CN106160190A - 供电系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及节能供电领域，提供了一种供电系统。该供电系统用于为用电设备进行供电；所述供电系统包括交流供电系统以及直流供电系统；所述交流供电系统与所述直流供电系统均与所述用电设备相连。当所述交流供电系统正常供电时，所述交流供电系统输出的直流电压大于所述直流供电系统输出的直流电压，此时，由所述交流供电系统为所述用电设备供。当所述交流供电系统出现故障时，所述交流供电系统输出的直流电压迅速下降，当所述交流供电系统输出的电压下降至小于所述直流供电系统输出的直流电压时由所述直流供电系统为所述用电设备继续供电。

Description

供电系统

【技术领域】

本发明涉及节能供电领域，特别是涉及一种供电系统。

【背景技术】

通信数据机房通常设置有集中式收集、存储、处理和发送数据的核心用电设备，为了保障其正常的运行，需要消耗大量的电力。

目前，采用市电和后备电源并用的方式为通信数据机房内重要的核心用电设备供电。当市电没有异常情况发生时由市电为该核心用电设备供电；当市电发生突然断电的情况时，由后备电源为该核心用电设备供电，并持续到市电供电恢复正常。因此，后备电源是保障设备安全稳定运行的重要部件。

通常情况下核心用电设备采用电池组作为后备电源。然而，由于市电是交流电源，电池组是直流电源，因此，在供电切换时涉及到切换时间问题，如果出现切换延时会导致供电延时进而导致机房的核心用电设备因断电而停机，造成损失。

现有技术中，虽然可以实现节能供电，但当市电出现断电情况时后备电源系统通常采用继电器、半导体器件(MOS管，晶闸管等)来进行供电的切换，在切换的过程中会因为采样电路的响应时间、继电器的动作时间等各种因素导致在切换过程中产生延时，从而导致供电的中断，造成设备停机，带来损失。

【发明内容】

本发明要解决的技术问题是提供一种供电系统以及供电方法。该供电系统以及供电方法在实现高效节能供电的同时保证了交流供电与直流供电之间相互切换没有延时，避免了因供电切换延时而导致的供电问题，从而保障了设备的用电安全可靠性。

本发明采用如下技术方案：

一种供电系统，其用于为用电设备进行供电；所述供电系统包括交流供电系统以及直流供电系统；所述交流供电系统与所述直流供电系统均与所述用电设备相连。所述交流供电系统用于对市电进行整流处理以生成脉动直流电，并对该脉动直流电进行处理后输出至所述用电设备，同时，所述交流供电系统还为所述直流供电系统供电。所述直流供电系统用于接收所述交流供电系统的供电进行充电并当所述交流供电系统出现故障时输出直流电至所述用电设备进而为所述用电设备供电。当所述供电系统正常供电时，所述交流供电系统输出的直流电压大于所述直流供电系统输出的直流电压，此时，由所述交流供电系统为所述用电设备供电；当所述交流供电系统出现故障时，所述交流供电系统输出的直流电压迅速下降，当所述交流供电系统输出的电压下降至小于所述直流供电系统输出的直流电压时由所述直流供电系统为所述用电设备供电。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明不仅能提高供电系统的供电效率并且无需专用的检测电路以及切换电路，进而没有检测电路和切换电路因反应动作而产生的延时，因此，在交流供电系统与直流供电系统供电之间相互切换时没有切换延时，避免了因交、直流切换延时而导致供电中断的现象发生，从而减少了损失，提高了用电设备的安全可靠性。

【附图说明】

图1是本发明实施例提供的供电系统的系统模块图。

图2是图1中供电系统的功能模块图。

图3是图2中供电系统的具体电路图。

【具体实施方式】

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1，其为一较佳实施方式的供电系统100为用电设备200供电的系统模块图。供电系统100包括交流供电系统10、直流供电系统20以及监测系统30。在本实施方式中，用电设备200为通信数据机房中用于集中式收集、存储、处理和发送数据的核心用电设备。在其他实施方式中，用电设备200可以为其他需要消耗大量的电力的用电设备。

交流供电系统10用于对市电进行整流处理以生成脉动直流电，并对该脉动直流电进行处理后输出至用电设备200，同时，交流供电系统10还为直流供电系统20供电。在本实施方式中，交流供电系统10为用电设备200提供的直流电压为310V。

直流供电系统20用于接收交流供电系统10的供电进行充电并当交流供电系统10出现故障时直接输出直流电至用电设备200进而为用电设备200供电；当交流供电系统20处于正常供电状态时，直流供电系统20立即停止输出直流电至用电设备200。其中，直流供电系统20输出的直流电压小于交流供电系统10输出的直流电压。在本实施方式中，直流供电系统为20为用电设备200提供的直流电压为240V。

监测系统30与交流供电系统10与直流供电系统20相连，用于监测交流供电系统10与直流供电系统20的输入、输出各种实时电压电流数据以及工作环境数据，并当监测出故障信号时，驱动供电系统100停止为用电设备200供电。

具体地，供电系统100正常供电时，交流供电系统10与直流供电系统20均输出直流电至节点N处，但是由于交流供电系统10输出的直流电压大于直流供电系统20输出的直流电压，因此，只有交流供电系统10提供的直流电可以输出至用电设备200。当交流供电系统10出现故障时，交流供电系统输出的直流电压迅速下降，当节点N处的交流供电系统10输出的电压下降至小于直流供电系统20输出的直流电压时，直流供电系统20将输出直流电为用电设备200继续供电。当交流供电系统10恢复正常供电时，节点N处交流供电系统10输出的直流电压迅速上升，当节点N处的交流供电系统10输出的电压上升至大于直流供电系统20输出的直流电压时，交流供电系统10继续输出直流电至用电设备200以为用电设备200供电。

本发明提供的供电系统100，由于交流供电系统10与直流供电系统20在切换供电的过程中是根据节点N处的交流供电系统10与直流供电系统20输出的直流电的电压大小而直接切换的，无需根据检测电路和切换电路的反应而进行切换，因此，没有切换延时，进而避免了因供电切换延时而导致的供电中断问题，从而保障了用电设备200用电的安全可靠性。

请参阅图2，其为图1中交流供电系统10、直流供电系统20以及监测系统30的具体的功能模块图。交流供电系统10包括交流供电单元11、第一过流保护单元12、第一开关电路13、防雷电路14、防干扰电路15、整流电路16、第一浪涌抑制电路17以及滤波电路18。

交流供电单元11用于提供交流电压至整流电路16。在本实施方式中，交流供电单元11为市电，电压为220V。

整流电路16用于对接收到的交流电压进行整流并输出脉动直流电。该脉动直流电依次经过第一浪涌抑制电路17以及滤波电路18的处理后输出至用电设备200。其中，第一浪涌抑制电路17以及滤波电路18用于将脉动直流变为高压直流电。在本实施方式中，经滤波电路18输出的高压直流电为310V。

进一步地，在交流供电单元11与整流电路16之间依次连接有第一过流保护单元12、第一开关电路13、防雷电路14以及防干扰电路15。其中，第一过流保护单元12一端与交流供电单元11连接，另一端与第一开关电路13连接，用于当交流供电系统10中的电流过大或者短路时切断交流供电单元11与第一开关电路13的电性连接。

第一开关电路13用于当供电系统10出现故障时，切断交流供电单元11与整流电路16之间的电性连接，进而使得供电系统10停止为用电设备200供电。

防雷电路14用于防护雷击浪涌对用电设备200的损坏。

防干扰电路15用于电磁干扰防护。

直流供电系统20包括直流供电单元21、第二过流保护单元22、第二开关电路23、直流保护电路24以及第二浪涌抑制电路25。

直流供电单元21用于输出直流电压。在本实施方式中，直流供电单元21为240V电池组。

第二过流保护单元22的一端与直流供电单元21相连，另一端与第二开关电路23连接。第二过流保护单元22用于当直流供电系统20中的电流过大或者短路时切断直流供电单元21与第二开关电路23的电性连接。第二开关电路23用于当所述直流供电系统20出现故障时，切断所述直流供电单元21与所述直流保护电路24之间的电性连接，进而使得所述直流供电系统10停止为所述用电设备200供电。在本实施方式中，第二开关电路23还用于与第一开关电路13连接以使交流供电单元11为直流供电单元21供电。

直流保护电路24连接于第二开关电路23与第二浪涌抑制电路25之间，用于防止直流输入反接以及防止交流供电系统10进入直流供电单元21端，同时还用于将直流供电单元21输出的电压经过第二浪涌抑制电路25的处理后输出至用电设备200。

监测系统30包括检测电路31、辅助电源电路32、监控系统电路33以及显示单元34。

检测电路31的一端与第二开关电路23连接，另一端与辅助电源电路32相连。检测电路31用于检测输入、输出各种实时电压电流数据以及工作环境数据等，并与预设值进行比较，当出现故障信号时，驱动第一开关电路13以及第二开关电路23切断输入。

辅助电源电路32是将高压直流变换为各种低压直流以为检测电路31、监控系统电路33以及显示单元34等电路提供电源。

监控系统电路33连接于辅助电源电路32与显示单元34之间。监控系统电路33用于将各种实时工作数据上传至计算机监控平台，并于显示单元34中显示。此外，显示单元34还用于接受用户的命令以重新设置各种数据。在本实施方式中，显示单元34为触摸显示屏。

请参阅图3，其为本发明提供的供电系统100的具体电路图。其中，第一过流保护单元12包括保险管F1。该保险管F1连接于市电与第一开关电路13之间。

过流保护单元16包括第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3以及第四二极管D4。其中，第一二极管D1与第二二极管D2共阴极连接并与第一浪涌抑制电路17相连；第三二极管D3与第四二极管D4共阳极连接并与滤波电路18相连。

第一浪涌抑制电路17包括第一电阻R1以及第一继电器REL1。其中，第一电阻R1与第一继电器REL1并联于整流电路16与滤波电路18之间。

滤波电路18包括电容C1以及C2。

第二过流保护单元22包括保险管F2。该保险管F2连接于电池组与第二开关电路23之间。

直流保护电路24包括第五二极管D5。第五二极管D5的阳极与第二开关电路23相连，阴极与第二浪涌抑制电路25连接。

第二浪涌抑制电路25包括第二电阻R2以及第二继电器REL2。其中，第二电阻R2与第二继电器REL2并联于二极管D5的阴极与节点N之间。

供电系统100的工作原理如下：

当市电11输入时，经整流滤波电路16后形成高压直流DC310V，并输出至用电设备200以为用电设备200供电。此时，经整流单元16输出的电压高于直电池组21输出的电压(电池组21输出的电压为240V)，因此，电池组21不会放电，并且由于第五二极管D5的作用，交流系统10输出的电也不会流入到电池组21的一侧。

当市电断电时，经整流单元16输出的电压迅速下降，当降至小于电池组21的电压时，电池组21为用电设备200供电以实现无延时切换。

当市电11恢复时，高压直流由零迅速上升，当升至高于电池组21的电压时，转为交流系统10供电，也实现无延时切换。

此外，由于市电11输入到用电设备200输入端的过程中，只有两个二极管的损耗，所以实现了高效率。效率可达98.5％以上，效率较现有设备大幅度提升，以节约能源。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种供电系统，其用于为用电设备进行供电；其特征在于：所述供电系统包括交流供电系统以及直流供电系统；所述交流供电系统与所述直流供电系统均与所述用电设备相连；所述交流供电系统用于对市电进行整流处理以生成脉动直流电，并对该脉动直流电进行处理后输出至所述用电设备，同时，所述交流供电系统还为所述直流供电系统供电；所述直流供电系统用于接收所述交流供电系统的供电进行充电并当所述交流供电系统出现故障时输出直流电至所述用电设备进而为所述用电设备供电；当所述供电系统正常供电时，所述交流供电系统输出的直流电压大于所述直流供电系统输出的直流电压，此时，由所述交流供电系统为所述用电设备供电；当所述交流供电系统出现故障时，所述交流供电系统输出的直流电压迅速下降，当所述交流供电系统输出的电压下降至小于所述直流供电系统输出的直流电压时由所述直流供电系统为所述用电设备供电。

2.如权利要求1所述的供电系统，其特征在于，当所述交流供电系统恢复正常供电时，所述交流供电系统输出的直流电压迅速上升，当所述交流供电系统输出的电压上升至大于所述直流供电系统输出的直流电压时由所述交流供电系统继续为所述用电设备供电。

3.如权利要求1所述的供电系统，其特征在于，所述供电系统还包括监测系统；所述监测系统与所述交流供电系统和直流供电系统均相连，用于监测所述交流供电系统与所述直流供电系统的输入、输出各种实时电压电流数据以及工作环境数据，并当监测出故障信号时，驱动所述供电系统停止为所述用电设备供电。

4.如权利要求1所述的供电系统，其特征在于，所述交流供电系统包括交流供电单元以及整流电路；所述交流供电单元用于输出交流电压至所述整流电路；所述整流电路用于对接收到的交流电压进行整流并输出脉动直流电。

5.如权利要求4所述的供电系统，其特征在于，所述交流供电系统还包括第一过流保护单元；所述第一过流保护单元连接于所述交流供电单元与所述整流电路之间，用于当所述交流供电系统中的电流过大或者短路时切断所述交流供电单元与所述整流电路之间的电性连接。

6.如权利要求5所述的供电系统，其特征在于，所述整流电路包括第一二极管、第二二极管、第三二极管以及第四二极管；其中，所述第一二极管与所述第二二极管共阴极连接；所述第三二极管与所述第四二极管共阳极连接。

7.如权利要求5所述的供电系统，其特征在于，所述交流供电系统还包括第一开关电路；所述第一开关电路连接于所述第一过流保护单元与所述整流电路之间，用于当所述交流供电系统出现故障时，切断所述交流供电单元与所述整流电路之间的电性连接，进而使得所述交流供电系统停止为所述用电设备供电。

8.如权利要求1所述的供电系统，其特征在于，所述直流供电系统包括直流供电单元以及直流保护电路；所述直流供电单元用于输出直流电压；所述直流保护电路连接于所述直流供电单元与所述交流供电系统之间，所述直流保护电路用于防止直流输入反接以及防止所述交流供电系统输出的直流电进入所述直流供电单元一侧。

9.如权利要求8所述的供电系统，其特征在于，所述直流保护单元包括第五二极管；所述第五二极管的阳极与所述直流供电单元相连，所述第五二极管的阴极与所述交流供电系统连接。

10.如权利要求8所述的供电系统，其特征在于，所述直流供电系统还包括依次连接于所述直流供电单元与所述直流保护电路之间的第二过流保护单元以及第二开关电路；所述第二过流保护单元用于当所述直流供电系统中的电流过大或者短路时切断所述直流供电单元与所述第二开关电路的电性连接；所述第二开关电路用于当所述直流供电系统出现故障时，切断所述直流供电单元与所述直流保护电路之间的电性连接，进而使得所述直流供电系统停止为所述用电设备供电。