一种多功能可编程交直流电源

技术领域

本发明涉及电源技术领域，特别是一种多功能可编程交直流电源。

背景技术

随着社会的发展，出现了各种户外的设备仪器，经过户外用电需求分析，在户外及时工作时会出现取电难的问题，发电机笨重不方便携带，设备自带电池容量太小等情况，因此，便携式交直流电源的研发非常重要，便携式交直流电源有多种称呼，一般称作便携式交直流电源、便携式电源、便携式储能电源、便携式户外电源等。

便携式交直流应急电源广泛应用于医疗救援、应急通信、环境监测、消防救援、军队野营拉练、户外办公、家用停电应急以及无电的山区；电信网络安装维护优化；军队信息化连队；地理测绘工作队；旷工石油勘探队；建筑设计勘测；水利水务检测；广告媒体户外拍摄；林业农业野生资源考察等。

现有的交直流电源输出不稳定，导致电压输出波动较大，且无法实现多种模式的快速切换，安全性能较差。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，设计了一种多功能可编程交直流电源。

实现上述目的本发明的技术方案为，一种多功能可编程交直流电源，包括设备壳体，所述设备壳体内部设置有主控制模组、AC－DC变换模组、DC－AC变换模组，所述AC－DC变换模组内设置有PFC电路，所述PFC电路包括滤波模块、控制模块、输出模块，所述主控制模组采用三相机拓扑结构或单相机拓扑结构。

作为本技术方案的进一步描述所述主控制模组包括三相电路，每一项电路上串联有主继电器，其次每一项电路上均并联连接有控制继电器和充电电阻，在主控制模组中还设置有对电路保护的隔离开关，主控制模组还包括arm控制器，arm控制器上依次连接外部通讯控制板、人机交互LCD触摸屏、模拟量输入输出接口、内部控制通讯总线，外部通讯控制板连接USB通讯接口、RS232/485通讯接口、CAN/LIN接口，模拟量输入输出接口可以实现同步信号TTL、模拟量输入、模拟量输出，内部控制通讯总线连接AC－DC变换模组、DC－AC变换模组，AC－DC变换模组与DC－AC变换模组中均设置有DSP控制器，DSP控制器与主控制模组之间通过内部控制通讯总线连接，DSP控制器上还连接有调试接口、外部通讯接口。

作为本技术方案的进一步描述，在AC－DC变换模组中，DSP控制器依次连接预充电路、碳化硅驱动电路、内部控制通讯总线，预充电路依次连接急停接触器、EMI滤波电路、输入空开，碳化硅驱动电路连接碳化硅PMW整流电路、碳化硅同频整流电路、碳化硅逆变同步整流电路，碳化硅驱动电路与DSP控制器之间连接电压电流温度检测电路，碳化硅PMW整流电路与预充电路之间连接有LCL滤波电路，碳化硅PMW整流电路与碳化硅逆变同步整流电路之间连接DC电容滤波，碳化硅逆变同步整流电路与碳化硅同频整流电路之间连接高频隔离变压器，碳化硅同频整流电路还连接DC电容滤波，DC电容滤波连接DC－AC变换模组。

作为本技术方案的进一步描述，在DC－AC变换模组中，DSP控制器连接碳化硅驱动电路、输出接触器，碳化硅逆变电路，碳化硅逆变电路与DSP控制器之间连接有电压电流温度检测电路，碳化硅逆变电路与输出接触器之间连接LC滤波电路，输出接触器还依次连接输出EMI滤波器、输出空开，碳化硅逆变电路连接AC－DC变换模组。

作为本技术方案的进一步描述，所述滤波模块包括滤波器，所述滤波器内设置有主滤波电感和辅助电感，所述主滤波电感的电感值大于所述辅助电感的电感值，所述控制模块包括控制电路，所述控制电路与所述滤波模块之间连接有电抗器，所述输出模块上设置有多个通过串联连接的电容，多个串联连接的电容与控制模块并联。

作为本技术方案的进一步描述，所述设备壳体上设置有便于搬运此设备壳体的操作把手，两个操作把手之间设置有显示面板，所述显示面板一侧设置有按键旋钮操作区，所述设备壳体的两侧设置有排风槽，所述设备壳体的底部设置有支撑底脚。

作为本技术方案的进一步描述，所述按键旋钮操作区内设置有数字按键和模式调节旋钮，所述数字按键用于设定输出的电压、电流、频率，所述数字按键一侧纵向设置有电压设定快捷键、电流设定快捷键、频率设定快捷键。

作为本技术方案的进一步描述，包括以下步骤：

步骤一：将此交直流电源放置在供电区域；

步骤二：设定此交直流电源的参数；

步骤三：对此交直流电源进行接线；

步骤四：接线后对此交直流电源的输出方式进行选择；

步骤五：设定输出电压、输出电流、输出功率；

步骤六：交直流电源将输出的电压供给用电设备；

步骤七：使用结束后，将此交直流电源放置固定存放区域。

作为本技术方案的进一步描述，所述步骤四中，输出方式有三种，分别为单直流输出、单交流输出、交流+直流同时输出三种模式，通过旋动模式调节旋钮调节、使得此交直流电源的输出电压为直流电压、交流电压、直流+交流电压。

作为本技术方案的进一步描述，所述步骤五中，通过操控数字按键设定输出电压、输出电流、输出功率。

其有益效果在于，本发明提供了可编程交直流电源，包括设备壳体，在设备壳体上内部设置有PFC电路，此PFC电路包括主电路模块、滤波模块、控制模块、输出模块，主电路模块包括三相电路，每一项电路上串联有主继电器，其次每一项电路上均并联连接有控制继电器和充电电阻，在主电路模块还设置有对电路保护的隔离开关，此交直流电源采用主动PFC设计，输入功率的因素高，对电网的污染小，并且，所有功率开关器件均采用新型高效碳化硅，隔离采用高频隔离，功率密度与常规电源相比提高了一倍，重量与体积只有原来的一半，效率提高了8％，输出波形的品质高，动态响应速度快，可以快速切换不同的输出模式，此外，此交直流电源，可以采用模块化设计，增加了并机功能，可灵活实现单相扩容及单相组三相，在应用软件方面也做了优化，增加了AC+DC输出模式，DC输出模式，回馈式负载模式，且各模式都增加了恒流功能，可以当恒流源使用，另外还增加了各种测试标准方便用户直接调用模拟电网的电压扰动、频率扰动、三相不平衡，也可以为用电设备模拟输出正常或输出异常，满足输入设备的用电需求。

附图说明

图1是本发明的PFC电路原理图；

图2是本发明的操作流程示意图；

图3是本发明的整体结构示意图；

图4是本发明的主控制模组框图；

图5是本发明的AC－DC变换模组框图；

图6是本发明的DC－AC变换模组框图；

图7是本发明的三相机拓扑结构图；

图8是本发明的单相机拓扑结构图。

图中，1、设备壳体；2、操作把手；3、显示面板；4、按键旋钮操作区；5、排风槽；6、支撑底脚；7、数字按键；8、模式调节旋钮；9、电压设定快捷键；10、电流设定快捷键；11、频率设定快捷键。

具体实施方式

首先说明本发明的设计初衷，随着社会的发展，出现了各种户外的设备仪器，经过户外用电需求分析，在户外及时工作时会出现取电难的问题，发电机笨重不方便携带，设备自带电池容量太小等情况，因此，便携式交直流电源的研发非常重要，便携式交直流电源有多种称呼，一般称作便携式交直流电源、便携式电源、便携式储能电源、便携式户外电源等，现有的交直流电源输出不稳定，导致电压输出波动较大，且无法实现多种模式的快速切换，安全性能较差，为此，本发明设计了一种多功能可编程交直流电源。

下面结合附图对本发明进行具体描述，如图1－图8所示，一种多功能可编程交直流电源，包括设备壳体1，为了便于设备壳体1的搬运，在设备壳体1的外部设置有操作把手2，通过此操作把手2，便于人工对此设备进行搬运，为了实现对此交直流电源工作过程中信息的监测，在两个操作把手2之间设置有显示面板3，通过此显示面板3，可以直观的将此交直流电源输出的信息显示出来。

由于此交直流电源在工作过程中会产生大量的热量，如果不能及时将热量排除，将会影响此交直流电源的正常使用，为此，本技术方案在设备主体的两侧开设有若干组呈平行分布的排风槽5，工作过程中产生的热量可以经过排风槽5有效排出。

此外，为了便于此交直流电源在工作过程中的平稳放置，在设备壳体1的底部四角位置设置有支撑底脚6，通过支撑底脚6，可以使得此设备壳体1放置的更加平稳。

在数字按键7一侧纵向设置有电压设定快捷键9、电流设定快捷键10、频率设定快捷键11。

此交直流电源可以调节3种输出模式，分别为单直流输出、单交流输出、交流+直流同时输出，为了准确调节输出模式，在显示面板3一侧设置有按键旋钮操作区4，按键旋钮操作区4内设置有数字按键7和模式调节旋钮8，通过旋动模式调节旋钮8，调节使得此交直流电源的输出电压为直流电压、交流电压、直流+交流电压，通过操作数字按键7设定输出电压、输出电流、输出功率。

此交直流电源在启动前有电压前馈和电流前馈，电压前馈在加载和卸载时具有抗电压波动，增强带载能力，电流前馈具有增强动态响应能力，防止电压前馈带来的零漂累积。

为了实现此交直流电源的功能，在此设备壳体1内部设置有主控制模组、AC－DC变换模组、DC－AC变换模组，所述AC－DC变换模组内设置有PFC电路，所述PFC电路包括滤波模块、控制模块、输出模块，主控制模组采用三相机拓扑结构或单相机拓扑结构。

主控制模组用于控制交直流电源的输入，下面将详细介绍主控制模组，主控制模组包括三相电路，每一项电路上串联有主继电器，其次每一项电路上均并联连接有控制继电器和充电电阻，为了实现对主控制模组在工作状态下的保护，在主控制模组还设置有对电路保护的隔离开关，主控制模组还包括arm控制器，arm控制器上依次连接外部通讯控制板、人机交互LCD触摸屏、模拟量输入输出接口、内部控制通讯总线，外部通讯控制板连接USB通讯接口、RS232/485通讯接口、CAN/LIN接口，模拟量输入输出接口可以实现同步信号TTL、模拟量输入、模拟量输出，内部控制通讯总线连接AC－DC变换模组、DC－AC变换模组，AC－DC变换模组与DC－AC变换模组中均设置有DSP控制器，DSP控制器与主控制模组之间通过内部控制通讯总线连接，DSP控制器上还连接有调试接口、外部通讯接口。

在AC－DC变换模组中，DSP控制器依次连接预充电路、碳化硅驱动电路、内部控制通讯总线，预充电路依次连接急停接触器、EMI滤波电路、输入空开，碳化硅驱动电路连接碳化硅PMW整流电路、碳化硅同频整流电路、碳化硅逆变同步整流电路，碳化硅驱动电路与DSP控制器之间连接电压电流温度检测电路，碳化硅PMW整流电路与预充电路之间连接有LCL滤波电路，碳化硅PMW整流电路与碳化硅逆变同步整流电路之间连接DC电容滤波，碳化硅逆变同步整流电路与碳化硅同频整流电路之间连接高频隔离变压器，碳化硅同频整流电路还连接DC电容滤波，DC电容滤波连接DC－AC变换模组。

在DC－AC变换模组中，DSP控制器连接碳化硅驱动电路、输出接触器，碳化硅逆变电路，碳化硅逆变电路与DSP控制器之间连接有电压电流温度检测电路，碳化硅逆变电路与输出接触器之间连接LC滤波电路，输出接触器还依次连接输出EMI滤波器、输出空开，碳化硅逆变电路连接AC－DC变换模组。

为了将频点以外的频率进行有效滤除，需要借助滤波模块，下面将详细介绍滤波模块，滤波模块包括滤波器，在滤波器内设置有主滤波电感和辅助电感，其中主滤波电感的电感值大于辅助电感的电感值。

输出模块用于将电压输出，下面将详细介绍输出模块，为了保证输出模块的正常使用，输出模块上需要设置有多个通过串联连接的电容，多个串联连接的电容与控制模块并联，电容跟随输出交流电频率自适应虚拟阻抗，补偿LC电容上的压降，便于计算负载的PF值，控制模块用于控制整个装置，下面将介绍控制模块，此控制模块包括控制电路，此外，为了使得此交直流电源在工作过程中进行限流，在控制电路与滤波模块之间连接有电抗器。

上面详细的说明了此交直流电源，下面将说明此交直流电源的操作方法：首先需要准备此交直流电源，将此交直流电源放置在需要使用的区域，放置完成后，设定此交直流电源的参数，设定参数后，可以对此交直流电源进行接线，接完线后需要对输出方式进行选择，通过旋动模式调节旋钮8调节，使得此交直流电源的输出电压为直流电压、交流电压、直流+交流电压，选择之后操控数字按键7设定输出电压、输出电流、输出功率，设定完毕，可以将输出的电压供给用电设备，使用结束后，将此交直流电源放置固定存放区域，此交直流电源采用主动PFC设计，输入功率的因素高，对电网的污染小，并且，所有功率开关器件均采用新型高效碳化硅，隔离采用高频隔离，功率密度与常规电源相比提高了一倍，重量与体积只有原来的一半，效率提高了8％，输出波形的品质高，动态响应速度快，可以快速切换不同的输出模式，此外，此交直流电源，可以采用模块化设计，增加了并机功能，可灵活实现单相扩容及单相组三相，在应用软件方面也做了优化，增加了AC+DC输出模式，DC输出模式，回馈式负载模式，且各模式都增加了恒流功能，可以当恒流源使用，另外还增加了各种测试标准方便用户直接调用模拟电网的电压扰动、频率扰动、三相不平衡，也可以为用电设备模拟输出正常或输出异常，满足输入设备的用电需求。

上述技术方案仅体现了本发明技术方案的优选技术方案，本技术领域的技术人员对其中某些部分所可能做出的一些变动均体现了本发明的原理，属于本发明的保护范围之内。