專利名稱：基于dsp的新型數(shù)字化eps消防應(yīng)急電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種應(yīng)急電源，特別涉及一種基于DSP的新型數(shù)字化EPS消防應(yīng) 急電源。
背景技術(shù)：
隨著城市建設(shè)的高速發(fā)展，現(xiàn)代建筑趨向于大規(guī)?；⒏邔踊椭悄芑?，伴隨其發(fā) 展而來的是對建筑供電要求的提高。社會的信息化，建筑的現(xiàn)代化，使建筑對供電的依賴也 越來越大，尤其是一些重要的公共建筑，一旦中斷供電，將造成重大的社會政治影響和經(jīng)濟 損失。同時，隨著人們安全意識和對火災(zāi)等突發(fā)事件防范意識的迅速提高，后備電源越來越 受到人們的重視。 目前在眾多的應(yīng)急供電場合，普遍應(yīng)用柴油發(fā)電機組和UPS (Uninterruptible Power System，不斷電電源系統(tǒng))來實現(xiàn)緊急供電的功能，但是就提供應(yīng)急供電能力而言， 這兩種供電設(shè)備已暴露出許多不足之處，已經(jīng)越來越不適應(yīng)社會的發(fā)展要求。 UPS應(yīng)急供電系統(tǒng)主要的應(yīng)用目的是確保對負載的不間斷供電，并對輸入電壓進 行穩(wěn)壓處理，它適用于對電壓質(zhì)量要求較高且要求供電間隔時間很短(通常要求為毫秒 級)的場合，常用于計算機和通訊網(wǎng)絡(luò)等精密儀器設(shè)備的供電。但是UPS應(yīng)急供電系統(tǒng)無 法適應(yīng)自動化程度日益提高的設(shè)備對電源的要求，特別是對電源的連續(xù)性、穩(wěn)定性，以及電 源本身凈化度等要求，以及不能實現(xiàn)集中監(jiān)控的需求。 柴油發(fā)電機組應(yīng)急供電是目前大部分工程所采用的，也是最常見的備用電源，但 柴油機發(fā)電機組由于在運行中會產(chǎn)生有害氣體并伴隨有極其強烈地震動、噪音，嚴重地污 染了周邊環(huán)境，因而，在中小功率以及對系統(tǒng)供電時間沒有特別長要求的場合，一般不用柴 油發(fā)電機組。 因此，當前迫切需要一種高效、環(huán)保、節(jié)能的新型應(yīng)急電源設(shè)備來取代UPS應(yīng)急供 電系統(tǒng)與柴油發(fā)電機組。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種EPS應(yīng)急電源，以解決目前的應(yīng)急供電系統(tǒng)效率 低、污染環(huán)境、能源消耗大的問題。 本實用新型提出一種基于DSP的新型數(shù)字化EPS消防應(yīng)急電源，包括市電輸入端、 帶電池巡檢數(shù)字充電模塊、蓄電池組、逆變器、切換開關(guān)以及控制器。帶電池巡檢數(shù)字充電 模塊與市電輸入端相連。蓄電池組與帶電池巡檢數(shù)字充電模塊相連。逆變器與蓄電池組相 連。切換開關(guān)與逆變器、市電輸入端相連，并連接到負載設(shè)備，用于將負載設(shè)備的供電來源 在市電輸入端與逆變器之間切換?？刂破鞣謩e與市電輸入端、帶電池巡檢數(shù)字充電模塊、蓄 電池組及逆變器相連。其中，控制器又進一步包括信號檢測模塊，用于對市電、蓄電池組以 及逆變器的電壓、電流進行檢測。 依照本實用新型較佳實施例所述的基于DSP的新型數(shù)字化EPS消防應(yīng)急電源，其還包括智能配電模塊，其設(shè)置在切換開關(guān)與負載設(shè)備之間，并連接至該控制器，用于為不同 的負載設(shè)備提供不同的電壓輸出。 依照本實用新型較佳實施例所述的基于DSP的新型數(shù)字化EPS消防應(yīng)急電源，其 還包括一 IPM保護模塊，其分別與該逆變器及該控制器相連，用于檢測逆變器內(nèi)部的過電 壓、過電流及過熱參數(shù)，并將故障信號傳輸給該控制器。 依照本實用新型較佳實施例所述的基于DSP的新型數(shù)字化EPS消防應(yīng)急電源，控 制器還包括一溫度傳感器，分別與該市電輸入端、該帶電池巡檢數(shù)字充電模塊、該蓄電池組 及該逆變器相連。溫度傳感器可以是數(shù)字溫度傳感器。 依照本實用新型較佳實施例所述的基于DSP的新型數(shù)字化EPS消防應(yīng)急電源，控 制器還包括一存儲器，用于實時記錄系統(tǒng)運行過程中的重要信息。存儲器可以是電可擦可 編程只讀存儲器。 依照本實用新型較佳實施例所述的基于DSP的新型數(shù)字化EPS消防應(yīng)急電源，控 制器還包括一液晶顯示器。 依照本實用新型較佳實施例所述的基于DSP的新型數(shù)字化EPS消防應(yīng)急電源，控 制器還包括一語音錄放模塊，其與液晶顯示器相連。 依照本實用新型較佳實施例所述的基于DSP的新型數(shù)字化EPS消防應(yīng)急電源，控
制器還包括聲光報警器。 本實用新型的有益效果是 1、供電功能本實用新型能接受消防聯(lián)動信號并按照預(yù)先設(shè)定的聯(lián)動功能給消防 設(shè)備提供標稱的應(yīng)急電源。 2、顯示功能本實用新型可以將輸入和輸出電壓、輸出電流、主電和應(yīng)急工作狀 態(tài)、蓄電池組及各單節(jié)蓄電池電壓、充電狀態(tài)等信息在液晶顯示器上顯示出來，且具備了語 音錄放功能，便于人員操作。 3、保護功能本實用新型在電源輸出回路的應(yīng)急輸出電流大于標稱額定電流的 120%、三相負載的任一相故障時應(yīng)自動停止輸出并能發(fā)出聲、光故障報警信號；在故障解 除后系統(tǒng)能恢復(fù)正常工作。 4、故障報警功能本實用新型在應(yīng)急狀態(tài)下蓄電池組電壓低于過放電保護電壓
值、充電器與蓄電池組之間的連接線斷線、輸出回路的保護動作、電池間連接線斷線時發(fā)出 故障報警聲、光信號，并指示出故障類型，故障聲信號能手動消除。

圖1為本實用新型實施例的一種基于DSP的新型數(shù)字化EPS消防應(yīng)急電源架構(gòu) 圖； 圖2為信號檢測模塊17對交流電壓檢測時采用的一種實施例電路圖； 圖3為信號檢測模塊17對交、直流電流檢測時采用的一種實施例電路圖。
具體實施方式本實用新型所述的DSP(Digital Signal Processing)是指數(shù)字信號處理，以下結(jié) 合附圖，具體說明本實用新型。
4[0025] 請參見圖1，其為本實用新型實施例的一種基于DSP的新型數(shù)字化EPS消防應(yīng)急電 源架構(gòu)圖。其包括市電輸入端11、帶電池巡檢數(shù)字充電模塊12、蓄電池組13、逆變器14、切 換開關(guān)15以及控制器16。帶電池巡檢數(shù)字充電模塊12與市電輸入端11相連。蓄電池組 13與帶電池巡檢數(shù)字充電模塊12相連。逆變器14與蓄電池組13相連。切換開關(guān)15與逆 變器14、市電輸入端ll相連，并連接到負載設(shè)備，用于將負載設(shè)備的供電來源在市電輸入 端11與逆變器14之間切換?？刂破?6分別與市電輸入端11、帶電池巡檢數(shù)字充電模塊 12、蓄電池組13及逆變器14相連。 當市電正常時，切換開關(guān)15將負載設(shè)備與市電輸入端11之間的通路導通，并斷開 負載設(shè)備與逆變器14之間的連接，此時由市電給重要負載供電。同時，市電輸入端ll的交 流電通過帶電池巡檢數(shù)字充電模塊12轉(zhuǎn)換為直流電，并對蓄電池組12進行充電。 當市電供電中斷或市電電壓超限(±15%或±20%額定輸入電壓)時，切換開關(guān) 15連通負載設(shè)備與逆變器14之間的通路，并斷開負載設(shè)備與市電輸入端ll之間的連接。 此時，控制器16控制逆變器14立即啟動逆變，將蓄電池組13的直流電轉(zhuǎn)換為交流電，并為 負載設(shè)備供電。 當市電電壓恢復(fù)正常工作時，控制器16發(fā)出信號對逆變器14執(zhí)行自動關(guān)機操作， 同時切換開關(guān)15再次將連通負載設(shè)備與市電輸入端11之間的連接，并斷開負載設(shè)備與逆 變器14之間的連接。 特別地，帶電池巡檢數(shù)字充電模塊12在為蓄電池組13充電時，采用"四段式"(激 活、恒流、恒壓和涓充)充電法。由于閑置的蓄電池如果在過度放電后突然就采用較大的電 流恒流充電，容易造成熱失控，不利于激活電池內(nèi)的化學物質(zhì)以最大優(yōu)化電池的性能。而 "四段式"的充電方式是對放電后的蓄電池先采用較小的電流激活充電，能使極板表層充分 激活而不過量脫粉，深層各處也能得到充分激活，然后再逐漸加大充電電流。經(jīng)過激活修復(fù) 后的蓄電池更能經(jīng)久耐用，可以有效提高應(yīng)急電源系統(tǒng)的壽命。 在本實用新型中，逆變器14是最重要的組成部分之一，因此本實施例還為逆變器 14設(shè)置了一個IPM保護模塊23，其作用是檢測逆變器14內(nèi)部的過電壓、過電流及過熱參 數(shù)，并將故障信號傳輸給該控制器。這里所說的IPM(Intelligent Power Module)是指智 能功率模塊，IPM保護模塊23不僅把功率開關(guān)器件和驅(qū)動電路集成在一起，而且還內(nèi)藏有 過電壓、過電流及過熱等故障檢測電路，并將故障信號快速送到外圍，外圍電路進行信號隔 離后可以直接將故障信號接到控制器16，控制器16能通過硬件自動鎖住逆變器14內(nèi)部的 P麗(Pulse Width Modulation,脈寬調(diào)制，保護逆變器14不受損壞。因此，即使因某種原因 發(fā)生負載事故或使用不當，也可以保證逆變器14自身不受損壞，大幅度的提高了逆變的成 功率。 由于本實用新型的基于DSP的新型數(shù)字化EPS消防應(yīng)急電源是用于給緊急負載 供電的，其負載往往為非單一的負載，而這些負載在緊急情況下的重要程度會有所不同，因 此，對于本實用新型來說，具備靈活的配電管理功能至關(guān)重要?；诖四康模緦嵤├€設(shè) 置有智能配電模塊24，其用于為不同的負載設(shè)備提供不同的電壓輸出。此模塊可以由AVR 單片機、支路電流快速檢測單元，支路短路硬件自切控制電路、支路輸出繼電器控制單元及 通訊接口等功能單元組成。其可以通過通訊接口與控制器16進行交互完成相關(guān)配電功能。 其主要完成兩大功能順序啟動和支路切投功能。通過對負載啟動順序及時間進行控制，可在很大程度上解決啟動沖擊電流過大和選型成本過高的問題，提高系統(tǒng)的有效利用率；支 路切投功能是由負載性質(zhì)決定，當某一回路發(fā)生過載或短路時，需要基于DSP的新型數(shù)字 化EPS消防應(yīng)急電源盡可能繼續(xù)工作，而不能像UPS那樣進行保護性關(guān)機，因此需要通過配 電管理接口自動卸除問題回路，保證主系統(tǒng)的可靠工作。 在本實施例中，控制器16的作用是對整個系統(tǒng)進行實時監(jiān)測，可以發(fā)出報警信 號，同時可通過串行口與計算機或Modem(調(diào)制解調(diào)器)連接，實現(xiàn)對供電系統(tǒng)的微機監(jiān)控 和遠程監(jiān)控?？刂破?6的核心處理器可以選用美國德州儀器公司TI最新研制的數(shù)字信號 處理器TMS320F2812， TMS320F2812是面向自動控制、工業(yè)自動化、最優(yōu)網(wǎng)絡(luò)的第一款有片 內(nèi)FLASH,工作頻率達到150MHz的32位DSP。 TMS320F2812保證了處理信號的快速性和實 時性，高速的信號獲取能力可以提供實時的信息，保證控制信號響應(yīng)的快速性。該芯片性能 優(yōu)越，比起TMS320LF2407A來講，各項性能指標都有了顯著的提高，芯片資源非常豐富，可 大大簡化外圍電路設(shè)計。 另外，控制器16又包括有信號檢測模塊17、溫度傳感器18、存儲器19、液晶顯示器 20、語音錄放模塊21以及聲光報警器22。 信號檢測模塊17的作用是對市電輸入端11輸入的市電電壓、蓄電池組13輸出給 逆變器14的直流電壓以及逆變器14工作時輸出的交流電壓和電流進行檢測。圖2是信號 檢測模塊17對交流電壓檢測時采用的一種實施例電路圖，被檢電壓經(jīng)過交流取樣變壓器 D4降壓隔離輸出交流信號，經(jīng)過濾波、整流后得到交流信號有效值的直流電壓，控制器16 通過多次測量取平均值的方法可以準確地檢測電壓。圖3是信號檢測模塊17對交、直流電 流檢測時采用的一種實施例電路圖，被檢交/直流電流信號經(jīng)過霍爾電流傳感器獲取，經(jīng) 過濾波、取絕對值電路后得到電流信號有效值的直流電壓，控制器16通過多次測量取平均 值的方法可以準確地檢測電流。信號檢測模塊17—旦發(fā)現(xiàn)交/直流電壓和電流出現(xiàn)異樣， 便會直接通過聲光報警器22發(fā)出警報。 溫度傳感器18可以選用DALLAS公司生產(chǎn)的數(shù)字溫度傳感器DS18B20作為溫度檢 測的核心部件，完成相關(guān)重要溫度參數(shù)的在線檢測。DS18B20采用獨有的單總線技術(shù)，連接 時只需要一個I/O 口即可實現(xiàn)控制與數(shù)據(jù)雙向傳輸，每個器件具有唯一的64位ID，支持多 節(jié)點組網(wǎng)，多個DS18B20可直接連在同一總線，實現(xiàn)多點溫度測量，測量范圍從-55到+125 攝氏度，溫度分辨率可以達到O. 0625攝氏度，測量結(jié)果可以以12位數(shù)字串行傳送。 存儲器19可以采用內(nèi)置的32KB非易失性EEPROM(Electrically ErasableProgrammable ReachOnly Memory,電可擦可編程只讀存儲器)，可以用于信息存 儲介質(zhì)，實時記錄系統(tǒng)運行過程中的重要信息，為全面了解系統(tǒng)性能提供科學的依據(jù)。 液晶顯示器20使系統(tǒng)具備了人機交互流程式操作功能，內(nèi)容豐富直觀。語音錄 放模塊21可以采用ISD4004系列語音芯片構(gòu)造語音提示電路，ISD4004系列語音芯片是 美國ISD公司采用直接模擬量存儲技術(shù)推出的語音錄放器件，該芯片采用了直接模擬量 存儲技術(shù)，將語音信息通過多級存儲技術(shù)以接近原始模擬量的形式存儲，聲音信號無需進 行A/D轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)壓縮就可以直接存放，錄制的聲音失真小，音質(zhì)好，無背景噪聲。而錄 制的聲音信號在播放時也無需D/A轉(zhuǎn)換和語音合成等復(fù)雜的數(shù)字信號處理過程。采用 SPI (SerialPeripheral interface,串行外圍設(shè)備接口 )的接口方式和控制器16的處理器 直接相連。
6[0038] 相對于現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型具有以下優(yōu)點 1、供電功能本實用新型能接受消防聯(lián)動信號并按照預(yù)先設(shè)定的聯(lián)動功能給消防 設(shè)備提供標稱的應(yīng)急電源。 2、顯示功能本實用新型可以將輸入和輸出電壓、輸出電流、主電和應(yīng)急工作狀 態(tài)、蓄電池組及各單節(jié)蓄電池電壓、充電狀態(tài)等信息在液晶顯示器上顯示出來，且具備了語 音錄放功能，便于人員操作。 3、保護功能本實用新型在電源輸出回路的應(yīng)急輸出電流大于標稱額定電流的 120%、三相負載的任一相故障時應(yīng)自動停止輸出并能發(fā)出聲、光故障報警信號；在故障解 除后系統(tǒng)能恢復(fù)正常工作。 4、故障報警功能本實用新型在應(yīng)急狀態(tài)下蓄電池組電壓低于過放電保護電壓
值、充電器與蓄電池組之間的連接線斷線、輸出回路的保護動作、電池間連接線斷線時發(fā)出 故障報警聲、光信號，并指示出故障類型，故障聲信號能手動消除。 以上公開的僅為本實用新型的幾個具體實施例，但本實用新型并非局限于此，任 何本領(lǐng)域的技術(shù)人員能思之的變化，都應(yīng)落在本實用新型的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求一種基于DSP的新型數(shù)字化EPS消防應(yīng)急電源，其特征在于，包括一市電輸入端；一帶電池巡檢數(shù)字充電模塊，其與市電輸入端相連；一蓄電池組，其與該帶電池巡檢數(shù)字充電模塊相連；一逆變器，其與該蓄電池組相連；一切換開關(guān)，其與該逆變器、該市電輸入端相連，并連接到負載設(shè)備，用于將負載設(shè)備的供電來源在市電輸入端與該逆變器之間切換；一控制器，其分別與該市電輸入端、該帶電池巡檢數(shù)字充電模塊、該蓄電池組及該逆變器相連，其中，該控制器又進一步包括一信號檢測模塊，用于對該市電、蓄電池組以及逆變器的電壓、電流進行檢測。
2. 如權(quán)利要求1所述的基于DSP的新型數(shù)字化EPS消防應(yīng)急電源，其特征在于，其還包 括一智能配電模塊，其設(shè)置在該切換開關(guān)與負載設(shè)備之間，并連接至該控制器，用于為不同 的負載設(shè)備提供不同的電壓輸出。
3. 如權(quán)利要求1所述的基于DSP的新型數(shù)字化EPS消防應(yīng)急電源，其特征在于，其還包 括一 IPM保護模i央，其分別與該逆變器及該控制器相連，用于檢測逆變器內(nèi)部的過電壓、過 電流及過熱參數(shù)，并將故障信號傳輸給該控制器。
4. 如權(quán)利要求1所述的基于DSP的新型數(shù)字化EPS消防應(yīng)急電源，其特征在于，該控制 器還包括一溫度傳感器，分別與該市電輸入端、該帶電池巡檢數(shù)字充電模塊、該蓄電池組及 該逆變器相連。
5. 如權(quán)利要求4所述的基于DSP的新型數(shù)字化EPS消防應(yīng)急電源，其特征在于，該溫度 傳感器為數(shù)字溫度傳感器。
6. 如權(quán)利要求1所述的基于DSP的新型數(shù)字化EPS消防應(yīng)急電源，其特征在于，該控制 器還包括一存儲器，用于實時記錄系統(tǒng)運行過程中的重要信息。
7. 如權(quán)利要求7所述的基于DSP的新型數(shù)字化EPS消防應(yīng)急電源，其特征在于，該存儲 器為電可擦可編程只讀存儲器。
8. 如權(quán)利要求1所述的基于DSP的新型數(shù)字化EPS消防應(yīng)急電源，其特征在于，該控制 器還包括一液晶顯示器。
9. 如權(quán)利要求8所述的基于DSP的新型數(shù)字化EPS消防應(yīng)急電源，其特征在于，該控制 器還包括一語音錄放模塊，其與該液晶顯示器相連。
10. 如權(quán)利要求1所述的基于DSP的新型數(shù)字化EPS消防應(yīng)急電源，其特征在于，該控 制器還包括一聲光報警器。
專利摘要本實用新型提出一種基于DSP的新型數(shù)字化EPS消防應(yīng)急電源，包括市電輸入端、帶電池巡檢數(shù)字充電模塊、蓄電池組、逆變器、切換開關(guān)以及控制器。帶電池巡檢數(shù)字充電模塊與市電輸入端相連。蓄電池組與帶電池巡檢數(shù)字充電模塊相連。逆變器與蓄電池組相連。切換開關(guān)與逆變器、市電輸入端相連，并連接到負載設(shè)備，用于將負載設(shè)備的供電來源在市電輸入端與逆變器之間切換?？刂破鞣謩e與市電輸入端、帶電池巡檢數(shù)字充電模塊、蓄電池組及逆變器相連。其中，控制器又進一步包括信號檢測模塊，用于對市電、蓄電池組以及逆變器的電壓、電流進行檢測。本實用新型具有高可靠性、高穩(wěn)定性的優(yōu)點。
文檔編號H02J9/06GK201523257SQ20092020850
公開日2010年7月7日 申請日期2009年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月27日
發(fā)明者陳國成 申請人:上海雷諾爾電氣有限公司