本实用新型涉及电源柜技术领域，尤其涉及一种直流电源柜。
背景技术：
发电厂和变电站中的电力操作电源大部分采用的都是直流电源，而直流电源柜就是用来供应这种直流电源的，它为控制复合和动力负荷及直流事故照明负荷等提供电源，是当代电力系统控制和保护的基础。直流电源柜的原理是交流正常供电时，将交流电转换为直流电，给蓄电池充电，同时给合闸母线和控制母线供电；当交流失电或故障时，蓄电池给合闸母线和控制母线供电。
直流电源柜在使用时，由于负载的电压不同，因此需要直流电源柜将母线电压变换成各种所需的电压，从而满足不同负载的需求。目前，直流电源柜的电源转换效率极低，导致输出电压不稳定，影响负载的正常使用；此外，蓄电池是一种很容易损耗的装置，蓄电池的工作寿命一般在3-5年，在工作过程中受充/放电电流的影响，会造成蓄电池出现故障，蓄电池作为交流供电的后备电源，为确保设备正常工作，需要监测蓄电池的工作状态，防止蓄电池出现过压或欠压，保证蓄电池稳定地为负载提供电源。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于提供一种直流电源柜，能够提高输出电压的精度，保证直流电源柜总线电压的稳定，且能够实时检测蓄电池的电压值，保证蓄电池安全可靠地工作。
为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种直流电源柜，包括柜体及设置于柜体内的整流模块、合闸母线、降压模块、蓄电池、电压转换模块和监控模块，所述整流模块的输入端与交流电相连，整流模块的输出端分别与合闸母线和蓄电池相连，整流模块用于将交流电转换为直流电，并向蓄电池及合闸母线供电，合闸母线通过降压模块与控制母线相连，蓄电池经电压转换模块与控制母线相连，控制母线输出直流电压，监控模块用于对直流电源柜中的各个部位进行自动监控，获取直流电源柜的各种运行参数和状态；
所述电压转换模块包括交流电压采样器、第一控制器、EMI滤波器、DC/DC变换器及输出滤波器，交流电压采样器与交流电的任意两相相连，交流电压采样器的输出端与第一控制器相连，第一控制器的输出端与DC/DC变换器相连，DC/DC变换器的输入端经EMI滤波器与蓄电池相连，DC/DC变换器的输出端经输出滤波器与控制母线相连。
优选地，所述电压转换模块还包括采样反馈器和脉宽调制器，采样反馈器的输入端与输出滤波器的输出端相连，采样反馈器的输出端经脉宽调制器与DC/DC变换器相连。
优选地，交流电压采样器及采样反馈器均采用采样电阻。
优选地，所述监控模块包括蓄电池巡检单元、开关量检测单元及绝缘监测单元，蓄电池巡检单元用于对每块蓄电池的电压进行检测，在蓄电池电压过高时停止向蓄电池充电，在蓄电池电压过低时停止蓄电池向控制母线供电，并发出告警信号；开关量检测单元用于检测直流电源柜内是否发生断路或短路现象；绝缘监测单元用于对直流电源柜的绝缘情况进行监控。
优选地，所述蓄电池巡检单元包括多个数字光耦采样电路，每个数字光耦采样电路均采用非线性光耦，非线性光耦的阳极经第一电阻与各个蓄电池的正极相连，非线性光耦的阴极与各个蓄电池的负极相连，非线性光耦的集电极连接电源正极，非线性光耦的发射极经第二电阻接地，非线性光耦的发射极还与多路模拟选择开关相连，多路模拟选择开关的输出端经信号调理器与AD采样器相连，AD采样器的输出端与第二控制器相连，蓄电池的输入侧和输出侧的线路上均设置有继电器，第二控制器的输出端控制连接各个继电器。
优选地，所述第二控制器的输出端还设置有声光报警器。
优选地，所述蓄电池巡检单元还包括线性光耦电压信号调理电路，线性光耦电压信号调理电路采用线性光耦，各个蓄电池依次串联后，负极依次经第三电阻和第四电阻与线性光耦的正向输入端相连，第三电阻与第四电阻的公共端经第五电阻接地，各个蓄电池串联之后正极与线性光耦的反相输入端相连，线性光耦的正相输入端还经第六电阻与线性光耦的反相输入端相连，第六电阻的两端依次并联有第一稳压二极管及第一电容，线性光耦的正相输出端经第七电阻与运算放大器的正相输入端相连，线性光耦的反相输入端经第八电阻与运算放大器的反相输入端相连，运算放大器的反相输入端还经第九电阻与运算放大器的输出端相连，运算放大器A1的输出端经第二电容接地，运算放大器A1的输出端还与AD采样器相连。
优选地，所述非线性光耦采用4N系列光电耦合器，所述线性光耦采用PC817A系列光电耦合器。
本实用新型使用蓄电池作为交流电源的后备电源，交流电正常运行时，由控制母线为外部负载供电，当交流电断电时，通过电压转换模块将蓄电池的电压转换为控制母线所需的电压并加载在控制母线上，电压转换模块能够根据控制母线的需要来调整输出电压值，从而使控制母线电压保持恒定；蓄电池上设置有蓄电池巡检单元，蓄电池巡检单元能够对每块蓄电池的电压进行检测，在蓄电池电压过高时停止向蓄电池充电，在蓄电池电压过低时停止蓄电池向控制母线供电，并发出告警信号，能够防止蓄电池过压或欠压运行，延长蓄电池的使用寿命，保证蓄电池安全可靠地工作。本实用新型结构简单，能够自动对直流电源柜内的各项参数进行检测，并根据负载需要调整输出电压值，具有调压精度高、输出噪声小的特点，能够提高直流电源柜的稳压精度和使用寿命，保证直流电源柜长时间安全可靠地工作。
附图说明
图1为本实用新型的原理框图；
图2为本实用新型所述电压转换单元的原理框图；
图3为本实用新型所述蓄电池巡检模块的电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型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实用新型的部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其他所有实施例，都属于本实用新型的保护范围。
如图1至图3所示，本实用新型所述的一种直流电源柜，包括柜体及设置于柜体内的整流模块、合闸母线、降压模块、蓄电池、电压转换模块和监控模块，整流模块的输入端与交流电相连，整流模块的输出端分别与合闸母线和蓄电池相连，整流模块用于将交流电转换为直流电，并向蓄电池及合闸母线供电，合闸母线通过降压模块与控制母线相连，蓄电池经电压转换模块与控制母线相连，控制母线输出直流电压，监控模块用于对直流电源柜中的各个部位进行自动监控，获取直流电源柜的各种运行参数和状态，实现直流电源柜的全自动管理。
电压转换模块包括交流电压采样器、第一控制器、EMI滤波器、DC/DC变换器及输出滤波器，交流电压采样器与交流电的任意两相相连，交流电压采样器的输出端与第一控制器相连，第一控制器的输出端与DC/DC变换器相连，DC/DC变换器的输入端经EMI滤波器与蓄电池相连，DC/DC变换器的输出端经输出滤波器与控制母线相连，输出滤波器的输出端连接有采样反馈器，采样反馈器的输出端经脉宽调制器与DC/DC变换器相连，在本实施例中，交流电压采样器及采样反馈器均采用采样电阻。交流电正常运行时，由控制母线为外部负载供电，交流电压采样器采集到交流电断电时，第一控制器控制DC/DC变换器工作，蓄电池输出的电压依次经EMI滤波器、DC/DC变换器及输出滤波器转换为所需的电压加载在控制母线上，采样电阻采集输出滤波器的输出电压，经脉宽调制器调制后产生脉冲方波输入DC/DC变换器，由DC/DC变换器根据此脉冲信号调整输出电压值，从而使控制母线电压保持恒定。
监控模块包括蓄电池巡检单元、开关量检测单元及绝缘监测单元，蓄电池巡检单元用于对每块蓄电池的电压进行检测，在蓄电池电压过高时停止向蓄电池充电，在蓄电池电压过低时停止蓄电池向控制母线供电，并发出告警信号；开关量检测单元用于检测直流电源柜内是否发生断路或短路现象；绝缘监测单元用于对直流电源柜的绝缘情况进行监控。
蓄电池巡检单元包括多个数字光耦采样电路及线性光耦电压信号调理电路，数字光耦采样电路有多个，分别用于采集每块蓄电池的电压，线性光耦电压信号调理电路用于对数字光耦采样电路的采样结果进行修正，提高测量的精度。
每个数字光耦采样电路均采用非线性光耦OC1，非线性光耦OC1的阳极经第一电阻R1与各个蓄电池U0的正极相连，非线性光耦OC1的阴极与各个蓄电池的负极相连，非线性光耦OC1的集电极连接电源正极VCC，非线性光耦OC1的发射极经第二电阻R2接地，非线性光耦OC1的发射极还与多路模拟选择开关相连，多路模拟选择开关的输出端经信号调理器与AD采样器相连，AD采样器的输出端与第二控制器相连，蓄电池的输入侧和输出侧的线路上均设置有继电器，第二控制器的输出端控制连接各个继电器，第二控制器的输出端还设置有声光报警器，数字光耦采样电路采集各个蓄电池的电压，当蓄电池电压过高时，第二控制器控制蓄电池输入侧的继电器断开，停止向蓄电池充电，当蓄电池的电压过低时，第二控制器控制蓄电池输出侧的继电器断开，蓄电池停止向负载充电，同时声光报警器报警。非线性光耦OC1起到隔离和传输模拟电压信号的作用，流过非线性光耦OC1的电流值的大小与蓄电池的电压相关，蓄电池的电压发生变化会引起非线性光耦OC1中的光敏电流发生变化，光敏电流通过电阻变化为电压，通过对此电压的检测即可得到各个蓄电池的电压。
线性光耦电压信号调理电路采用线性光耦OC2，各个蓄电池U0依次串联后，负极依次经第三电阻R3和第四电阻R4与线性光耦OC2的正向输入端相连，第三电阻R3与第四电阻R4的公共端经第五电阻R5接地，各个蓄电池U0串联之后正极与线性光耦OC2的反相输入端相连，线性光耦OC2的正相输入端还经第六电阻R6与线性光耦OC2的反相输入端相连，第六电阻R6的两端依次并联有第一稳压二极管D1及第一电容C1，线性光耦OC2的正相输出端经第七电阻R7与运算放大器A1的正相输入端相连，线性光耦OC2的反相输入端经第八电阻R8与运算放大器A1的反相输入端相连，运算放大器A1的反相输入端还经第九电阻R9与运算放大器A1的输出端相连，运算放大器A1的输出端经第二电容C2接地，运算放大器A1的输出端还与AD采样器相连。线性光耦OC2和运算放大器A1能够计算出光电耦合器的电压偏差值，通过控制器计算出蓄电池电压的补偿偏差量，从而得到准确的蓄电池电压值，利用非线性光耦OC1和线性光耦OC2结合，能够保证测量的精度。
在本实施例中，非线性光耦OC1采用4N系列光电耦合器，线性光耦OC2采用PC817A系列光电耦合器。
本实用新型结构简单，通过蓄电池作为交流电源的后备电源，交流电正常运行时，由控制母线为外部负载供电，当交流电断电时，通过电压转换模块将蓄电池的电压转换为控制母线所需的电压并加载在控制母线上，电压转换模块能够根据控制母线的需要来调整输出电压值，从而使控制母线电压保持恒定，具有调压精度高、输出噪声小的特点，能够提高直流电源柜的稳压精度和使用寿命，保证直流电源柜长时间安全可靠地工作。