储能变流器的直流母线这三个输入源中只有电压最高的输入源对应的二极管可以导通；另外两个输入源由于电压低，对应的二极管呈现截止状态。电压最高的输入源对应的二极管导通后，此输入源通过二极管与输出端直连，成为有效的输出源。随着工况的变化，三个输入源都有可能成为电压最高的输入源，进而成为有效的输出源。

所述的开关电源模块的输入端1脚与dc+极相连，开关电源模块的输入端2脚与dc-极相连，开关电源模块的3脚与储能变流器主控系统的gnd相连，开关电源模块的4脚与储能变流器主控系统的+24v相连。开关电源模块1脚和2脚之间的输入电压来自于倍压整流模块、三相整流模块、直流隔离模块的输出，此输入电压经过开关电源模块后，开关电源模块的3脚和4脚作为输出端输出隔离的24v电源供给储能系统的主控板使用。

所述倍压整流模块、三相全桥整流模块、直流隔离模块的输出端并联在一起构成开关电源模块的输入。根据二极管的导通特性，倍压整流模块、三相全桥整流模块、直流隔离模块这三个模块的输出端中，只有输出电压值最高的模块与dc+极相连的二极管才能处于导通状态，将此输出电压值最高的模块的电压输出到开关电源模块。其余两个模块由于输出电压低，与dc+极相连的二极管反向截止，无法输出。

所述的基于储能系统的多路冗余输入开关电源系统包括五个输入端和一个输出端。当五个输入端的输入源任意一路并且最多任意四路失效的时候，所述的多路冗余输入开关电源系统都可以正常工作并保证输出端的稳定输出。

本实用新型解决了现有储能变流器主控系统采用单路输入源供电，当单路输入源失效的时候，供电不稳定的问题。本实用新型通过采用倍压整流模块及三相全桥整流模块将单相220vac和三相380vac电源分别整流成直流，并通过二极管隔离模块将三路直流输入源进行了隔离，一共引入了五路输入源。这五路输入源在任何一路输入源失效的情况下都可以实现输入源的无缝切换，体现了冗余的特性，极大的提高了储能变流器主控系统的供电稳定性。

附图说明

图1为基于储能系统的多路冗余输入开关电源结构图；

图2为倍压整流模块原理图；

图3为三相全桥整流模块原理图；

图4为二极管隔离模块原理图；

图5为开关电源模块原理图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式进一步说明本实用新型。

如图1所示，本实用新型基于储能系统的多路冗余输入开关电源，包括倍压整流模块、三相整流模块、直流隔离模块和开关电源模块。

所述倍压整流模块的输入端和220v单相交流电连接，倍压整流模块的直流输出端dc+、dc-分别和开关电源模块对应的直流输入端dc+、dc-连接；三相整流模块的输入端和380v三相交流电连接，三相整流模块的直流输出端dc+、dc-分别和开关电源模块对应的直流输入端dc+、dc-连接；直流隔离模块的第一输入端和光伏电池板相连，直流隔离模块的第二输入端和蓄电池相连，直流隔离模块的第三输入端和储能变流器的直流母线相连，直流隔离模块的直流输出端dc+、dc-分别和开关电源模块对应的直流输入端dc+、dc-连接。

如图2所示，所述的倍压整流模块由整流二极管d1、整流二极管d2、整流滤波电容c1、整流滤波电容c2构成；倍压整流模块输入端j1的1脚与整流二极管d1的2脚、整流二极管d2的1脚以及单相220v交流电的火线l相连；倍压整流模块输入端j1的2脚与整流滤波电容c1的2脚、整流滤波电容c2的1脚以及单相220v交流电的零线n相连；倍压整流模块的直流输出端dc+、dc-分别和开关电源模块对应的直流输入端dc+、dc-连接。

在单相220vac电压的正半周，输入电压通过整流二极管d1给整流滤波电容c1充电，整流滤波电容c1两端的电压为311vdc；在单相220vac电压的负半周，输入电压通过整流二极管d2给整流滤波电容c2充电，整流滤波电容c2两端的电压为311vdc；倍压整流模块的输出电压为整流滤波电容c1和c2的串联电压，倍压整流模块的输出电压为622vdc。

如图3所示，所述的三相全桥整流模块由三相全桥整流电路构成。三相全桥整流模块输入端j2的1脚与整流二极管d3的2脚、整流二极管d4的1脚以及三相380v交流电的r极相连，三相全桥整流模块输入端j2的3脚与整流二极管d5的2脚、整流二极管d6的1脚以及三相380v交流电的s极相连，三相全桥整流模块输入端j2的5脚与整流二极管d7的2脚、整流二极管d8的1脚以及三相380v交流电的t极相连。三相整流模块的直流输出端dc+、dc-分别和开关电源模块对应的直流输入端dc+、dc-连接。三相380v交流电经过三相全桥整流模块后的输出电压为直流537vdc。

如图4所示，所述的直流隔离模块主要由三个整流二极管构成：直流隔离模块的第一输入端j3的4脚与光伏电池板的正极pv+以及整流二极管d9的2脚相连，直流隔离模块的第一输入端j3的1脚与光伏电池板的负极pv-相连；直流隔离模块的第二输入端j4的4脚与蓄电池的正极bat+以及整流二极管d10的2脚相连，直流隔离模块的第二输入端j4的1脚与蓄电池的负极bat-相连；直流隔离模块的第三输入端j5的4脚与储能变流器直流母线的正极p+以及整流二极管d11的2脚相连，直流隔离模块的第三输入端j5的1脚与储能变流器直流母线的负极n-相连；d9的1脚、d10的1脚和d11的1脚并联到一起构成输出电压dc+；j3的1脚、j4的1脚和j5的1脚连接到一起构成输出电压dc-。直流隔离模块的直流输出端dc+、dc-分别和开关电源模块对应的直流输入端dc+、dc-连接。

光伏电池板的输入电压范围为0-600vdc，蓄电池的输入电压范围为0-600vdc，储能变流器的直流母线的输入电压范围为0-1000vdc，这三个输入电压都是随着工况而不断变化的。根据二极管的导通特性，光伏电池板、蓄电池和储能变流器的直流母线这三个输入源中只有电压最高的输入源对应的二极管可以导通；另外两个输入源由于电压低，对应的二极管呈现截止状态。电压最高的输入源对应的二极管导通后，此输入源通过二极管与输出端直连，成为有效的输出源。随着工况的变化，三个输入源都有可能成为电压最高的输入源，进而成为有效的输出源；

如图5所示，所述的开关电源模块的型号为pv120-27b24，输入电压范围为200vdc-1000vdc，输出电压为24v。开关电源模块的输入端1脚与dc+极相连，开关电源模块的输入端2脚与dc-极相连，开关电源模块的3脚与储能变流器主控系统的gnd相连，开关电源模块的4脚与储能变流器主控系统的+24v相连。开关电源模块1脚和2脚之间的输入电压来自于倍压整流模块、三相整流模块、直流隔离模块的输出，其电压范围为200vdc-1000vdc，经过开关电源模块后，开关电源模块的3脚和4脚作为输出端输出隔离的24v电源供给储能系统的主控板使用。

所述倍压整流模块、三相全桥整流模块、直流隔离模块的输出端并联在一起构成开关电源模块的输入。倍压整流模块的输出电压为622vdc，三相全桥整流模块的输出电压为537vdc，直流隔离模块的输出电压为光伏电池板、蓄电池电压和储能变流器直流母线电压中的最高电压。根据二极管的导通特性，倍压整流模块、三相全桥整流模块、直流隔离模块这三个模块的输出端中，只有输出电压值最高的模块与dc+极相连的二极管才能处于导通状态，将此输出电压值最高的模块的电压输出到开关电源模块。其余两个模块由于输出电压低，与dc+极相连的二极管反向截止，无法输出。

所述的基于储能系统的多路冗余输入开关电源系统包括五个输入端和一个输出端。当五个输入端的输入源任意一路并且最多任意四路失效的时候，所述的多路冗余输入开关电源系统都可以正常工作并保证输出端的稳定输出。

本实用新型解决了现有储能变流器主控系统采用单路输入源供电，当单路输入源失效的时候，供电不稳定的问题。本实用新型通过采用倍压整流模块及三相全桥整流模块将单相220vac和三相380vac电源分别整流成直流，并通过二极管隔离模块将三路直流输入源进行了隔离，一共引入了五路输入源。这五路输入源在任何一路输入源失效的情况下都可以实现输入源的无缝切换，体现了冗余的特性，极大的提高了储能变流器主控系统的供电稳定性。