一種模塊化熱插拔式的遠端供電系統(tǒng)的制作方法

本實用新型是一種模塊化熱插拔式的遠端供電系統(tǒng)。

背景技術：

目前，隨著網絡與智能化城市建設的飛速發(fā)展，城市交通攝像頭、信息化顯示屏等電子設備越來越多，距離越來越遠，隨之而來的問題是這些電子產品的供電問題如何解決？最初的配電室常常與新建的監(jiān)控點和信息顯示設備相距幾公里甚至十幾公里，如果采用220VAC(380VAC)低壓供電，那么經過幾公里后的線路壓降，到用電設備端的電壓就遠遠不能滿足供電要求，同時線路大幅度壓降還會造成巨大的能源浪費，如果在城市中為了這些攝像頭等小型電子設備鋪架高壓輸電線路，更是不可能。

目前，比較常見的解決方法有兩種，分別為：1.在遠端配電室將220VAC或380VAC電壓用升壓變壓器升壓到630VAC或者800VAC,到了用電現場，再通過降壓變壓器將電壓降到220VAC,如圖1所示，這樣做的問題是，由于線路中的用電點位置很分散，每個位置的線路壓降差異很大，降壓變壓器參數無法統(tǒng)一，也無法提前預知，整個線路中的電壓很不穩(wěn)定，常常造成負載燒毀；2.配電中心總電源與用電點電源均采用交流-直流-交流變換(交-直-交變換)的方式進行穩(wěn)壓，這種做法，存在的問題有：輸入電壓范圍窄，通常在10-15％左右， 供電端和負載端只有穩(wěn)壓功能,都沒有旁路功能，一但穩(wěn)壓裝置故障，將導致供電中斷，特別是供電端電源故障時，將導致整個線路的供電中斷3.本發(fā)明人于2013年提交的申請?zhí)枮椋?01320683386.1發(fā)明名稱為“一種采用IGBT控制的模塊化交流調壓穩(wěn)壓裝置”提出了模塊化熱插拔技術在交流穩(wěn)壓裝置中的應用，但沒有涉及本模塊化技術在遠距離輸電中的應用與創(chuàng)新性,為了克服現有技術的不足，本實用新型涉及一種模塊化熱插拔式的遠端供電系統(tǒng)，它包括一個帶有升壓一個帶有升壓功能的電源發(fā)生器、遠距離輸電母線、若干個帶有降壓功能的隔離電源轉換器，本實用新型解決的問題在于：電源發(fā)生器不但具有升壓功能，同時還具備電壓輸出精度可達1％的穩(wěn)壓功能，而且穩(wěn)壓部分采用模塊化熱插拔技術，其隔離電源轉換器不但具有降壓功能，同時還具備電壓輸出精度可達1％的穩(wěn)壓功能，而且穩(wěn)壓部分同樣采用模塊化熱插拔技術，這就使整套供電系統(tǒng)具備雙重穩(wěn)壓功能，其模塊化熱插拔技術，使系統(tǒng)更加安全可靠，維修快捷方便。

技術實現要素：

本實用新型所提供的一種模塊化熱插拔式的遠端供電系統(tǒng)，如圖2所示，包括：

一個帶有升壓功能的電源發(fā)生器(1)，遠距離輸電母線，若干個帶有降壓功能的隔離電源轉換器(2),電源發(fā)生器(1)和隔離電源轉換器(2)采用并聯連接的模式，使整個系統(tǒng)具備了雙重穩(wěn)壓的功能，且兩者均采用帶電熱插拔模塊化結構，當其中的一個因故障轉為旁路時，另一個仍然具備穩(wěn)壓功能，當電源發(fā)生器(1)和隔離電源轉換器(2)兩者都因故障轉為旁路時，系統(tǒng)仍然能像傳統(tǒng)的如圖1所示 的原理繼續(xù)為負載供電。

一個帶有升壓功能的電源發(fā)生器(1)如圖3所示，包含一個升壓變壓器(1.1)，一個電源發(fā)生器補償變壓器(1.2)，一個電源發(fā)生器維修旁路開關(1.3)，一個PWM控制的電源發(fā)生器調壓模塊(1.4)，一個電源發(fā)生器熱插拔連接器(1.5)，一個電流互感器(1.6)，市電電壓(主回路)與電源發(fā)生器補償變壓器(1.2)副邊側串聯連接，電源發(fā)生器補償變壓器(1.2)的原邊與電源發(fā)生器維修旁路(1.3)并聯連接，電源發(fā)生器補償變壓器(1.2)原邊與電源發(fā)生器熱插拔連接器(1.5)連接，電源發(fā)生器熱插拔連接器(1.5)與電源發(fā)生器調壓模塊(1.4)連接,升壓變壓器的輸出電流采用通過一個電流互感器(1.6)與PWM控制的電源發(fā)生器調壓模塊(1.4)相連接。

一個或若干個隔離電源轉換器(2)如圖4所示，包含一個降壓轉換模塊(2.1)，一個電源轉換器補償變壓器(2.2)，一個電源轉換器維修旁路開關(2.3)，一個PWM控制的電源轉換器調壓模塊(2.4)，一個電源轉換器熱插拔連接器(2.5)，降壓轉換模塊(2.1)與電源轉換器補償變壓器(2.2)副邊側串聯連接，電源轉換器補償變壓器(2.2)的原邊與電源轉換器維修旁路(2.3)并聯連接，電源轉換器補償變壓器(2.2)原邊與電源轉換器熱插拔連接器(2.5)連接，電源轉換器熱插拔連接器(2.5)與電源轉換器調壓模塊(2.4)連接,一個降壓轉換模塊(2.1)，如圖4所示，包含了一個降壓變壓器(2.1.1)，一個軟啟動模塊(2.1.2)，一個順序控制模塊(2.1.3), 一個輸入接觸器(2.1.4)，其中軟啟動模塊(2.1.2)與輸入接觸器(2.1.4)的一組常開主觸頭并聯，降壓變壓器(2.1.1)的原邊與輸入接觸器(2.1.4)的主觸頭串聯，順序控制模塊(2.1.3)在設備上電時控制與高壓母線上并聯的隔離電源轉換器(2)按照順序控制模塊(2.1.3)設定的啟動延時，控制軟啟動模塊(2.1.2)過零點導通并控制輸入接觸器(2.1.4)得電吸合。

下面結合附圖和具體實施方案對本發(fā)明作進一步詳細的說明：

附圖說明

圖1是傳統(tǒng)遠端供電工作原理圖。

圖2是本實用新型的遠端供電示意圖。

圖3是本實用新型的電源發(fā)生器(1)的工作原理圖。

圖4是本實用新型的隔離電源轉換器(2)的工作原理圖。

圖5是本實用新型的實施方案原理圖。

具體實施方式：

在本發(fā)明的遠端供電系統(tǒng)中，至少包含了如圖2所示的一個帶有升壓功能的電源發(fā)生器(1)，遠距離輸電母線，1個或若干個帶有降壓功能的隔離電源轉換器(2)；

如圖5所示，電源發(fā)生器(1)由升壓變壓器(1.1)，電源發(fā)生器補償變壓器(1.2)和PWM控制的電源發(fā)生器調壓模塊(1.4)及電流電壓采樣電路組成一個閉環(huán)的高精密穩(wěn)壓系統(tǒng)，電源發(fā)生器補償變壓器(1.2)受控于PWM控制的電源發(fā)生器調壓模塊(1.4)，起到調壓穩(wěn)壓的作用，其穩(wěn)壓范圍不小于市電電壓的±20％，經過隔離升壓 后的輸出電壓Vout＝800V+KI(I為輸出負載電流，K為負載電流補償系數),由于是遠距離輸電，即使電壓升高到800V，在輸電過程中線路上仍然存在著損耗，所以本發(fā)明中引入了輸出電壓的電流補償功能，最大補償電壓KI小于輸出電壓的10％，補償系數可根據輸電線路的距離，線纜的直徑等情況綜合設定；其中的PWM控制的電源發(fā)生器調壓模塊(1.4)采用模塊化熱插拔式結構,當本調壓模塊出現故障時,內部的自動電子旁路動作,閉合維修旁路(1.3)即可實現PWM控制調壓模塊(1.4)的帶電熱插拔操作,調壓模塊(1.4)轉入旁路狀態(tài)后,電源發(fā)生器(1)相當于圖1所示的升壓變壓器(1)的工作狀態(tài)；

如圖5所示,隔離電源轉換器(2),由電源轉換器補償變壓器(2.2),PWM控制的電源轉換器調壓模塊(2.4)和電源轉換器維修旁路(2.3)及電源轉換器熱插拔連接器(2.5)組成高精密穩(wěn)壓電源,當本調壓模塊出現故障時,內部的自動電子旁路動作,閉合電源轉換器維修旁路(2.3)即可實現PWM控制的電源轉換器調壓模塊(2.4)的帶電熱插拔操作,調壓模塊(2.4)轉入旁路狀態(tài)后,電源轉換器補償變壓器(2.2)由變壓器功能轉變成導線功能,此時的隔離電源轉換器(2)相當于圖1所示的降壓變壓器(2)的工作狀態(tài)；隔離電源變換器(2)中包含的降壓轉換模塊(2.1)是本發(fā)明的又一個創(chuàng)新性所在，在降壓轉換模塊(2.1)中，軟啟動模塊(2.1.2)與輸入接觸器(2.1.4)的一組常開主觸頭并聯，降壓變壓器(2.1.1)的原邊與輸入接觸器(2.1.4)的主觸頭串聯，順序控制模塊(2.1.3)在設備上電時控制與高壓母線上并聯的隔離電源轉換器(2)按照順序控制模塊(2.1.3)設定的啟動延時，控制軟啟 動模塊(2.1.2)在電壓過零點導通并控制輸入接觸器(2.1.4)得電吸合，軟啟動模塊(2.1.2)確保降壓變壓器在電壓過零點接入電路，大大降低了啟動沖擊電流，順序控制模塊(2.1.3)控制輸電母線上的每個隔離電源轉換器(2)按照不同的時間間隔順序上電，其目的同樣是為了減小降壓變壓器在上電時對整個供電系統(tǒng)的大電流沖擊，從而使系統(tǒng)平穩(wěn)有序的上電并投入工作；

降壓轉換模塊(2.1)在本裝置中采用模塊化熱插拔式結構，合理的解決了高壓回路的維修問題，使維修更安全、快捷。