1.本实用新型涉及电源设计领域,特别涉及一种电源系统。
背景技术:
2.目前市场上常见的电源系统有两种,一种为直流电源系统(direct current power,dc power),市电输入,通过整流模块转换为直流电,为电信设备、计算机设备和数据中心提供直流电。另一种为不间断电源系统(uninterruptible power supply,ups),市电输入,通过逆变器模块转换为纯净无杂讯的交流电,为计算机设备提供交流电。
3.随着科学技术的不断发展,众多业务应用场所(如电信中心局,电话交换局,数据中心等)对电能的输出多样性要求越来越高,不仅需要交流供电,也同时需要直流供电,因此,需要设计一种新的电源系统,以弥补现有技术中存在的缺陷和不足。
技术实现要素:
4.本实用新型提供一种电源系统,用以解决现有技术中如何使电源系统同时兼容交直流输出的问题。
5.本实用新型实施例提供一种电源系统,该系统包括交流电输入端、直流电输入模块、第一整流模块、逆变模块、储能模块、交流输出端和直流输出端:
6.所述交流电输入端,分别与所述逆变模块和所述第一整流模块连接,用于将接收到的交流电输出至所述逆变模块和所述第一整流模块;
7.所述直流电输入模块,分别与所述逆变模块和所述直流输出端连接,用于将生成的直流电输出至所述逆变模块,或通过所述直流输出端输出;
8.所述第一整流模块,分别与所述储能模块和所述逆变模块连接,用于将接收到的交流电进行整流,并将整流后得到的直流电输出至所述储能模块或所述逆变模块;
9.所述逆变模块,与所述交流输出端连接,用于将接收到的交流电进行滤波处理,或将接收到的直流电进行逆变处理,并将得到的交流电通过所述交流输出端输出;
10.所述储能模块,与所述逆变模块连接,用于存储接收到的直流电,并将存储的直流电输出至所述逆变模块。
11.在一种可能的实施方式中,所述储能模块还与所述直流输出端连接,用于将存储的直流电通过所述直流输出端输出。
12.在一种可能的实施方式中,所述直流电输入模块还与所述储能模块连接,用于将生成的直流电输出至所述储能模块,以使所述储能模块存储接收到的直流电。
13.在一种可能的实施方式中,所述直流电输入模块包括太阳能板和第二整流模块;
14.所述太阳能板与所述第二整流模块连接,用于将获取到的太阳能转换为第一类型直流电;
15.所述第二整流模块,用于将所述第一类型直流电转换成第二类型直流电,并输出,
16.其中,所述第一类型直流电电压高于所述第二类型直流电电压。
17.在一种可能的实施方式中,还包括旁路开关模块;
18.所述旁路开关模块,分别与所述交流电输入端、所述交流输出端和所述逆变模块连接,用于控制所述交流电输入端与所述逆变模块之间的通路导通或断开,或控制所述交流电输入端与所述交流输出端之间的通路导通或断开。
19.在一种可能的实施方式中,还包括第一空气开关;
20.所述第一空气开关,分别与所述直流电输入模块、所述储能模块和所述直流输出端连接,用于控制所述直流电输入模块与所述直流输出端之间通路的导通或断开;或控制所述储能模块与所述直流输出端之间通路的导通或断开。
21.在一种可能的实施方式中,还包括第二空气开关;
22.所述第二空气开关分别与所述直流电输入模块、所述第一整流模块、所述储能模块和所述逆变模块连接,用于控制所述直流电输入模块与所述逆变模块之间的通路导通或断开;或控制所述第一整流模块与所述逆变模块之间的通路导通或断开;或控制所述储能模块与所述逆变模块之间的通路导通或断开。
23.在一种可能的实施方式中,所述第一空气开关和所述第二空气开关为带导轨式空气开关。
24.在一种可能的实施方式中,还包括监控模块:
25.所述监控模块,分别与所述电源系统中的各模块和各端连接,用于监控每个模块的运行状态,以及所述各端的电能输入和输出状态。
26.在一种可能的实施方式中,还包括急停模块;
27.所述急停模块分别与所述直流输出端和所述交流输出端连接,用于控制所述电源系统停止输出电能。本实用新型有益效果如下:
28.本实用新型公开的一种电源系统,该电源系统的交流电输入端分别与逆变模块和第一整流模块连接,将接收到的交流电输出至逆变模块和第一整流模块;该电源系统的第一整流模块分别与储能模块和逆变模块连接,将接收到的交流电进行整流,并将整流后得到的直流电输出至储能模块或逆变模块;该电源系统的储能模块与逆变模块连接,存储接收到的直流电,并将存储的直流电输出至逆变模块;该电源系统的逆变模块与交流输出端连接,将接收到的交流电或直流电进行逆变处理,并将得到的交流电通过交流输出端输出;该电源系统的直流电输入模块分别与逆变模块和直流输出端连接,将生成的直流电输出至逆变模块,或通过直流输出端输出。本实用新型公开的电源系统可以将交流输入端输入的交流电转换为直流电输出,也可以将直流输入端输入的直流电转换为交流电输出,由于该电源系统可以同时兼容交流输出和直流输出,从而可以提高电源系统的灵活性。
附图说明
29.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例,对于本领域的普通技术人员来讲,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。
30.图1为本实用新型实施例提供的一种电源系统的结构示意图;
31.图2为本实用新型实施例提供的一种电源系统的具体结构示意图;
32.图3a为本实用新型实施例提供的一种电源系统的器件排布示意图;
33.图3b为本实用新型实施例提供的一种电源系统的上层结构示意图;
34.图3c为本实用新型实施例提供的一种电源系统的下层结构示意图。
具体实施方式
35.为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本实用新型作进一步地详细描述,显然,所描述的实施例仅仅是本实用新型一部份实施例,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它实施例,都属于本实用新型保护的范围。
36.目前市场上常见的电源系统有直流电源系统和交流电源系统两种,直流电源系统(direct current power,dc power)输入市电,即交流电,通过整流模块将交流电转换为直流电,可以为电信设备、计算机设备和数据中心提供直流电能。交流电源系统,比如不间断电源系统(uninterruptible power supply,ups),输入市电,通过逆变器模块将市电转换为纯净无杂讯的交流输出,可以为计算机设备提供交流电能,现有的电源系统均无法兼容交直流输出。
37.基于上述问题,本实用新型实施例提供一种电源系统,用以解决现有技术中如何使电源系统兼容交直流输出的问题。
38.下面结合上述描述的应用场景,参考附图来描述本技术示例性实施方式提供的电源系统,需要注意的是,上述应用场景仅是为了便于理解本技术的精神和原理而示出,本技术的实施方式在此方面不受任何限制。
39.如图1所示,为本实用新型实施例提供的一种电源系统的结构示意图,该系统包括交流电输入端101、直流电输入模块102、第一整流模块103、逆变模块104、储能模块105、交流输出端106和直流输出端107:
40.交流电输入端101,分别与逆变模块104和第一整流模块103连接,用于将接收到的交流电输出至逆变模块104和第一整流模块103;
41.直流电输入模块102,分别与逆变模块104和直流输出端107连接,用于将生成的直流电输出至逆变模块104,或通过直流输出端107输出;
42.第一整流模块103,分别与储能模块105和逆变模块104连接,用于将接收到的交流电进行整流,并将整流后得到的直流电输出至储能模块105或逆变模块104;
43.逆变模块104,与交流输出端106连接,用于将接收到的交流电进行滤波处理,或将接收到的直流电进行逆变处理,并将得到的交流电通过交流输出端106输出;
44.储能模块105,与逆变模块104连接,用于存储接收到的直流电,并将存储的直流电输出至逆变模块104。
45.本实用新型公开的电源系统,该电源系统的交流电输入端分别与逆变模块和第一整流模块连接,将接收到的交流电输出至逆变模块和第一整流模块;该电源系统的第一整流模块分别与储能模块和逆变模块连接,将接收到的交流电进行整流,并将整流后得到的直流电输出至储能模块或逆变模块;该电源系统的储能模块与逆变模块连接,存储接收到的直流电,并将存储的直流电输出至逆变模块;该电源系统的逆变模块与交流输出端连接,将接收到的交流电或直流电进行逆变处理,并将得到的交流电通过交流输出端输出;该电
源系统的直流电输入模块分别与逆变模块和直流输出端连接,将生成的直流电输出至逆变模块,或通过直流输出端输出。由于该电源系统可以将交流输入端输入的交流电转换为直流电输出,也可以将直流输入端输入的直流电转换为交流电输出,即同时兼容交流输出和直流输出,从而可以提高电源系统的灵活性。
46.其中,交流电输入端101通常输入市电,市电经过交流电输入端101进入逆变模块104或第一整流模块103,市电经过逆变模块104后,得到纯净无杂讯的交流电,并通过交流输出端106输出。市电还可以经过第一整流模块103,经过整流后,得到直流电,并将直流电输入至储能模块105中进行存储,储能模块105可以将存储的直流电输出至逆变模块104,由逆变模块104进行逆变处理,得到交流电,并交流输出端106输出,储能模块105还可以将存储的直流电输出至直流输出端107,经过直流输出端107输出,从而实现兼容交流输出和直流输出的电源系统。此外,直流输入模块102还可以将生成的直流电输入至储能模块105中存储,也可以将生成的直流电经过直流输出端107输出,以此实现该电源系统直流电的输出。
47.上述实施例,储能模块105可以实现交流电的输出,也可以实现直流电的输出,当市电出现问题时,可以通过储能模块105中存储的直流电,经过逆变模块104和交流输出端106输出交流电,当直流电输入模块出现问题时,可以通过储能模块105中存储的直流电,经过直流输出端输出,以实现直流电和交流电的输出,提高电源系统的灵活性。
48.在一种可能的实施方式中,如图2所示,为本实用新型实施例提供的一种电源系统的具体结构示意图,该系统还可以包括旁路开关模块201,其中,直流电输入模块102可以包括太阳能板2021和第二整流模块2022。
49.如图2所示,旁路开关模块201分别与交流电输入端101、交流输出端106和逆变模块104连接,用于导通或断开交流电输入端101与逆变模块104之间的通路,或导通或断开交流电输入端101与交流输出端106之间的通路。
50.例如,在需要更换和维护逆变器模块时,可以通过监控模块自动或用户手动切换旁路开关模块201,断开交流电输入端101和逆变模块104之间的通路,同时导通,同时断开交流电输入端101和交流输出端106之间的通路,以使通过交流电输入端输入的市电直接输出,此时逆变模块104可以停止工作,对逆变模块104进行更换或维护。
51.如图2所示,太阳能板2021的输出端与第二整流模块2022的输入端连接,第二整流模块2022的输出端与直流输出端107连接,太阳能板2021可以将获取到的太阳能转换为第一类型的直流电,比如400v的直流电,第二整流模块2022将接收到的第一类型的直流电整流转换为第二类型的直流电,比如48v的直流电。
52.在具体实施中,第二整流模块2022可以向逆变器模块104输出第二类型的直流电,作为市电的电能补充;第二整流模块2022还可以向储能模块105输出第二类型的直流电,作为储能模块105的电能补充,保障系统正常工作。
53.如图3a所示,本实用新型实施例提供的电源系统还可以包括监控模块309;
54.监控模块309,分别与系统中各模块和各端连接,用于监控每个模块的运行状态,以及各端的电能输入或输出的状态。
55.电源系统还可以包括用于将监控模块接入远程监控中心的用户接口,若监控模块在确定电源系统发生故障(即监控模块在监测到运行故障、输入故障、输出故障)时,通过用
户接口将具体故障信息发送至远程监控中心。
56.在具体实施中,远程监控中心可以通过监控模块发送的交流电输入端101输出的交流电和直流电输入模块的电压值,选择市电和/或太阳能电源作为输入源,比如,当市电出现故障时,即交流电输入端输出的电压出现异常,则远程监控中心可以选择只使用直流电输入模块作为输入源,当日照不足时,即直流电输入模块输出的电压出现异常,则远程监控中心可以选择只使用市电作为输入源。
57.如图3a所示,为本实用新型实施例提供的一种电源系统的器件排布示意图,该电源系统还可以包括:第一空气开关301、第二空气开关302、第三空气开关303、第四空气开关304、第五空气开关305、急停模块306、维护插座307和交流防雷模块3081;
58.第一空气开关301,分别与直流电输入模块102、储能模块105和直流输出端107连接,用于控制直流电输入模块102与直流输出端107之间通路的导通或断开;或控制储能模块105与直流输出端107之间通路的导通或断开。
59.第一空气开关301作为直流输出空开,用于保护直流负载。
60.第二空气开关302,分别与直流电输入模块102、第一整流模块103、储能模块105和逆变模块104连接,用于控制直流电输入模块102与逆变模块104之间的通路导通或断开;或控制第一整流模块103与逆变模块104之间的通路导通或断开;或控制储能模块105与逆变模块104之间的通路导通或断开。
61.第二空气开关302作为直流输入空开,用于保护逆变模块104。
62.第三空气开关303,分别与交流电输入端101、第一整流模块103和旁路转换开关201连接,用于控制交流电输入端101与第一整流模块103之间的通路导通或断开;或控制交流电输入端101与旁路转换开关201之间的通路导通或断开;
63.第三空气开关303作为交流输入空开,用于保护逆变模块104和第一整流模块103。
64.第四空气开关304,分别与旁路转换开关201、逆变模块104和交流输出端106连接,用于控制旁路转换开关201和交流输出端106之间的通路导通或断开;或控制逆变模块104和交流输出端106之间的通路导通或断开;
65.第四空气开关304作为交流输出空开,用于保护交流负载。
66.第五空气开关305,分别与直流电输入端102、第一整流模块103和储能模块105连接,用于控制直流电输入端102和储能模块105之间的通路导通或断开;或控制第一整流模块103和储能模块105之间的通路导通或断开;
67.第五空气开关305作为电池空开,用于保护储能模块105。
68.空气开关在短路或过载时可以断开通路,从而可以对模块或负载起保护作用。
69.本实用新型实施例中的空气开关均可以为带导轨式空气开关。
70.急停模块306,分别与交流输出端106和直流输出端107连接,用于在紧急情况下控制电源系统停止输出电能,保障电源系统和人身安全;
71.维护插座307,与外部检修器械连接,用于为外部检修器械供电,并进行漏电保护;
72.交流防雷模块3081,用于为电源系统中各模块和各端提供交流过电压保护。
73.该电源系统还可以包括承载第一整流模块和第二整流模块的托架,整流器托架及其背板可兼容第一整流器模块和第二整流模块,用户可以根据需求任意配置第一整流模块和第二整流模块的数量。
74.如图3b所示,为本实用新型实施例提供的一种电源系统的上层结构示意图,从图3b中可以看出,该电源系统还可以包括信号转接模块310、逻辑控制模块311、直流输出接触器312和直流防雷模块3082;
75.信号转接模块310,用于连接测试仪器或提供信号源;
76.逻辑控制板311,用于将模拟信号转换成数字信号;
77.直流输出接触器312,用于控制分断与直流输出端107所供电的外部负载;
78.直流防雷模块3082,用于为电源系统中各模块和各端提供直流过电压保护。
79.如图3b所示,第一空气开关可以包括第一空气子开关3011和第二空气子开关3012;
80.第一空气子开关3011分别与直流电输入模块、逆变模块、储能模块连接,并通过直流输出端与主要负载连接,用于控制直流电输入模块、逆变模块、储能模块与主要负载之间通路的导通或断开;
81.第二空气子开关3012分别与直流电输入模块、逆变模块、储能模块连接,并通过直流输出端与次要负载连接,用于控制所述直流电输入模块、所述逆变模块、储能模块与次要负载之间的通路导通或断开;
82.在具体实施中,主要负载是指电气设备在二次下电过程中除次要负载外,停止供电的外部负载,次要负载是指电气设备在一次下电过程中停止供电的外部负载;
83.另外,在本实用新型实施例中,用户输出配电框上安装的空气开关中的部分或全部为带导轨式空气开关,底部输入可以通过线缆连接,用户可以根据负载需求变更直流输出空气开关和交流输出空气开关的大小和数量。
84.如图3b所示,交流输出端可以包括交流输出零线1061、交流输出火线1062和交流输出保护地线1063。其中,交流输出火线1062带有空气开关。
85.如图3c所示,为本实用新型实施例提供的一种电源系统的下层结构示意图,该电源系统还可以包括交流输入转接端子台313、太阳板输入接口端子台314、客户接线端子台315、储能模块接触器316、第一汇流排3171、第二汇流排3172、用户接口板318、用户接口扩展板319;
86.如图3c所示,急停模块306可以包括紧急急停控制板3061和急停模块接口3062;
87.储能模块接触器316,用于防止储能模块105过充电或过放电。
88.本实用新型实施例中,储能模块接触器316是用户保护或控制储能模块的,比如电池,一般与用来检测电流的分流器(图中未显示)配合使用。当市电正常时,第一整流模块103正常输出-48v给直流负载,并给储能模块105充电,储能模块接触器316用于保护储能模块105,防止过充;当市电异常时(停电),储能模块105给系统供电,储能模块接触器316用于保护储能模块105,防止过放电。
89.储能模块接触器316防止储能模块105过充或过放电,可以延长储能模块105的使用寿命。
90.在具体实施中,第一汇流排3171可以为0v汇流排,第二汇流排3172可以为-48v汇流排。
91.结合图3a、3b和3c,当市电输入正常时,市电可以分别向第一整流模块、逆变模块输出交流电,其中,市电通过第一整流模块整流为直流电,可以向外部负载供电,还可以存
储到储能模块,另外,市电通过逆变模块转换为纯净无杂讯的交流电,并向外部负载供电;
92.当市电输入异常时,监控模块可以切换至储能模块输出,储能模块向外部负载和逆变模块提供-48v的直流电,同时监控模块切换逆变模块为直流输入,通过逆变模块向外部负载提供出纯净无杂讯的交流电;
93.当太阳能输入正常时,市电电流通过第一整流模块整流为直流电,并向外部负载供电,太阳能通过直流电输入模块转换为直流电,并向外部负载供电,或向储能模块提供-48v的直流电;
94.当太阳能输入异常时,市电通过第一整流模块整流为直流电,并向外部负载供电,监控模块切换至储能模块输出,储能模块向外部负载提供-48v的直流电。
95.本实用新型公开的一种电源系统,该电源系统的交流电输入端分别与逆变模块和第一整流模块连接;该电源系统的第一整流模块分别与储能模块和逆变模块连接;该电源系统的储能模块与逆变模块连接;该电源系统的逆变模块与交流输出端连接;该电源系统的直流电输入模块分别与逆变模块和直流输出端连接;该电源系统的旁路开关模块,分别与交流电输入端、交流输出端和逆变模块连接;该电源系统的监控模块分别与所述系统中各模块和各端口连接,用于监控市电输入状态,以及系统中每个模块的运行状态,并在市电输入异常和/或系统中每个模块发生运行故障时,发出相应的警示信息;当市电输入正常时,市电分别向第一整流模块、逆变模块输出交流电,其中,当市电输入异常时,监控模块迅速切换至储能模块输出,储能模块向外部负载和逆变模块提供-48v的直流电,同时监控模块切换逆变模块为直流输入,通过逆变模块向外部负载提供出纯净无杂讯的交流电;当太阳能输入正常时,市电电流通过第一整流模块整流为直流电向外部负载供电,太阳能通过直流电输入模块转换为直流电向外部负载提供直流电,并向储能模块提供直流电;当太阳能输入异常时,市电电流通过第一整流模块整流为直流电向外部负载供电,监控模块切换至储能模块输出,储能模块向外部负载提供直流电,另外若逆变模块停止工作,通过旁路开关模块转换为市电直接输出,整流模块正常工作,电源系统正常输出直流电和交流电,上述电源系统可以同时兼容交流输出和直流输出,从而可以提高电源系统的灵活性。
96.本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样,倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内,则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。