一种电源系统的制作方法

[0001]
本实用新型涉及配电领域，具体涉及一种电源系统。


背景技术：

[0002]
诸如ups不间断电源、eps应急电源等自带储能的电源系统都是负载供电电源品质的保障设备，其输出电压的微小中断不被负载所“察觉”，因此保障了负载连续工作。这些电源系统都包括储能装置(蓄电池、电容器、飞轮等)和转换开关，当这些电源系统的输入电能不合格时，依靠转换开关切换到储能装置供电。这些电源系统所使用的现有技术转换开关分为机械式、电子式及机械-电子混合式三种，机械式转换开关具有良好的抗过载、耐短路等电气性能，但转换速度慢，不能满足对供电品质要求严苛负载的要求；电子式转换开关虽然转换速度快，但过载能力、抗短路电流能力低，且没有物理分断点，并且要求两电源同步；机械-电子混合式转换开关在切换时用电子式开关先导通，缩短系统输出端断电时间，在正常工作时使用机械开关供电，增强其过载能力和抗短路电流能力，因此机械-电子混合式转换开关体积大、价格昂贵。


技术实现要素：

[0003]
因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中的电源系统的过载能力低、抗短路电流差、输出电压中断时间长的缺陷，从而提供一种电源系统。
[0004]
为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
[0005]
本实用新型实施例提供一种电源系统，包括：机械式高速转换开关、储能模块及控制模块，其中，控制模块，其第一输入端与外接电源连接，其第二输入端与储能模块的输出端连接，其输出端与机械式高速转换开关连接，用于实时采集外接电源及储能模块的电压、电流及频率，并判断外接电源和储能模块的电压、电流及频率是否正常，生成判断结果，并根据判断结果发送相应的控制信号至机械式高速转换开关；机械式高速转换开关为以机械触头为分断点的转换开关，其第一输入端与外接电源连接，其第二输入端与储能模块的输出端连接，其第三输入端与控制模块的输出端连接，其输出端与负载连接，用于根据控制信号启动相对应的动作机制；储能模块，其输入端与外接电源连接，其输出端与机械式高速转换开关连接，用于存储电能，并在需要时，为负载提供电能。
[0006]
在一实施例中，机械式高速转换开关的触头动作时间小于10毫秒。
[0007]
在一实施例中，机械式高速转换开关通过电源品质改进设备与外接电源连接，其中，电源品质改进设备的输入端与外接电源连接，输出端分别与控制模块的输入端及机械式高速转换开关的第一输入端连接，用于维持外接电源输出电压及频率在相应的预设范围内。
[0008]
在一实施例中，电源系统还包括：维护旁路开关，其与机械式高速转换开关并联连接，用于对机械式高速转换开关检修维护时，将机械式高速转换开关旁路，将外接电源与负载连接。
[0009]
在一实施例中，当外接电源为主电源，储能模块为备用电源时，储能模块包括：充电单元、储能单元及电能转换单元，其中，充电单元，其输入端与外接电源连接，用于将外接电源的电压、频率进行转换后为储能单元进行充电；储能单元，其输入端与充电单元的输出端连接，用于储存电能；电能转换单元，其输入端与储能单元的输出端连接，其输出端与机械式高速转换开关的第二输入端连接，用于将储能单元存储的能量进行转换后，为负载提供电能。
[0010]
在一实施例中，当储能模块为主电源，外接电源为备用电源时，储能模块包括：第一电能转换单元，其输入端与外接电源连接，用于将外接电源的电压、频率进行转换；储能单元，其输入端与第一电能转换单元的输出端连接，用于存储电能；第二电能转换单元，其输入端并联接第一电能转换单元的输出端和储能单元的输出端连接，其输出端与机械式高速转换开关的第二输入端连接，用于将第一电能转换单元输出的电能转换后为负载提供电能，或将储能单元存储的电能转换后为负载提供电能。
[0011]
在一实施例中，机械式高速转换开关采用先断后接的方式在两个电源间进行切换。
[0012]
在一实施例中，当外接电源为主电源，储能模块为备用电源，以及判断结果为外接电源的电压、频率正常时，由外接电源为负载提供电能；判断结果为外接电源的电压、频率异常，且储能模块的电压、频率正常时，机械式高速转换开关首先断开与外接电源的连接，然后与储能模块连接。
[0013]
在一实施例中，当储能模块为主电源，外接电源为备用电源，以及判断结果为储能模块的电压、频率、电流均正常时，由储能模块为负载提供电能；判断结果为储能模块的电压、频率、电流异常时，机械式高速转换开关首先断开与储能模块的连接，然后与外接电源连接。
[0014]
本实用新型技术方案，具有如下优点：
[0015]
1.本实用新型提供的电源系统，控制模块根据实时采集的外接电源的电压及储能模块的电压，发出相应的控制信号至机械式高速转换开关，机械式高速转换开关实现快速从出现异常情况的电源供电转换到正常的电源供电，从而保证电源系统输出的连续性，为负载提供“不间断”电源；用机械式高速转换开关代替现有电源系统中的机械式、电子式、机械-电子式转换开关，保证电源系统输出连续性的同时，增强了电源系统的抗过载、抗短路电流的能力。
[0016]
2.本实用新型提供的电源系统，为机械式高速转换开关设立维护旁路，在机械式高速转换开关检修维护时，维护旁路开关将机械式高速转换开关旁路，将外接电源与负载连接，在线对机械式高速转换开关检修维护，并保证了在维修期间的正常供电，提高了电源系统供电的可靠性。
附图说明
[0017]
为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018]
图1为本实用新型实施例提供的电源系统的一个具体示例的组成图；
[0019]
图2为本实用新型实施例提供的电源系统的另一个具体示例的组成图；
[0020]
图3为本实用新型实施例提供的电源系统的另一个具体示例的组成图。
具体实施方式
[0021]
下面将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，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0022]
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“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，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。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实用新型中的具体含义。
[0023]
此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
[0024]
实施例
[0025]
本实用新型实施例提供一种电源系统，应用于需要持续供电、应急供电、防止电压暂降的场合，如图1所示，包括：机械式高速转换开关1、储能模块2及控制模块3。
[0026]
如图1所示，本实用新型实施例的控制模块3，其第一输入端与外接电源连接，其第二输入端与储能模块2的输出端连接，其输出端与机械式高速转换开关连接，用于实时采集外接电源及储能模块2的电压、电流及频率，并判断外接电源和储能模块2的电压、电流及频率是否正常，生成判断结果，并根据判断结果发送相应的控制信号至机械式高速转换开关。
[0027]
需要说明的是，本实用新型实施例中的控制模块3内部可由硬件构成，例如：比较器及计时器等，其中，比较器用于分别将外接电源的电压与储能模块2的电压，与其对应的预设电压比较，从而判断二者是否正常或异常，计时器用于判断外接电源的电压及储能模块2的电压处于正常或异常状态的持续时间等等，此外，本实用新型实施例中的控制模块3内部可由芯片及其外围电路构成，但控制模块3所使用的比较、及时等算法均为现有技术中成熟的比较、及时等算法。如图1所示，本实用新型实施例的机械式高速转换开关1，其第一输入端与外接电源连接，其第二输入端与储能模块2的输出端连接，其第三输入端与控制模块3的输出端连接，其输出端与负载连接，用于根据控制信号启动相对应的动作机制。
[0028]
机械式高速转换开关为以机械触头为分断点的转换开关，如图1所示，本实用新型实施例的机械式高速转换开关的第一输入端与外接电源连接，其第二输入端与储能模块2的输出端连接，其第三输入端与控制模块3的输出端连接，其输出端与负载连接，用于根据控制信号启动相对应的动作机制。
[0029]
本实用新型实施例的机械式高速转换开关采用“先断-后接”的方式在两个电源(外接电源及储能模块2)间进行切换，并且机械式高速转换开关为以机械触头为分断点的转换开关，其触头动作时间小于10毫秒，此外，本实用新型实施例中的机械式高速转换开关1可由现有技术中成熟的高速转换开关的制备方法制成。
[0030]
如图1所示，本实用新型实施例的储能模块2，其输入端与外接电源连接，其输出端与机械式高速转换开关连接，用于存储电能，并在需要时，为负载提供电能。
[0031]
本实用新型实施例中的外接电源及储能模块2可以为主电源或备用电源，即当外接电源为主电源时，储能模块2为备用电源，当储能模块2为主电源时，外接电源为备用电源。
[0032]
本实用新型实施例中，当外接电源为主电源，储能模块2为备用电源，以及判断结果为外接电源的电压、频率正常时，由外接电源为负载提供电能；判断结果为外接电源的电压、频率异常，且储能模块2的电压、频率正常时，机械式高速转换开关首先断开与外接电源的连接，然后与储能模块2连接。
[0033]
本实用新型实施例中，当储能模块2为主电源，外接电源为备用电源，以及判断结果为储能模块2的电压、频率、电流均正常时，由储能模块2为负载提供电能；判断结果为储能模块2的电压、频率、电流异常时，机械式高速转换开关首先断开与储能模块2的连接，然后与外接电源连接。
[0034]
本实用新型实施例提供的电源系统，控制模块根据实时采集的外接电源的电压及储能模块的电压，发出相应的控制信号至机械式高速转换开关，机械式高速转换开关实现快速从出现异常情况的电源供电转换到正常的电源供电，从而保证电源系统输出的连续性，为负载提供“不间断”电源；用机械式高速转换开关代替现有电源系统中的机械式、电子式、机械-电子式转换开关，保证电源系统输出连续性的同时，增强了电源系统的抗过载、抗短路电流的能力。
[0035]
在一具体实施例中，当外接电源为主电源，储能模块2为备用电源时，储能模块2包括：充电单元、储能单元及电能转换单元，其中，充电单元，其输入端与外接电源连接，用于将外接电源的电压、频率进行转换后为储能单元进行充电；储能单元，其输入端与充电单元的输出端连接，用于储存电能；电能转换单元，其输入端与储能单元的输出端连接，其输出端与机械式高速转换开关的第二输入端连接，用于将储能单元存储的能量进行转换后，为负载提供电能。
[0036]
在一具体实施例中，当储能模块2为主电源，外接电源为备用电源时，储能模块2包括：第一电能转换单元，其输入端与外接电源连接，用于将外接电源的电压、频率进行转换；储能单元，其输入端与第一电能转换单元的输出端连接，用于存储电能；第二电能转换单元，其输入端并联接第一电能转换单元的输出端和储能单元的输出端连接，其输出端与机械式高速转换开关的第二输入端连接，用于将第一电能转换单元输出的电能转换后为负载提供电能，或将储能单元存储的电能转换后为负载提供电能。
[0037]
在一具体实施例中，本实用新型实施例的储能模块可以由充电器(充电单元)-蓄电池(储能单元)-逆变器(电能转换单元)构成；或者可以由飞轮-发电机构成，其中飞轮从外接电源取电后，带动发电机发电；或者可以由电容器构成，此处仅限于举例但不以此为限制。
[0038]
本实用新型实施例提供的电源系统可以基于4种不同现有技术的电源得到，分别是基于后备式ups的电源系统、基于在线式ups的电源系统、基于eps应急电源的电源系统及基于动态电压恢复器dvr的电源系统。当本实用新型实施例的电源系统为基于后备式ups的电源系统、基于eps应急电源的电源系统及基于动态电压恢复器dvr的电源系统时，则外接
电源为主电源，储能模块2为备用电源。当本实用新型实施例的电源系统为基于在线式ups的电源系统，则储能模块2为主电源，外接电源为备用电源。
[0039]
在一具体实施例中，如图2所示，机械式高速转换开关通过电源品质改进设备4与外接电源连接，其中，电源品质改进设备4的输入端与外接电源连接，输出端分别与控制模块3的输入端及机械式高速转换开关的第一输入端连接，用于维持外接电源输出电压及频率在相应的预设范围内。
[0040]
在一具体实施例中，如图3所示，控制模块3与外设的控制器连接，用于根据外设的控制器发出的控制信号，控制机械式高速转换开关1执行相应动作机制。本实用新型实施例将维护旁路开关5与机械式高速转换开关1并联连接，其中，维护旁路开关5用于当维护人员对机械式高速转换开关1进行维护检修时，手动闭合维护旁路开关5以使外接电源与负载直接连接。
[0041]
本实用新型实施例提供的电源系统，控制模块根据实时采集的外接电源的电压及储能模块的电压，发出相应的控制信号至机械式高速转换开关，机械式高速转换开关实现快速从出现异常情况的电源供电转换到正常的电源供电，从而保证电源系统输出的连续性，为负载提供“不间断”电源；用机械式高速转换开关代替现有电源系统中的机械式、电子式、机械-电子式转换开关，保证电源系统输出连续性的同时，增强了电源系统的抗过载、抗短路电流的能力；为机械式高速转换开关设立维护旁路，在机械式高速转换开关检修维护时，维护旁路开关将机械式高速转换开关旁路，将外接电源与负载连接，在线对机械式高速转换开关检修维护，并保证了在维修期间的正常供电，提高了电源系统供电的可靠性。
[0042]
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。