专利名称：高频开关整流电源和太阳能混合配电柜的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电力配电用的配电盘，国际分类为H02B。
背景技术：
目前，高频开关整流电源已广泛应用于电信、电力、石油等领域，一旦交流市电出现故障，高频开关整流电源就要靠其备用蓄电池组维持对直流负载的供电，蓄电池组的放电时间有限，不会长时间维持放电。在交流电网故障频繁或交流电供电不稳定、经常断电的地区，蓄电池组频繁地充放电极大地缩短了蓄电池组的使用寿命。另外，高频开关整流电源经常性地启动、意外关机也会使高频开关整流电源的整机性能下降，难以保证对直流供电的稳定运行。
太阳能电源供电，近年来已广泛普及，应用于不同领域和场合，对于交流电网没有覆盖到的地区而言，是一理想的能量来源。但在无太阳光照或太阳光照不足时，太阳能光生伏特发电就无法满足用电设备的供电需要，只能靠蓄电池组储备的太阳能电能短期维持供电。
为了保证直流供电可靠、稳定的运行，常规的方法是采用交流市电供电再另外配备蓄电池组作为备份，当交流电网断电时，由蓄电池组代替交流电网供电。
虽然太阳能光生伏特发电可以利用太阳能发电，并把光能转换成电能贮存在蓄电池内，但太阳能发电易受时间、季节和气候的影响。当无太阳光照或阴雨天时，太阳能电池板发电量就严重不足甚至根本无法发电，只能靠蓄电池放电来维持用电设备的运行。在有交流电网，但交流电网供电不足、不稳定的地区，单纯依靠太阳能发电供电即造成了交流电网资源的浪费，而且也不经济。
见图1是现有的太阳能电源供电示意图，它由太阳能光电池板1、直流配电控制单元2、蓄电池组3构成。其中，直流配电控制单元多采用直流接触器。太阳能光电池板1把太阳光能转换成电能，通过直流配电控制单元2转换成稳定的直流48V储存到蓄电池组3中，并向用电设备4供电。
见图2是现有的高频开关整流电源供电示意图。220V交流电经交流接触器6送至高频开关整流电源5，经高频开关整流电源5转换成48V直流后，一部分直流电直接提供给用电设备4，另一部分给蓄电池组3充电。现有的高频开关整流电源多采用220V交流经桥式整流转换成波动的直流电压，再经由电感、功率开关管、高速开关二极管、电解电容组成的升压电路升压到400V直流电压，再由四个功率开关管和高频变压器组成的高频斩波电路把400V直流压转换成100V的高频交流方波电压，再经高频整流二极管整流成含有高频纹波成份的直流压，最后经滤波电感滤波后形成平稳的48V直流电压。高频开关电源选用输出功率为2800W输出电压是48V的恒功率型，型号是YRM48V2800W。
就目前的状况，在交流供电不稳定、交流电网供电质量差的地区，实现无人值守的直流供电站还没有一种理想的、可靠实用的电源装置能够提供高可靠的直流电，保证直流用电设备可靠的、长期稳定的运行。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种供电稳定、无中断的直流供电配电柜，一种高频开关整流电源和太阳能混合配电柜，它是将现有太阳能电源供电与高频开关整流电源供电集成在一起，实现两路不同的直流电源共同为用电设备和蓄电池组供电。高频开关整流电源和太阳能混合配电柜，由交流接触器、高频开关整流电源、太阳能光电池板及电池组组成，220V交流电经交流接触器至高频开关电源，把220V交流电转换成标称为48V的直流后，输出到直流配电控制单元；太阳光能经太阳能光电池板转换成直流电后，输入到直流配电控制单元，直流配电控制单元对来自高频开关整流电源、太阳能光电池板和蓄电池组的48V直流电进行统-管理和控制，实现太阳能和交流电的交互变换输出，为用电设备供电并随时向蓄电池组充电。
在太阳能主用模式下，太阳能光电池板利用太阳能发电为直流用电设备提供直流电力，同时给蓄电组充电；当无太阳光照或阴雨天太阳能发电不足时，经蓄电池组放电提供给直流用电设备，当蓄电池放电到一定程度时，转由交流市电经高频开关整流电源，为直流用电设备提供直流电能。
在交流市电主用模式下，一般由交流市电经高频开关整流电源转换成直流，为用电设备提供直流电能，同时给蓄电池组充电；当交流市电因电网原因出现电力供应中断时，改为由蓄电池组给直流用电设备提供电力，当蓄电池放电到一定程度，而此时电网交流电尚未恢复供电时，转由太阳能电池板发电，同时为蓄电池组充电和对直流用电设备提供直流电能。
本实用新型的高频开关整流电源、太阳能混合配电柜，能够向直流24V或48V通信设备或直流阴极保护设备提供连续、稳定、可靠的直流电能，尤其是在交流电力供应匮乏或交流电供应极不稳定、直流用电设备运行保障和动力供应要求高的场合使用。
图1是现有太阳能电源供电示意图。
图2是现有高频开关整流电源供电示意图。
图3是本高频开关整流电源、太阳能混合配电柜组成示意图。
图4是本高频开关整流电源、太阳能混合配电柜布线示意图。
图5是直流配电控制单元电原理图。
具体实施方式
见图3、图4，本实用新型是高频开关整流电源和太阳能混合配电柜，包括交流接触器6、高频开关整流电源5及电池组3，其特征在于增设有太阳能光电池板1、直流配电控制单元2，直流配电控制单元2(见图4)包括控制电路CU、六只直流接触器V1～V6、直流正极铜排CP和直流负极铜排CN，太阳能光电池板1的正极端与正极铜排CP直接并接，太阳能光电池板1的负极端分别经与直流接触器V1～V6后，再并接到负极直流铜排CN上；220V交流电的L线与交流接触器6串联后，与高频开关整流电源5的交流输入端相接，高频开关整流电源5的正极输出端、太阳能光电池板1的正极输出与蓄电池组3的正极输出并联在正极铜排CP上，蓄电池组3的负极输出与高频开关电源5的负极输出并接在负极铜排CN上。其中，太阳能光电池板1是由6～12块太阳能光电池板经串、并联联接而成。蓄电池是相当通用的部件，可选择的范围很广，用酸性或碱性蓄电池均可。
直流配电控制单元2是现有技术，其电原理图见图5，直流配电控制单元2由变压器B1、有效值检测电路U1、隔离放大电路U2、模数转换器U3、U4、总线驱动器U5、U6、U9、可编程逻辑器件U7、微处理器U8、七段驱动器U10、电阻R1和电阻R2组成分压电路以及交流接触器6组成，其中，变压器B1和有效值检测电路U1构成了交流电压检测电路，经模数转换器U3把检测到的交流电压模拟量转换成数字量送入微处理器U8中做进一步的处理；电阻R1和电阻R2组成分压电路经由隔离放大电路U2来实现对直流48V电压的测试，再经模数转换器U4把检测到的直流电压模拟量转换成数字量送入微处理器U8中做进一步的处理；总线驱动器U9和七段驱动器U10构成接触器驱动部分，交流接触器6实现对220V交流输入的切换，直流接触器V1、V2、V3、V4、V5、V6实现对太阳能48V直流的切换；总线驱动器U5、U6构成地址译码电路，完成对数模转换器U3、U4的寻址；可编程逻辑器件U7用来完成对数模转换器U3、U4和总线驱动器U9的片选功能。
本实用新型是高频开关整流电源、太阳能混合配电柜，它可工作在两种工作模式下如图5所示，工作在太阳能主用模式下，当太阳能光电池板有光照有直流电输出时，由R1、R2和U2构成的直流电压检测电路测试直流电压，经模数转换器U4把模拟量转换成数字量后传输给微处理器U8，如果该值在微处理器U8的程序设定的范围内时，微处理器U8对数据比较做出判断并发出指令，该指令经总线驱动总线驱动器U9锁存，由七段驱动器U10提供驱动能力，断开交流接触器6，此时高频开关整流电源5不工作，完全由太阳能光电池板1发电，电压大小由直流接触器V1～V6以闭合断开的方式来调节。当检测到的直流电压值降低到一个设定的下限值日直流接触器V1～V5、V6全部闭合时，微处理器U8查寻到这一状态后，发出指令，该组指令经总线驱动器U9锁存，由七段驱动器U10提供驱动能力，驱动交流接触器6闭合，高频开关整流电源5开始工作并向用电设备L和蓄电池组3供电；当检测到的直流电压值高到一设定的上限值且直流接触器V1～V6全部断开时，微处理器U8查寻到这一状态后，发出指令，该组指令经总线驱动器U9锁存，由七段驱动器U10提供驱动能力，使交流接触器6断开，高频开关整流电源5停止工作，转由蓄电池组3并向直流负载供电。
其中，有效值检测电路U1采用LM324，隔离放大电路U2采用LM324，模数转换器U3、U4采用ICL7109，总线驱动器U5、U6、U9采用74HC573，可编程逻辑器件U7采用G6L20V8，微处理器U8采用89C51，七段驱动器U10采用ULN2003，交流接触器6采用6511DC48V。直流接触器可以采用固态继电器100V2006，也可以采用水银继电器48VDC306或48VDC606，可根据负载大小和蓄电池组容量来选择。
权利要求1.一种高频开关整流电源和太阳能混合配电柜，包括交流接触器(6)、高频开关整流电源(5)及电池组(3)，其特征在于增设有太阳能光电池板(1)、直流配电控制单元(2)，直流配电控制单元(2)包括控制电路CU、六只直流接触器V1～V6、直流正极铜排CP和直流负极铜排CN，太阳能光电池板(1)的正极端与正极铜排CP直接并接，太阳能光电池板(1)的负极端分别经与直流接触器V1～V6后，再并接到负极直流铜排CN上；220V交流电的L线与交流接触器(6)串联后，与高频开关整流电源(5)的交流输入端相接，高频开关整流电源(5)的正极输出端、太阳能光电池板(1)的正极输出与蓄电池组(3)的正极输出并联在正极铜排CP上，蓄电池组(3)的负极输出与高频开关电源(5)的负极输出并接在负极铜排CN上。
2.按权利要求1所述的高频开关整流电源和太阳能混合配电柜，其特征在于太阳能光电池板(1)是由6～12块太阳能光电池板经串、并联联接而成。
专利摘要本实用新型是高频开关整流电源和太阳能混合配电柜，是将现有太阳能电源供电与高频开关整流电源供电集成在一起，实现两路不同的直流电源共同为用电设备和蓄电池组供电。它包括交流接触器6、高频开关整流电源5及电池组3，其特征在于增设有太阳能光电池板1、直流配电控制单元2，直流配电控制单元2包括控制电路CU、六只直流接触器V1～V6、直流正极铜排CP和直流负极铜排CN。直流配电控制单元对来自高频开关整流电源、太阳能光电池板和蓄电池组的48V直流电进行统—管理和控制，实现太阳能和交流电的交互变换输出，为用电设备供电并随时向蓄电池组充电。
文档编号H02J7/35GK2810008SQ20052001138
公开日2006年8月23日 申请日期2005年4月8日 优先权日2005年4月8日
发明者刘宗然, 胡永旗, 王文雅 申请人:北京意科通信技术有限责任公司