一种疫苗接种流动车不间断供电系统

1.本发明涉及供电技术领域，特别是涉及一种疫苗接种流动车不间断供电系统。


背景技术：

2.面对新冠肺炎疫情，接种疫苗是防控疫情最有效和最经济的办法。为解决偏远农村地区群众接种疫苗难题，缓解城市社区医疗资源紧张的情况，创造性地设计疫苗接种流动车，让疫苗接种变得更为便捷。疫苗接种流动车与普通车辆不同，不仅需要常规车辆行驶的动力，还要为车载的精密医疗用电设备提供稳定可靠的不间断电源。
3.目前的疫苗接种流动车多由大客车直接改装而来，去除客车多余的座椅，加装疫苗接种设备即组成一台临时疫苗接种流动车。但是这种改装来的疫苗接种流动车没有专用的供电系统。在乡镇或社区为群众接种疫苗，通常是接入市电或利用柴油发电机发电来直接供给精密医疗用电设备。直接供电的方式虽然简单，但是提供的电能质量不高，易对精密医疗用电设备造成冲击，更严重的是一旦电网或发电机故障，将会导致疫苗接种流动车停电，进而引发医疗事故。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明提供了一种疫苗接种流动车不间断供电系统，通过三种供电电源的供电，在某一个电源出现问题时，在很短时间内就切换至其他电源，从而实现不间断供电，同时对供电电源进行调理，保证了供电的稳定性和可靠性。
5.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
6.一种疫苗接种流动车不间断供电系统，包括：
7.电源模块，用于提供三种供电电源，分别为市电、油电和储能电池；
8.检测模块，用于检测所述市电、所述油电和所述储能电池的供电情况并生成供电信息；
9.控制模块，用于根据所述供电信息控制各所述供电电源的通断；
10.调理模块，用于对所述市电和所述油电进行整流滤波处理，得到滤波电能；所述滤波电能为所述储能电池充电；
11.升压校正模块，用于对所述储能电池进行升压处理得到升压电能；
12.逆变模块，用于对所述滤波电能或所述升压电能进行逆变处理得到正弦交流电。
13.优选地，所述检测模块包括第一检测单元、第二检测单元和第三检测单元；
14.所述第一检测单元用于检测所述市电的供电情况得到市电信息；
15.所述第二检测单元用于检测所述油电的供电情况得到油电信息；
16.所述第三检测单元用于检测所述储能电池的供电情况得到电池信息；所述供电信息包括所述市电信息、所述油电信息和所述电池信息；
17.当所述市电信息为正常时，所述控制模块控制所述市电导通，所述油电和所述储能电池断开；此时，所述市电为所述储能电池充电；
18.当所述市电信息为异常时，所述控制模块控制所述储能电池导通，所述市电和所述油电断开；
19.当所述电池信息为异常时，所述控制模块控制所述油电导通，所述市电和所述储能电池断开；此时，所述油电为所述储能电池供电。
20.优选地，所述升压校正模块还用于对所述滤波电能和所述升压电能进行功率因数校正，得到校正电能。
21.优选地，所述调理模块包括整流单元和滤波单元；
22.所述整流单元用于对所述市电和所述油电进行整流处理，得到整流电能；所述整流单元包括两个整流二极管组，每个所述整流二极管组包括两个串联的整流二极管；两个所述整流二极管之间并联；
23.所述滤波单元用于对所述整流电能进行滤波处理，得到所述滤波电能；所述滤波单元包括两个并联的电容，且两个所述电容均与两个所述整流二极管组并联。
24.优选地，所述系统还包括：
25.降压模块，用于对所述滤波电能进行降压处理，得到降压电能，所述降压电能为所述储能电池充电。
26.优选地，所述系统还包括：
27.lc滤波模块，用于对所述正弦交流电进行滤波处理得到工频交流电。
28.优选地，所述系统还包括第一开关电路、第二开关电路和第三开关电路；
29.所述控制模块通过所述第一开关电路控制所述市电的导通和关闭；
30.所述控制模块通过所述第二开关电路控制所述油电的导通和关闭；
31.所述控制模块通过所述第三开关电路控制所述储能电池的导通和关闭。
32.优选地，所述控制模块采用stm32f103单片机。
33.根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
34.本发明涉及一种疫苗接种流动车不间断供电系统，包括：市电、油电和储能电池三种供电电源；通过检测模块进行检测得到供电信息，并基于此控制三种供电电源的通断；通过调理模块对市电和油电提供的电能进行调理，具体包括整流和滤波；调理之后的电能一部分对储能电池进行充电，另一部分经过逆变模块的逆变之后为用电设备供电；储能电池输出的电能经过升压模块升压之后，再经过逆变模块逆变之后为用电设备供电。本发明提高了供电系统的稳定性和可靠性，同时实现了不间断供电。
附图说明
35.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
36.图1为本发明疫苗接种流动车不间断供电系统结构图；
37.图2为本发明疫苗接种流动车不间断供电系统结构图主电路图；
38.图3为本发明第一检测单元电路图；
39.图4为本发明第二检测单元电路图；
40.图5为本发明第三检测单元电路图；
41.图6为本发明控制模块电路图。
42.符号说明：11
‑
市电，12
‑
油电，13
‑
储能电池，2
‑
检测模块，3
‑
控制模块，4
‑
调理模块，5
‑
升压校正模块，6
‑
逆变模块，7
‑
降压模块，41
‑
整流单元，42
‑
滤波单元。
具体实施方式
43.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。
44.本发明的目的是提供一种疫苗接种流动车不间断供电系统，通过三种供电电源的供电，在某一个电源出现问题时，在很短时间内就切换至其他电源，从而实现不间断供电，同时对供电电源进行调理，保证了供电的稳定性和可靠性。
45.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
46.图1为本发明疫苗接种流动车不间断供电系统结构图，图2为本发明疫苗接种流动车不间断供电系统结构图主电路图，如图1
‑
2所示，本发明提供了一种疫苗接种流动车不间断供电系统，包括：电源模块、检测模块2、控制模块3、调理模块4、升压校正模块5和逆变模块6。
47.其中，所述电源模块用于提供三种供电电源，分别为市电11、油电12和储能电池13。
48.所述检测模块2用于检测所述市电11、所述油电12和所述储能电池13的供电情况并生成供电信息。具体地，所述检测模块2包括：第一检测单元、第二检测单元和第三检测单元。所述第一检测单元、所述第二检测单元和所述第三检测单元的结构相同。
49.如图3所示，本发明所述第一检测单元包括：第一微处理芯片u1、电阻r7、电阻r8、电阻r9、电容c6、电容c7、电容c8、电容c9、电容c10和电容c11。
50.所述电容c7和所述电容c8并联，所述电容c7和所述电容c8的一端与所述第一微处理芯片u1的第12引脚连接，所述电容c7和所述电容c8的另一端接地。所述电容c9和所述电容c10并联，所述电容c9和所述电容c10的一端与所述第一微处理芯片u1的第4引脚连接，所述电容c9和所述电容c10的另一端接地。所述电容c11的一端与所述第一微处理芯片u1的第5引脚连接，所述电容c11的另一端接地。
51.所述电阻r7的一端与所述第一微处理芯片u1的第1引脚连接；所述电阻r7的另一端与所述电阻r8的一端连接，所述电阻r8的另一端为检测点m1。
52.所述电阻r9的一端与所述第一微处理芯片u1的第7引脚连接。所述电容c6的一端与所述第一微处理芯片u1的第1引脚连接，所述电容c6的另一端分别与所述第一微处理芯片u1的第10引脚和第13引脚连接，所述第一微处理芯片u1的第11引脚和第14引脚接地。
53.如图4所示，本发明所述第二检测单元包括：第二微处理芯片u2、电阻r10、电阻r11、电阻r12、电容c12、电容c13、电容c14、电容c15、电容c16和电容c17。
54.所述电容c13和所述电容c14并联，所述电容c13和所述电容c14的一端与所述第二
微处理芯片u2的第12引脚连接，所述电容c13和所述电容c14的另一端接地。所述电容c15和所述电容c16并联，所述电容c15和所述电容c16的一端与所述第二微处理芯片u2的第4引脚连接，所述电容c15和所述电容c16的另一端接地。所述电容c17的一端与所述第二微处理芯片u2的第5引脚连接，所述电容c17的另一端接地。
55.所述电阻r10的一端与所述第二微处理芯片u2的第1引脚连接；所述电阻r10的另一端与所述电阻r11的一端连接，所述电阻r11的另一端为检测点m2。
56.所述电阻r12的一端与所述第二微处理芯片u2的第7引脚连接。所述电容c12的一端与所述第二微处理芯片u2的第1引脚连接，所述电容c12的另一端分别与所述第二微处理芯片u2的第10引脚和第13引脚连接，所述第二微处理芯片u2的第11引脚和第14引脚接地。
57.如图5所示，本发明所述第三检测单元包括：第三微处理芯片u3、电阻r13、电阻r14、电阻r15、电容c18、电容c19、电容c20、电容c21、电容c22和电容c23。
58.所述电容c19和所述电容c20并联，所述电容c19和所述电容c20的一端与所述第三微处理芯片u3的第12引脚连接，所述电容c19和所述电容c20的另一端接地。所述电容c21和所述电容c22并联，所述电容c21和所述电容c22的一端与所述第三微处理芯片u3的第4引脚连接，所述电容c21和所述电容c22的另一端接地。所述电容c23的一端与所述第三微处理芯片u3的第5引脚连接，所述电容c23的另一端接地。
59.所述电阻r13的一端与所述第三微处理芯片u3的第1引脚连接；所述电阻r13的另一端与所述电阻r14的一端连接，所述电阻r14的另一端为检测点m3。
60.所述电阻r15的一端与所述第三微处理芯片u3的第7引脚连接。所述电容c18的一端与所述第三微处理芯片u3的第1引脚连接，所述电容c18的另一端分别与所述第三微处理芯片u3的第10引脚和第13引脚连接，所述第三微处理芯片u3的第11引脚和第14引脚接地。
61.本实施例中，所述第一微处理芯片u1、所述第二微处理芯片u2和所述第三微处理芯片u3均采用advfc32芯片。
62.所述第一检测单元用于检测所述市电11的供电情况得到市电信息；所述第二检测单元用于检测所述油电12的供电情况得到油电信息；所述第三检测单元用于检测所述储能电池13的供电情况得到电池信息；所述供电信息包括所述市电信息、所述油电信息和所述电池信息。具体地，通过检测m1点得到所述市电信息，通过检测m2点得到所述油电信息，信息通过检测m3点得到所述电池信息。
63.优选地，所述控制模块3通过第一开关电路控制所述市电11的导通和关闭；所述控制模块3通过第二开关电路控制所述油电12的导通和关闭；所述控制模块3通过第三开关电路控制所述储能电池13的导通和关闭。本实施例中，所述控制模块3选用stm32f103单片机。
64.具体地，如图6所示，所述控制电路包括：主控芯片u4、电容c21、电容c22、电容c23、电阻r16、开关sw和晶振x1。本实施例中，所述主控芯片u4采用stm32f103单片机。
65.所述晶振x1的第二端分别与所述电容c21的一端和所述主控芯片u4的第5引脚连接；所述电容c21的另一端接地。
66.所述晶振x1的第一端分别与所述电容c22的一端和所述主控芯片u4的第6引脚连接；所述电容c22的另一端接地。
67.所述主控芯片u4的第7引脚、所述电容c23的一端、所述电阻r16的一端和所述开关sw的一端均连接；所述电阻r16的另一端与电源vcc连接。
68.所述开关sw的另一端和所述电容c23的另一端连接并接地。
69.所述第一开关电路包括电阻r1、电阻r2、开关管q1和所述检测点m1。
70.所述第二开关电路包括电阻r3、电阻r1、开关管q2和所述检测点m2。
71.所述第三开关电路包括电阻r5、电阻r6、开关管q9和所述检测点m3。
72.所述电阻r1的一端分别与所述市电11和所述开关管q1的第二端连接；所述电阻r2的一端与所述电阻r1的另一端连接，所述电阻r2的另一端分别与所述市电11和所述电阻r4的一端连接。
73.所述电阻r3的一端分别与所述油电12和所述开关管q2的第二端连接；所述电阻r4的一端与所述电阻r3的另一端连接，所述电阻r4的另一端与所述油电12连接。
74.所述电阻r5的一端分别与所述储能电池13和所述开关管q3的第二端连接；所述电阻r6的一端与所述电阻r5的另一端连接，所述电阻r6的另一端与所述储能电池13连接。
75.当所述市电信息为正常时，所述控制模块3通过端口p1控制所述开关管q1的第一端、端口p2控制所述开关管q2的第一端和端口p6控制所述开关管q9的第一端，所述开关管q1导通，所述开关管q2和所述开关管q9断开；此时，所述市电11为所述储能电池13充电。
76.当所述市电11信息为异常时，所述控制模块3控制所述开关管q9导通，所述开关管q1和所述开关管q2断开。
77.当所述电池信息为异常时，所述控制模块3控制所述开关管q2导通，所述开关管q1和所述开关管q9；此时，所述油电12为所述储能电池13供电。
78.由于切换过程由所述控制模块3和开关管完成，切换时间小于5ms，实现不间断供电。
79.所述调理模块4包括整流单元41和滤波单元42。
80.所述整流单元41用于对所述市电11和所述油电12进行整流处理，得到整流电能；所述滤波单元42用于对所述整流电能进行滤波处理，得到所述滤波电能。
81.所述整流单元41包括：整流二极管vd1、整流二极管vd2、整流二极管vd3和整流二极管vd4。
82.所述滤波单元42包括电容c1和电容c2。
83.所述整流二极管vd1的输入端分别与所述开关管q1的第三端、所述开关管q2的第三端所述整流二极管vd2的输出端连接。所述整流二极管vd4的输入端分别与所述整流二极管vd3的输出端、所述电阻r2的另一端和所述电阻r4的另一端连接，
84.所述电容c1的一端和所述电容c2的一端均与所述整流二极管vd1和所述整流二极管vd4的输出端连接，所述电容c1的另一端和所述电容c2的另一端均与所述整流二极管vd2和所述整流二极管vd3的输入端连接。
85.所述升压校正模块用于对所述储能电池13进行升压处理得到升压电能，同时所述升压校正模块还用于对所述滤波电能和所述升压电能进行功率因数校正，得到校正电能。
86.所述逆变模块6用于对所述滤波电能或所述升压电能进行逆变处理得到正弦交流电。
87.具体地，所述升压矫正模块5包括：电感l1、开关管q3、二极管vd5和电容c3。所述逆变模块6包括：开关管q4、开关管q5、开关管q6和开关管q7。
88.作为一种可选的的实施方式，本发明所述系统还包括：降压模块7；所述降压模块7
包括电感l2、开关管q8、二极管vd6和电容c4。
89.进一步地，所述系统还包括有lc滤波模块，用于对所述正弦交流电进行滤波处理得到工频交流电。所述lc滤波模块包括电感l3和电容c5。
90.所述电感l1的一端分别与所述电容c2和所述开关管q9的第三端连接；所述电感l1的另一端分别与所述二极管vd5的输入端和所述开关管q3的第三端连接；所述开关管q2的第二端分别与所述电容c2的另一端和所述电容c3的一端连接。
91.所述二极管vd5的输出端、所述电容c3的另一端、所述开关管q4的第三端、所述开关管q7的第三端和所述开关管q8的第三端之间均连接。
92.所述开关管q8的第二端、所述电感l2的一端和所述二极管vd6的输出端之间均连接。所述电感l2的另一端、所述电容c4的一端和所述开关管q9的第二端之间均连接。所述开关管q8的第一端通过端口p7控制。
93.所述电阻r6的另一端、所述电容c4的另一端、所述二极管vd6的输入端、所述电容c3的一端、所述开关管q5的第二端和所述开关管q6的第二端之间均连接。
94.所述开关管q4的第二端、所述开关管q5的第三端和所述电感l3的一端之间均连接；所述开关管q7的第二端、所述开关管q6的第三端、所述电容c5的一端和用电设备之间均连接。
95.所述电感l3的另一端、所述电容c5的另一端和用电设备之间均连接。
96.所述整流单元41用于承接交流市电或交流油电，将交流电整流成为直流电。考虑到标准电网是频率50hz幅值220v的正弦交流电，本实施例中，所述整流二极管vd1、所述整流二极管vd2、所述整流二极管vd3和所述整流二极管vd4均使用耐压值大于为380v的整流二级管。
97.所述滤波单元42对整流后的直流电进行滤波，使波形变得平滑。考虑到整流后的直流电含有大量高次谐波和低次谐波，本实施例中，所述电容c1为小电容，所述电容c2为大电容，所述电容c1用于滤除高次谐波，所述电容c2用于滤除低次谐波。
98.在整流滤波过程中由于电容性器件的影响，会导致电压和电流的相位失配，电路的无功功率急剧上升，不仅浪费电能，还有可能烧毁电路器件。因此需要对电路进行功率因数校正，提高电路的有功功率，经校正后的功率因数可达0.95以上。本发明中所述升压校正模块5同时实现升压与功率因数校正功能，所述开关管q3的通断由所述控制模块3通过端口p5控制，当p5为高电平时，所述开关管q3导通，反之低电平时则截止。所述开关管q3的开关频率取为20khz，所述开关管q3导通时，所述电感l1进行充电并储存能量，所述电容c3则进行放电维持电压稳定。所述开关管q3断开时，所述电感l1通过所述二极管vd5向所述电容c3进行充电，并维持电压稳定。
99.所述逆变模块6将功率因数校正或升压后的直流电重新转化成频率为50hz、幅值为220v的标准正弦交流电。所述控制模块3通过端口p3和p4输出一组频率为50hz，占空比为50％的互补脉冲宽度调制波控制两组开关管轮流导通，第一组开关管为所述开关管q4和述开关管q6，第二组开关管为所述开关管q5和述开关管q7，实现直流电到交流电的转换。后级由所述电感l3和所述电容c5组成lc滤波器，滤除逆变转换后交流电中的谐波成分。最终输出频率为50hz，幅值为220v的正弦交流电，谐波失真度小于0.1％，具备良好的电能质量。
100.为保护电池充电安全，将功率因数校正或升压后的直流电进行降压，再对电池进
行安全充电。所述开关管q8的通断由控制模块3通过端口p6控制，当p6为高电平时，开关管导通，反之低电平时则截止。所述开关管q8开关管的开关频率取为20khz，所述开关管q8导通时，一部分电能提供给所述电感l2和所述电容c3进行充电并储存能量，另一部分电能则给所述储能电池13进行充电。所述开关管q8断开时，所述电感l1通过所述二极管vd5进行放电，并依靠所述电容c3对电池进行充电。从而实现降压充电，保证储能电池13充电过程的安全性。
101.为保证供电系统正常输出220v电压，储能电池13供电时需要先进行升压。所述控制模块3通过端口p5输出频率为20khz的脉冲宽度调制波控制所述开关管q3的导通与关断。当p5为高电平时，所述开关管q3导通，储能电池13释放能量对所述电感l1进行充电并储存能量，所述电容c3则放电维持电压稳定；当p5为低电平时，所述开关管q3断开，同时所述电感l1通过所述二极管vd5向所述电容c3进行充电，并维持电压稳定，最终达到升压放电效果。
102.具体地，所述端口p1与所述主控芯片u4的第13引脚连接，所述端口p2与所述主控芯片u4的第14引脚连接，所述端口p3与所述主控芯片u4的第15引脚连接，所述端口p4与所述主控芯片u4的第16引脚连接，所述端口p5与所述主控芯片u4的第17引脚连接，所述端口p6与所述主控芯片u4的第18引脚连接，所述端口p7与所述主控芯片u4的第19引脚连接。
103.本发明有益效果如下：
104.1)采用市电、储能电池和柴油发电机三种方式混合供电、利用控制模块实时检测供电电源状态，能根据检测情况自动切换选择合理的供电方式，切换时间小于5ms，确保疫苗接种流动车不间断供电。
105.2)使用交流—直流—交流的电能变换方式，对电能进行滤波调理，谐波失真度小于0.1％，。避免供电电源对精密用电设备直接供电，保证了供电的稳定性和可靠性。
106.3)提出无功功率补偿解决方案，通过在电路中加装校正模块，使功率因数达到了0.95，有效降低了对市电电网的电能损耗，节省了电能。
107.4)电路设计中将校正模块与储能电池升压模块复用，二者使用同一电路，简化了电路设计过程，并节约了器件成本。
108.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
109.本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的系统及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。