一种用于电池组/逆变器的自备电源电控保护电路的制作方法

1.本发明属于采矿、烧结、炼铁生产等物料输送设备电控技术领域，涉及一种用于电池组/逆变器的自备电源电控保护电路，适用于低压直流电池组供电至逆变器，逆变器输出ac220v/380v电压以驱动中小型功率的交流负载等设备电气控制保护技术应用。


背景技术：

2.直流电池组是企业常用的电源之一，通过逆变器输出ac220v/380v交流电，用于驱动各类设备的正常运行。传统的自备电源控制方案中，为节约电池组电能，在系统不工作时，需要断开直流侧通路。电池组输出端与逆变器输入端主回路之间多为断路器或直流接触器联接，利用就地控制箱的断路器进行分/合；或通过在控制箱面板上设置启/停按钮，直接接通/断开断路器或直流接触器，从而断开或接通直流侧主回路。通过这种方式设置时，电气控制存在逆变器带负荷分闸情况，安全性能较低。由于电池组输出端电压较小(dc48v)，但输出电流较大，又由于直流分断时感性负载存储的磁场能量瞬时释放，断点处产生的高能电弧，极易出现触点拉弧氧化、接触面毛刺、熔结粘连等故障，甚至发生弧光短路，烧毁器件等安全事故。因此，需要设计一种用于电池组/逆变器的自备电源电控保护电路，确保生产的有序进行，避免安全事故的发生。


技术实现要素：

3.针对背景技术中电池组与逆变器传统的分合控制方式易出现逆变器带负荷分闸进而造成故障或安全事故的缺陷，本发明提供一种用于电池组/逆变器的自备电源电控保护电路，其解决技术问题的技术方案如下：
4.本发明一种用于电池组/逆变器的自备电源电控保护电路，它包括模块电源、直流电池组、逆变器、负载、直流接触器、运行信号继电器、交流接触器、断电延时继电器、交流电源断路器、控制电源断路器和直流控制电源断路器；所述直流电池组的正负极分别通过线路与模块电源和逆变器相连接；所述直流接触器的主触点接入直流电池组和逆变器的线路上；所述逆变器的u、v、w输出端子分别通过三条线路与负载相连，所述交流电源断路器的主触点和交流接触器的主触点分别接入该三条线路中，且交流电源断路器和交流接触器之间的三条线路中的其中一条与逆变器的n端子之间设置有交流侧控制回路，该交流侧控制回路上连接有控制电源断路器的主触点、运行信号继电器的动合触点和交流接触器的线圈；所述模块电源通过直流控制电源断路器连接有两条并联的第一控制支路和第二控制支路，所述第一控制支路上连接有逆变器合闸按钮、逆变器分闸按钮和运行信号继电器的线圈，第二控制支路上连接有运行信号继电器的动合触点和直流接触器的线圈；所述第一控制支路上逆变器合闸按钮的两端还与运行信号继电器的动合触点并联，运行信号继电器的线圈的两端与断电延时继电器的线圈并联；所述第二控制支路上的运行信号继电器的动合触点的两端与断电延时继电器的动合触点并联。
5.进一步地，所述模块电源上还通过线路连接有指示灯单元，该指示灯单元包括并
联的第一、二、三、四指示灯支路，所述第一指示灯支路上连接有控制电源指示灯和直流控制电源断路器的动合触点；所述第二指示灯支路上连接有系统工作指示灯和运行信号继电器的动合触点；所述第一指示灯支路上连接有逆变器合闸指示灯和直流接触器的动合触点；所述第一指示灯支路上连接有负载工作指示灯和交流接触器的动合触点。
6.进一步地，所述交流接触器的主触点与负载连接的三条线路设置有过载保护继电器，该过载保护继电器的动断触点接入交流侧控制回路。
7.进一步地，还包括通过第三控制支路与模块电源连接的遥控接收机，该遥控接收机配套设置有相适配的遥控发射器，用于接收遥控发射器的指令信号并将运行信号实时反馈给遥控发射器；所述遥控接收机上设置有逆变器合闸单元和逆变器分闸单元，该逆变器合闸单元通过线路与第一控制支路上的运行信号继电器的动合触点并联，该逆变器分闸单元通过线路接入第一控制支路内；所述遥控发射器上设置有遥控发射器电源开关、遥控器面板逆变器合闸按钮和遥控器面板逆变器分闸按钮。
8.进一步地，所述遥控发射器上还设置有遥控器面板控制电源指示灯、遥控器面板系统工作指示灯、遥控器面板逆变器合闸指示灯和遥控器面板交流负载工作指示灯；所述遥控接收机包括输入模块，该输入模块的di0端子、di1端子、di2端子、di3端子和com端子之间分别与直流控制电源断路器的动合触点、运行信号继电器的动合触点、直流接触器的动合触点、交流接触器的动合触点相连接。
9.进一步地，所述第一控制支路上还设置有plc输出继电器，便于与系统plc控制系统联锁保护。
10.与现有的技术相比，本发明所述的一种用于电池组/逆变器的自备电源电控保护电路，用一套远程遥控/就地面板控制保护电路取代就地直接控制方式，简化了安装与接线方式，并与系统plc联锁保护，时间可调整的保护电路介入控制，避免了逆变器带负荷停电时，直流火花对线路和电控器件的影响，保证了电控器件使用寿命延长。本发明实施后系统改造将使得控制器件大幅减少，并可将各控制器件安装于电控柜内，可直接安装于现场，只需按图纸连接直流电池组、逆变器及交、直流侧电控单元等，故障率降低，维护更加方便可靠，保证了逆变器频繁工作的要求，避免故障及安全事故的发生。
附图说明
11.图1为本发明整体电控原理示意图；
12.图2为本发明中保护电路电控系统原理图；
13.图3为本发明中指示灯单元的原理图；
14.图4为本发明中遥控发射器的示意图；
15.图5为本发明中遥控接收机输入模块的接线示意图；
16.图中：1.模块电源、2.直流电池组、3.逆变器、4.遥控接收机、5.负载、6.遥控发射器电源开关、7.遥控器面板逆变器合闸按钮、8.遥控器面板逆变器分闸按钮、9.遥控器面板控制电源指示灯、10.遥控器面板系统工作指示灯、11.遥控器面板逆变器合闸指示灯、12.遥控器面板交流负载工作指示灯、13.交流侧控制回路、14.第一控制支路、15.第二控制支路、16.第一指示灯支路、17.第二指示灯支路、18.第三指示灯支路、19.第四指示灯支路、20.第三控制支路、21.遥控发射器、22.逆变器合闸单元、23.逆变器分闸单元、zm.直流接触
器、ka.运行信号继电器、km.交流接触器、kt.断电延时继电器、kh.过载保护继电器、ql.交流电源断路器、ql1.控制电源断路器、qf.直流控制电源断路器、hl1.控制电源指示灯、hl2.系统工作指示灯、hl3.逆变器合闸指示灯、hl4.负载工作指示灯、ss.逆变器合闸按钮、sb.逆变器分闸按钮。
具体实施方式
17.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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开专利申请说明书以及权利要求书中使用的“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变；“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。
18.实施例1：
19.如图1至图5所示，本发明一种用于电池组/逆变器的自备电源电控保护电路，它包括模块电源1、直流电池组2、逆变器3、负载5、直流接触器zm、运行信号继电器ka、交流接触器km、断电延时继电器kt、交流电源断路器ql、控制电源断路器ql1和直流控制电源断路器qf；所述直流电池组2的正负极分别通过线路与模块电源1和逆变器3正负极输入端子相连接，该模块电源1为由直流电池组2接出的dc48v/dc24v的电源，用于为直流侧电路供电；所述直流接触器zm的主触点接入直流电池组2和逆变器3的线路上；所述逆变器3的u、v、w输出端子分别通过三条线路与负载5相连，该负载5一般为三相异步电动机，所述交流电源断路器ql的主触点和交流接触器km的主触点分别接入该三条线路中，且交流电源断路器ql和交流接触器km之间的三条线路中的其中一条与逆变器3的n端子之间设置有交流侧控制回路13，该交流侧控制回路13上连接有控制电源断路器ql1的主触点、运行信号继电器ka的动合触点和交流接触器km的线圈；所述模块电源1通过直流控制电源断路器qf连接有两条并联的第一控制支路14和第二控制支路15，所述第一控制支路14上连接有逆变器合闸按钮ss、逆变器分闸按钮sb和运行信号继电器ka的线圈，该逆变器合闸按钮ss和逆变器分闸按钮sb分别为常开开关按钮和常闭开关按钮，第二控制支路15上连接有运行信号继电器ka的动合触点和直流接触器zm的线圈；所述第一控制支路14上逆变器合闸按钮ss的两端还与运行信号继电器ka的动合触点并联，运行信号继电器ka的线圈的两端与断电延时继电器kt的线圈并联；所述第二控制支路15上的运行信号继电器ka的动合触点的两端与断电延时继电器kt的动合触点并联。本实施例中，所述的模块电源1、直流电池组2、逆变器3、直流接触器zm、运行信号继电器ka、交流接触器km、断电延时继电器kt、交流电源断路器ql、控制电源断路器ql1和直流控制电源断路器qf均可安装在电控制柜内，所述的逆变器合闸按钮ss和逆变器分闸按钮sb可设置在电控柜的面板上，电控柜输出ac380v三相电源通过柜内出线端子送至负载5，地线接控制柜外壳的接地标识处。
20.本实施例中，所述模块电源1上还通过线路连接有指示灯单元，该指示灯单元包括
并联的第一、二、三、四指示灯支路16、17、18、19，所述第一指示灯支路16上连接有控制电源指示灯hl1和直流控制电源断路器qf的动合触点；所述第二指示灯支路17上连接有系统工作指示灯hl2和运行信号继电器ka的动合触点；所述第三指示灯支路18上连接有逆变器合闸指示灯hl3和直流接触器zm的动合触点；所述第四指示灯支路19上连接有负载工作指示灯hl4和交流接触器km的动合触点；所述的控制电源指示灯hl1、系统工作指示灯hl2、逆变器合闸指示灯hl3和负载工作指示灯hl4同样的可设置在电控柜面板上。
21.本实施例中，为进一步确保负载5运行安全，所述交流接触器km的主触点与负载5连接的三条线路设置有过载保护继电器kh，该过载保护继电器kh的动断触点接入交流侧控制回路13。
22.本实施例所述的一种用于电池组/逆变器的自备电源电控保护电路实现该电路就地控制的功能。控制时，将电控柜内直流控制电源断路器qf合上，直流控制电源断路器qf辅助触点接通第一指示灯支路16，电控柜面板上的控制电源指示灯hl1亮，依次合上交流电源断路器ql和控制电源断路器ql1，整个电路处于备妥状态；按下电控柜面板上的逆变器合闸按钮ss，接通第一控制支路14，该第一控制支路14上的运行信号继电器ka线圈得电吸合、断电延时继电器kt线圈得电吸合并通过运行信号继电器ka辅助触点自锁，运行信号继电器ka动合辅助触点接通第二指示灯支路17，电控柜面板上的系统工作指示灯hl2亮，同时，运行信号继电器ka动合辅助触点闭合，接通第二控制支路15，该第二控制支路15上的直流接触器zm线圈得电吸合，该直流接触器zm主触点闭合接通直流电池组2与逆变器3直流输入回路，直流接触器zm动合辅助点接通第三指示灯支路18,电控柜面板上逆变器合闸指示灯hl3亮，逆变器3获得直流电并经过响应时间后，输出ac380v电压，其中av220v控制电源通过交流侧控制回路13闭合的运行信号继电器ka动合辅助触点，接通交流侧的交流接触器km的线圈，交流接触器km主触点吸合，并通过过载保护继电器kh，送至负载5(即三相异步电动机m定子绕组)，负载5得电正常运转，同时，交流接触器km动合辅助触点接通第四指示灯支路19，负载工作指示灯hl4亮；按下电控柜面板上的逆变器分闸按钮sb，第一控制支路14断开，运行信号继电器ka线圈失电，在交流侧控制回路13中，运行信号继电器ka动合辅助触点打开，该动合辅助触点断开第二指示灯支路17，电控柜面板上的系统工作指示灯hl2灭，同时，运行信号继电器ka动合辅助触点打开，交流接触器km线圈失电，交流接触器km主触点断开，负载5失电停止运转，同时，交流接触器km动合辅助触点打开，断开第四指示灯支路19，电控柜面板上的负载工作指示灯hl4灭；在直流控制的第一、二控制支路14、15中，运行信号继电器ka动合触点打开，断电延时继电器kt线圈失电，断电延时继电器kt动合触点经过n秒(用户可以根据需要为该断电延时继电器kt设置延时时长)后打开，第二控制支路15上直流接触器zm线圈失电，直流接触器zm释放，其主触点断开直流电池组2与逆变器3直流输入回路，同时，直流接触器zm动合辅助触点打开，断开第三指示灯支路18，电控柜面板上逆变器合闸指示灯hl3灭，此时再断开直流控制电源断路器qf，其辅助触点断开第一指示灯支路16，电控柜面板上控制电源指示灯hl1灭。
23.实施例2：
24.在实施例1的基础上，本发明所述的用于电池组/逆变器的自备电源电控保护电路还包括通过第三控制支路20与模块电源1连接的遥控接收机4，该遥控接收机4配套设置有相适配的遥控发射器21，该遥控接收机用于接收遥控发射器21的指令信号并将运行信号实
时反馈给遥控发射器21；所述遥控接收机4上设置有逆变器合闸单元22和逆变器分闸单元23，该逆变器合闸单元22通过线路与第一控制支路14上的运行信号继电器ka的动合触点并联，该逆变器分闸单元23通过线路接入第一控制支路14内；所述遥控发射器21上设置有遥控发射器电源开关6、遥控器面板逆变器合闸按钮7和遥控器面板逆变器分闸按钮8。进一步地，所述遥控发射器21上还设置有遥控器面板控制电源指示灯9、遥控器面板系统工作指示灯10、遥控器面板逆变器合闸指示灯11和遥控器面板交流负载工作指示灯12；所述遥控接收机3包括输入模块，该输入模块上设有di0端子、di1端子、di2端子、di3端子和com端子用于信号输入，该输入模块的di0端子、di1端子、di2端子、di3端子和com端子之间分别与直流控制电源断路器qf的动合触点、运行信号继电器ka的动合触点、直流接触器zm的动合触点、交流接触器km的动合触点相连接。在本实施例中，所述的遥控接收机4和遥控发射器21上均设置有相应的通信模块以建立通信，用于发送指令信号以及可根据接收的相应指令完成相应的功能，该技术属于现有技术，在此不加敷述；所述的遥控接收机4用于接收遥控发射器21的指令信号，并根据该指令信号输出相应的控制指令完成相应控制，同时可以将各部件运行的状态反馈至遥控发射器21，所述的遥控发射器21用于向遥控接收机4发送指令信息，并接收遥控接收机4反馈回来的信息，该遥控发射器21自带充电电源；所述的逆变器合闸单元22和逆变器分闸单元23设置于遥控接收机4上，并连接于第一控制支路14上，该逆变器合闸单元22和逆变器分闸单元23分别实现逆变器合闸按钮ss和逆变器分闸按钮sb的常开开关按钮和常闭开关按钮的功能，可以分别替代逆变器合闸按钮ss和逆变器分闸按钮sb接入第一控制支路14内，实现本发明所述保护电路的遥控控制，也可以和逆变器合闸按钮ss和逆变器分闸按钮sb共同存在于第一控制支路14内，实现就地控制和遥控远程控制组合控制，当遥控接收机4接收到遥控发射器21发送的逆变器合闸信号时，通过该遥控接收机4完成逆变器合闸单元22的功能，接通第一控制支路14，当遥控接收机4接收到遥控发射器21发送的逆变器分闸信号时，通过该遥控接收机4实现逆变器分闸单元23功能，断开第一控制支路14。
25.本发明遥控控制时，需将电控柜内交流电源断路器ql和控制电源断路器ql1和直流控制电源断路器qf顺序合上，打开遥控发射器21面板上遥控发射器电源开关6，直流控制电源断路器qf的动合辅助触点接通遥控接收机4输入模块di0端并通过该遥控接收机4向遥控发射器21发送相应信号，遥控发射器21接收信号并控制其面板上的遥控器面板控制电源指示灯9亮起，按下遥控器面板逆变器合闸按钮7，遥控接收机4接收信号并控制逆变器合闸单元22接通第一控制支路14，该第一控制支路14上的运行信号继电器ka线圈得电吸合、断电延时继电器kt线圈得电吸合并通过运行信号继电器ka辅助触点自锁，运行信号继电器ka动合辅助触点接通遥控接收机4输入模块di1端并通过该遥控接收机4向遥控发射器21发送相应信号，遥控发射器21接收信号并控制遥控器面板系统工作指示灯10亮起，同时，运行信号继电器ka动合辅助触点闭合，接通第二控制支路15，该第二控制支路15上的直流接触器zm线圈得电吸合，该直流接触器zm主触点闭合接通直流电池组2与逆变器3直流输入回路，直流接触器zm动合辅助触点接通遥控接收机4输入模块di2端并通过该遥控接收机4向遥控发射器21发送相应信号，遥控发射器21接收信号并控制遥控器面板逆变器合闸指示灯11亮起，逆变器3获得直流电并经过响应时间后，输出ac380v电压，其中av220v控制电源通过交流侧控制回路13闭合的运行信号继电器ka动合辅助触点，接通交流侧的交流接触器km的线
圈，交流接触器km主触点吸合，并通过过载保护继电器kh，送至负载5(即三相异步电动机m定子绕组)，负载5得电正常运转，同时，交流接触器km动合辅助触点接通遥控接收机4输入模块di3端并通过该遥控接收机4向遥控发射器21发送相应信号，遥控发射器21接收信号并控制遥控器面板交流负载工作指示灯12亮起；按下遥控器面板逆变器分闸按钮8，遥控接收机4接收信号并通过逆变器分闸单元23断开第一控制支路14，运行信号继电器ka线圈失电，在交流侧控制回路13中，运行信号继电器ka动合辅助触点打开，该动合辅助触点断开遥控接收机4输入模块di1端并通过该遥控接收机4向遥控发射器21发送相应信号，遥控发射器21接收信号并控制遥控器面板系统工作指示灯10灭，同时，运行信号继电器ka动合辅助触点打开，交流接触器km线圈失电，交流接触器km主触点断开，负载失电停止运转，同时，交流接触器km动合辅助触点打开，断开遥控接收机4输入模块di3端并通过该遥控接收机4向遥控发射器21发送相应信号，遥控发射器21接收信号并控制遥控器面板交流负载工作指示灯12灭；在直流控制的第一、二控制支路14、15中，运行信号继电器ka动合触点打开，断电延时继电器kt线圈失电，断电延时继电器kt动合触点经过n秒(用户可以根据需要为该断电延时继电器kt设置延时时长)后打开，第二控制支路15上直流接触器zm线圈失电，直流接触器zm释放，其主触点断开直流电池组2与逆变器3直流输入回路，同时，直流接触器zm动合辅助触点打开，断开遥控接收机4输入模块di2端并通过该遥控接收机4向遥控发射器21发送相应信号，遥控发射器21接收信号并控制遥控器面板逆变器合闸指示灯11灭，此时断开直流控制电源断路器qf，直流控制电源断路器qf的动合辅助点断开遥控接收机4输入模块di0端并通过该遥控接收机4向遥控发射器21发送相应信号，遥控发射器21接收信号并控制遥控器面板控制电源指示灯9灭。本实施例中，遥控发射器21接收遥控接收机4发送的反馈信号并控制各指示灯亮或灭，可通过常规控制电路完成，在此不再敷述。
26.实施例3：
27.在实施例1和/或实施例2的基础上，所述第一控制支路14上还设置有plc输出继电器ka25的动断触点，通过plc对整个保护电路进行联锁控制，可根据需要切断保护电路中运行信号继电器ka的模块电源1，实现如上述实施例1或2瞬时切断逆变器3交流侧供电，以及延时切断逆变器3直流侧供电，避免安全事故的发生。