一种船用三相动力型UPS的制作方法

本发明涉及不间断电源技术领域，具体为一种船用三相动力型ups。

背景技术：

ups，是一种含有储能装置的不间断电源，主要用于给部分对电源稳定性要求较高的设备，提供不间断的电源。当市电输入正常时，ups将市电稳压后供应给负载使用，同时它还向机内电池充电；当市电中断(事故停电)时，ups立即将电池的直流电能，通过逆变器切换转换的方法向负载继续供应220v交流电，使负载维持正常工作并保护负载软、硬件不受损坏。

现有技术中，远洋大型船舶正常使用的柴油发电机为二台，其中一台为备用柴油发电机组，如果在航行中突然二台发电机组发生故障时，就会造成整个远洋大型船舶所属设备无法正常工作，备用柴油发电机无法启动的原因主要是供油系统无法供油造成，供油泵无法给备用柴油发电机供油，造成备用柴油发电机无法工作，需要人为操作才能重启备用柴油发电机组，使用不方便，而且航行安全性存在安全隐患，因此，我们提出了一种船用三相动力型ups解决上述问题。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种船用三相动力型ups，利用三相后备电源供电系统和pwm控制技术，提供给供油泵三相无零电源，使其正常供油给备用发电机组，并持续工作半小时以上。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种船用三相动力型ups，其特征在于，包括：柜体和柜体内部的ups系统，所述柜体前面设置有与柜体通过合页连接的柜门，所述柜体左侧设置有接入三相电缆的格兰头，所述柜体内部前侧设置有从下到上的第一面板和第二面板，所述第一面板后侧设置有电池组，所述第二面板后侧设置有开关，其前端设置开关面板和维修模式开关，所述第二面板后侧设置有变压器、充电板和控制&功率板，所述控制&功率板上设置有ac-dc充电器、dc-ac逆变器、控制驱动电路和中央处理器，所述ups系统包括包括ac-dc充电器、dc-ac逆变器、控制驱动电路、输入输出开关和电池组，三相电输出端连接输入开关，输入开关先连接旁路开关，输入开关再分别连接ac-dc充电器和主电接触器，ac-dc充电器分别连接电池组和电池空开，电池空开连接dc-ac逆变器，dc-ac逆变器连接变压器，变压器连接逆变输出接触器，主电接触器和逆变输出接触器分别连接输出开关，旁路开关和输出开关分别连接输出端，所述中央处理器控制其他元器件。

进一步的，所述柜门上设置有门锁和指示灯，所述指示灯为三个，分别为输出电源指示灯、输入电源指示灯和故障指示灯，所述指示灯与中央处理器电连接，门锁保护内部设备，指示灯对工作状态进行指示。

进一步的，所述柜体左右两侧和背侧上都设置有透气格栅，所述柜体左侧设置有线缆安装板，所述线缆安装板上设置有格兰头，所述柜体左侧底部设置有接地螺孔，与接地螺栓配合，完成接地，所述柜体顶部设置有吊环，透气格栅可有效地降温，线缆安装板方面接线，格兰头可以对电线电缆起到固定和保护作用，吊环方便柜体吊装。

进一步的，所述柜体底部设置有两条平行设置的槽钢垫块，所述柜体底板设置有风扇，所述槽钢垫块上设置有固定螺孔，槽钢垫块组成透气通道，与风机配合使用，大大增强散热效果，固定螺孔配合固定螺栓将柜体安装在地面。

进一步的，所述电池组包括四块电池，电池为胶体铅酸蓄电池，胶体铅酸电池免维护，寿命长，适用环境温度范围宽。

进一步的，还包括风机，变压器连接熔断器，熔断器连接风机，风机用于ups工作时散热。

进一步的，外部电源正常时的工作模式：在外部电源正常情况下，主电接触器吸合，逆变输出接触器放开，船上油机供电通过主电接触器直接输出给后端负载供电；同时ac-dc开始工作，ac-dc给电池组充电。

进一步的，外部电源异常时的工作模式：当外部电源发生异常时，主电接触器断开，dc-ac启动，dc-ac输出到400v时，逆变输出接触器吸合，电池逆变后输出，从而达到保护输出负载的作用，由外部电源中断到切换电池逆变器工作，切换时间小于1秒。

进一步的，手动维修模式：当ups要进行维修或更换电池而且负载供电又不能中断时，将输入开关打到on状态，ups切入维修旁路模式；在检修模式下，逆变输出接触器始终处于断开状态，断开电池空开，对ups内部功率板和充电板检修检修，或对电池进行检测、更换，此时ups内部将不存有电力，维护人员可以安全地进行维护。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本船用三相动力型ups，具有以下好处：

1、采用工业级功率器件，输出具有变压器隔离，消除船舶或岸电电网的各种干扰，带载的启动能力强。

2、ups的逆变控制、相位同步、逻辑控制全部采用dsp数字化控制，精度高、速度快、整机综合性能好，输出电压灵活可调。

3、输入电压范围宽，专为电机设计，匹配电机适用电压范围；同时输入频率范围也进一步放宽，适用船舶采油机供电或岸电环境应用；宽广的交流电压输入范围可以降低电池的使用频率、延长电池使用寿命。

4、采用eco供电，当ups输入电源正常时，直接采用船舶油机或岸电电源供电；当ups检测到外部电源异常时，自动切换到电池逆变器工作；当外部电源恢复正常时，ups自动恢复到外部电源供电，逆变器输出关闭。系统运行效率高，稳定可靠。

5、ups系统自带手动维修旁路开关，在系统出现内部故障时，可以通过手动操作，切换到维修模式，在设备维修过程中也无需中断输出，在维护过程中，后端电机负载仍然可以继续使用。

6、设计了输出过压、过流、电池欠压、快速限流和短路保护等功能，避免由于人为操作失误等带来的故障，确保设备在各种条件下的可靠工作。

7、ups内部pcb电路板采用涂覆技术，在海洋环境中电路板不易腐蚀，降低ups的故障率，提供ups供电可靠性，满足海洋环境使用。

8、ups配置12v55ah免维护铅酸胶体电池4节，电池寿命长，适用环境温度范围宽，可在-20℃-40℃范围内适用。

9、当ups发生故障时，ups发出故障告警，ups柜门带led故障指示灯，同时通过干接点通讯发出告警信号。

附图说明

图1为本发明一种船用三相动力型ups的立体结构示意图；

图2为本发明一种船用三相动力型ups的前视结构示意图；

图3为本发明一种船用三相动力型ups的左视结构示意图；

图4为本发明一种船用三相动力型ups的右视结构示意图；

图5为本发明一种船用三相动力型ups的内侧前视图；

图6为本发明一种船用三相动力型ups的内侧后视图；

图7为本发明一种船用三相动力型ups的工作原理框图；

图8为本发明一种船用三相动力型ups的电气原理图；

图9为本发明一种船用三相动力型ups的接线端子图。

图中：1柜体、101第一面板、102第二面板、2吊环、3格兰头、4柜门、41门锁、42指示灯、5槽钢垫块、6透气格栅、7线缆安装板、8接地螺孔、9电池组、10开关、11开关面板、12维修模块开关、13变压器、14充电板、15控制&功率板。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之上或之下可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之上、上方和上面包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征之下、下方和下面包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

请参阅图1-9，本发明提供一种技术方案：

实施例一

如图1-6所示，一种船用三相动力型ups，包括：柜体1和柜体1内部的ups系统，柜体1前面设置有与柜体1通过合页连接的柜门4，柜体1左侧设置有接入三相电缆的格兰头3，柜体1内部前侧设置有从下到上的第一面板101和第二面板102，第一面板101后侧设置有电池组9，第二面板102后侧设置有开关10，其前端设置开关面板11和维修模式开关12，第二面板102后侧设置有变压器13、充电板14和控制&功率板15，控制&功率板15上设置有ac-dc充电器、dc-ac逆变器、控制驱动电路和中央处理器，ups系统包括包括ac-dc充电器、dc-ac逆变器、控制驱动电路、输入输出开关和电池组，如图7-8所示，三相电输出端连接输入开关qf1，输入开关qf1先连接旁路开关qf3，输入开关qf1再分别连接ac-dc充电器和主电接触器q1，ac-dc充电器分别连接电池组9和电池空开qf2，电池空开qf2连接dc-ac逆变器，dc-ac逆变器连接变压器13，变压器13连接逆变输出接触器q2，主电接触器q1和逆变输出接触器q2分别连接输出开关qf4，旁路开关qf3和输出开关qf4分别连接输出端，中央处理器与ups系统电连接。

在外部电源正常情况下，主电接触器q1吸合，逆变输出接触器q2放开，船上油机供电通过q1直接输出给后端负载供电；同时充电器开始工作，充电器给电池组充电；当外部电源发生异常时，主电接触器q1断开，dc-ac逆变器启动，dc-ac逆变器输出到400v时，ups逆变输出接触器q2吸合，电池逆变后输出，从而达到保护输出负载的作用，由外部电源中断到切换dc-ac逆变器工作，切换时间小于1秒。

其中，如图2所示，柜门4上设置有门锁41和指示灯42，指示灯42为三个，分别为输出电源指示灯、输入电源指示灯和故障指示灯，指示灯42与中央处理器电连接，门锁41保护内部设备，指示灯42对工作状态进行指示，正常工作时，led指示为输入电源灯亮，输出电泳灯亮，故障灯不亮；外部电源中断，由电池供电时，输出电源灯亮，输入电源灯不亮，故障灯不亮；外部电源正常，只给电池充电，不输出时，输入电源灯亮，输出电源灯不亮，故障灯不亮。

如图3-4所示，柜体1左右两侧和背侧上都设置有透气格栅6，柜体1左侧设置有线缆安装板7，线缆安装板7上设置有格兰头3，柜体1左侧底部设置有接地螺孔8，与接地螺栓配合，完成接地，柜体1顶部设置有吊环2，透气格栅6可有效地降温，线缆安装板方面接线，格兰头3可以对电线电缆起到固定和保护作用，吊环2方便柜体1吊装。

实施例二

本实施例与实施例一不同之处在于：

如图1-4所示，柜体1底部设置有两条平行设置的槽钢垫块5，柜体1底板设置有风扇，槽钢垫块5上设置有固定螺孔，槽钢垫块5组成透气通道，与风机配合使用，大大增强散热效果，固定螺孔配合固定螺栓将柜体1安装在地面。

电池组9包括四块电池，电池为胶体铅酸蓄电池，胶体铅酸电池免维护，寿命长，适用环境温度范围宽；如图7所示，还包括风机，变压器13连接熔断器fu，熔断器fu连接风机，风机用于ups工作时散热。

工作原理

在外部电源正常时，ups系统控制由外部电源输出供电；在任何时候外部电源欠压或突然掉电则有电池逆变供；外部电源恢复正常时，ups系统自动切回外部电网供电。控制却换自动完成，却换时间小于1秒。在ups内部故障需要维修时，可以手动操作切换到维护模式，后端负载可以继续工作；在设备维修好后，可以手动操作，切换回正常工作模式。

ups有以下三种工作模式

外部电源正常时的工作模式：在外部电源正常情况下，主电接触器q1吸合，逆变输出接触器q2放开，船上油机供电通过主电接触器q1直接输出给后端负载供电；同时ac-dc充电器开始工作，ac-dc充电器给电池组9充电。

外部电源异常时的工作模式：当外部电源发生异常时，主电接触器q1断开，dc-ac逆变器启动，dc-ac逆变器输出到400v时，逆变输出接触器q2吸合，电池逆变后输出，从而达到保护输出负载的作用，由外部电源中断到切换dc-ac逆变器工作，切换时间小于1秒。

手动维修模式：当ups要进行维修或更换电池而且负载供电又不能中断时，将输入开关qf1打到on状态，ups切入维修旁路模式；在检修模式下，逆变输出接触器q2始终处于断开状态，断开电池空开qf2，对ups内部功率板和充电板检修检修，或对电池进行检测、更换。

工作过程

当外部电源正常时，交流电源供给ac-dc充电器，给48v电池组充电，同时通过q1接触器，输出给电机供电。当任何时候外部电源欠压或突然掉电，则由电池组dc-ac逆变器供电。从电网供电到电池供电切换时间小于1秒。当电池能量即将耗尽时，ups发出声光报警，并在电池放电下限点停止dc-ac逆变器工作，长鸣告警。在电池欠压保护后，当外部电源恢复正常供电时，设备会重新启动并对电池组充电。

eco工作原理：当市电品质优异时，ups主机系统通过旁路emc滤波输出向负载供电，逆变器待机；当市电电压或频率超出一定范围时，则ups转为双变换工作模式。

需要说明的是，控制&功率板选用高星的jl-3p-3kw，充电板选用高星的jl48vdc，接触器和断路器选用施耐德的，中央处理器选用microchip的atmega16u2-mu，电池选用宝迪的12v55ahgel，变压器选用domesticfamous的zl026400-b，其他元器件都采用市场采购的现有产品，其内部结构为已知结构，其工作原理也是常识，在此不再过多说明。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。