CN112271813A - 多电源回路供电电路及电气系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多电源回路供电电路及电气系统，所述多电源回路供电电路包括：交流负载电路、直流负载电路、给所述交流负载电路供电的交流电源、以及给所述直流负载电路供电的直流电源，还包括连接所述交流负载电路和所述直流负载电路的转接电路；当所述交流电源故障时，所述转接电路将所述直流电源输出的直流电转换为交流电并给所述交流负载电路供电；和/或当所述直流负载电路故障时，所述转接电路将所述交流电源输出的交流电转换为直流电并给所述直流负载电路供电。与现有技术相比，本发明在减少备用电源数量的同时，能够增强电源的稳定性。

Description

多电源回路供电电路及电气系统
技术领域
本发明涉及电气系统，特别是一种多电源回路供电电路及电气系统。
背景技术
请参考图1，在电气系统设计中，若电源由单一回路供电，当该回路电源出现故障或检修时，将会导致整个系统出现瘫痪，无法正常供电。因此需要引进多个回路进线供电，提高供电电源的可靠性以及稳定性。此外，电气系统当中还存在多种电源的供电，每种电源为对应的电源类型供电，若为了提供其可靠性以及稳定性，增加同一个类别的电源种类，则需要有多个备用电源接入，投资以及成本都会很高。
若不同电源之间直接采用相互投切方式，采用变压等技术控制，进行供电，则可以提高的供电的稳定性以及可靠性，而且可以减少设备以及设备需要的安装空间、维护成本以及占地面积。
公开号为CN104410150A的专利是实现AC和DC切换的新型连续供电型服务器电源设计方法，其特征在于一个电源接口接交流市电，另一个接口接直流电，形成供电线路备份；在两个电源接口后会增加一个mini切换模块，实现AC\DC的切换；当电源正常工作时，交流市电作为主线路供电，直流电作为备电路供电；一旦交流市电断掉，切换模块会在16ms内将供电接口由AC切换到DC，由直流电继续供电。该专利无法解决多个回路以及多个不同电源规格的设备的问题。
因此，如何设计一种多电源回路供电电路及电气系统，能够在提高多电源供电的稳定性及可靠性的情况下，适用于多个回路以及多个不同电源规格的设备是业界亟待解决的技术问题。
发明内容
针对现有技术中，无法适用于多个回路以及多个不同电源规格的设备的问题，本发明提出了一种多电源回路供电电路及电气系统。
本发明的技术方案为，提出了一种多电源回路供电电路，包括：交流负载电路、直流负载电路、给所述交流负载电路供电的交流电源、以及给所述直流负载电路供电的直流电源，还包括连接所述交流负载电路和所述直流负载电路的转接电路；
当所述交流电源故障时，所述转接电路将所述直流电源输出的直流电转换为交流电并给所述交流负载电路供电；
和/或当所述直流负载电路故障时，所述转接电路将所述交流电源输出的交流电转换为直流电并给所述直流负载电路供电。
进一步，所述交流电源和所述交流负载电路之间串联有开关QF1；所述直流电源和所述直流负载电路之间串联有开关QF2；
所述开关QF1闭合时，所述交流电源给所述交流负载电路供电；所述开关QF2闭合时，所述直流电源给所述直流负载电路供电。
进一步，所述转接电路包括开关QF3、开关QF4和双向变流器AC/DC，所述开关QF3一端连接在所述开关QF1和所述交流负载电路之间，另一端连接所述双向变流器AC/DC，所述双向变流器AC/DC的另一端连接所述开关QF4，所述开关QF4的另一端连接在所述直流负载电路和所述开关QF2之间。
进一步，仅当所述开关QF3、开关QF4闭合时，所述双向变流器AC/DC启动。
进一步，所述交流电源和所述开关QF1之间设有节点A，所述直流电源和所述开关QF2之间设有节点B，所述开关QF3连接所述开关QF1和所述交流负载电路之间设有节点C，所述开关QF4连接所述开关QF2和所述直流负载电路之间设有节点D，每个节点均设有检测电流/和或电压的检测装置。
进一步，在开关QF1和开关QF2均闭合的状态下：
当节点A、C电压为零，节点B、D电压不为零，且节点A、B、C、D的电流值均小于预设值时，断开QF1、闭合开关QF3、开关QF4；
和/或当节点A、C电压为零，节点B、D电压不为零，且节点B的电流值达到预设值，节点A、C、D的电流值均小于预设值时，断开QF1，并发出预警提醒工作人员检修直流负载电路和直流电源；
和/或当节点C电压为零，节点A、B、D电压不为零时，发出预警提醒工作人员检修开关QF1；
和/或当节点B、D电压为零，节点A、C电压不为零，且节点A、B、C、D的电流值均小于预设值时，断开开关QF2、闭合开关QF3、开关QF4;
和/或当节点B、D电压为零，节点A、C电压不为零，且节点A的电流值达到预设值，节点B、C、D的电流值均小于预设值时，断开开关QF2，并发出预警提醒工作人员检修交流负载电路和交流电源；
和/或当节点D电压为零，节点A、B、C电压不为零时，发出预警提醒工作人员检修开关QF2。
进一步，所述预设值为所述多电源回路供电电路的电流保护值。
进一步，当所述开关QF1、开关QF3、开关QF4闭合，开关QF2断开时，所述双向变流器启动，并将所述交流电源流出的交流电转换为直流电给所述直流负载电路供电；
和/或当所述开关QF2、开关QF3、开关QF4闭合，开关QF1断开时，所述双向变流器启动，并将所述直流电源流出的直流电转换为交流电给所述交流负载电路供电。
进一步，在开关QF1、开关QF2、开关QF3、开关QF4均闭合的情况下：
当节点A、B、C、D电压不为零，且节点A的电流达到预设值，节点B、C、D的电流均小于预设值时，启动双向变流器AC/DC的辅助供电模式，给所述交流负载电路提供辅助供电；
和/或当节点A、B、C、C电压不为零，且节点B的电流达到预设值，节点A、C、D的电流均小于预设值时，启动双向变流器AC/DC的辅助供电模式，给所述直流负载电路提供辅助供电。
本发明还提出了一种电气系统，所述电气系统采用上述多电源回路供电电路。
与现有技术相比，本发明至少具有如下有益效果：
1、通过电源切换供电，能够减少备用电源的实用，节省成本。
2、具有两种或多种电源规格的电源切换供电，能够适用于不同电源规格的设备。
3、交流负载模块和直流负载模块可以装配多个负载，能够适用于多个回路设备的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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。
图1为现有技术中单电源及双电源供电的结构示意图；
图2为本发明多电源回路供电电路结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，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。
由此，本说明书中所指出的一个特征将用于说明本发明的一个实施方式的其中一个特征，而不是暗示本发明的每个实施方式必须具有所说明的特征。此外，应当注意的是本说明书描述了许多特征。尽管某些特征可以组合在一起以示出可能的系统设计，但是这些特征也可用于其他的未明确说明的组合。由此，除非另有说明，所说明的组合并非旨在限制。
下面结合附图以及实施例对本发明的原理及结构进行详细说明。
请参考图2，本发明提出了一种多电源回路供电电路，其包括交流负载电路、直流负载电路，以及和交流负载电路连接的交流电源，和直流负载电路连接的直流电源，以及连接交流负载电路和直流负载电路的转接电路，其中，转接电路用于在一电路故障时，将另一电路的电流转接到故障电路并为其供电，具体的，当交流电源发生故障时，转接电路将直流电源输出的直流电转换为交流电，并给交流负载电路供电，当直流负载带你路发生故障时，转接电路将交流电源输出的交流电转换为直流电，并给直流负载电路供电。
具体的，交流负载电路和交流电源之间串联有开关QF1，直流负载电路和直流电源之间串联有开关QF2，，当开关QF1闭合时，交流电源给交流负载电路供电，当开关QF2闭合时，直流电源给直流负载电路供电。
转接电路包括双向变流器AC/DC、开关QF3、开关QF4，开关QF3一端连接在开关QF1和交流负载电路之间，另一端连接双向变流器AC/DC，双向变流器AC/DC的另一端连接开关QF4，开关QF4的另一端连接在开关QF2和直流负载电路之间。
其中，双向变流器只有在开关QF3和开关QF4同时闭合时启动，当交流电源发生故障时，断开开关QF1，闭合开关QF2、开关QF3、开关QF4，双向变流器启动，并将直流电源流出的直流电转换为交流给交流负载电路供电，当直流电源发生故障时，断开开关QF2，闭合开关QF1、开关QF3、开关QF4，双向变流器启动，并将交流电源输出的交流电转换为直流电并给直流负载电路供电。
在交流电源和开关QF1之间设有节点A，直流电源和开关QF2之间设有节点B，开关QF3连接开关QF1和交流负载电路之间设有节点C，开关QF4连接开关QF2和直流负载电路之间设有节点D，每个节点处均设有检测电流和/或电压的装置。
具体的，在开关QF1和开关QF2均闭合的状态下：
当节点A、C电压为零，节点B、D电压不为零，且节点A、B、C、D的电流均小于预设值时，断开开关QF1，闭合开关QF2、开关QF3、开关QF4。
此时可以判断为A点回路电源供电异常，可能是给该部分供电的变电站异常或线路异常，导致该部分回路没有电源。断开开关QF1，闭合开关QF2、开关QF3、开关QF4后，双向变流器AC/DC启动，直流电源流出的电流能够流入到双向变流器AC/DC，双向变流器接收到直流电源流出的电流后转换为交流电并给交流负载电路供电。
当节点A、C电压为零，节点B、D电压不为零，且节点B的电流值达到预设值，节点A、C、D的电流值均小于预设时，断开开关QF1，并发出预警提醒工作人员检修交流负载电路和交流电源。
此时判断为A电路电源供电异常，可能是给该部分供电的变电站异常或线路异常，导致该部分回路没有电源，需要工作人员确认后才启动双向变流器AC/DC。此时由于节点B处的电流达到预设值，如果再启动双向变流器，就会执行保护动作，不然整个电路都会烧坏。需提醒维护人员确认后再启动双向变流器AC/DC。
当节点C电压为零，节点A、B、D的电压不为零时，发出预警提醒工作人员检修开关QF1。
此时判断为开关QF1异常，或者该回路线路有问题，或者C点以下设备短路导致QF1跳闸，需要检测维护。
当节点B、D电压为零，节点A、C电压不为零，且节点A、B、C、D的电流值均小于预设值时，断开开关QF2，闭合开关QF1、开关QF3、开关QF4。
此时判断为B点回路电源供电异常，可能是给该部分供电的变电站异常或线路异常，导致该部分回路没有电源。断开开关QF2，闭合开关QF1、QF3、开关QF4后，双向变流器AC/DC启动，交流电源流出的电流能够流入到双向变流器AC/DC，双向变流器接收到交流电源流出的电流后转换为直流电并给直流负载电路供电。
当节点B、D电压为零，节点A、C电压不为零，且节点A的电流值达到预设值，节点B、C、D的电流值均小于预设值时，断开开关QF2，并发出预警提醒工作人员检修直流负载电路和直流电源。
此时判断为B电路电源供电异常，可能是给该部分供电的变电站异常或线路异常，导致该部分回路没有电源，需要工作人员确认后才启动双向变流器AC/DC。此时由于节点A处的电流达到预设值，如果再启动双向变流器，就会执行保护动作，不然整个电路都会烧坏。需提醒维护人员确认后再启动双向变流器AC/DC。
当节点D电压为零，节点A、B、C电压不为零，发出预警提醒工作人员检修开关QF2。
此时判断为开关QF2异常，或者该回路线路有问题，或者D点以下设备短路导致QF2跳闸，需要检测维护。
其中，预设值为多电源回路供电电路的电流保护值，也可以设置为略小于保护值。
在开关QF1、开关QF2、开关QF3、开关QF4均闭合的情况下，当节点A、B、C、D电压不为零，且节点A的电流达到预设值，节点B、C、D的电流均小于预设值时，启动双向变流器AC/DC的辅助供电模式，给所述交流负载电路提供辅助供电；
此时判断为电路中需要的功率变大了，此时电路中的电流已经接近保护值了，这时候再投入设备，很有可能执行保护动作。而开启变流器辅助供电模式，则增加的设备功率由变流器提供，变流器可以承担一部分功率（电流）， A点的功率（电流）不会再增加，不会出现保护动作。
当节点A、B、C、D电压不为零，且节点B的电流达到预设值，节点A、C、D的电流均小于预设值时，启动双向变流器AC/DC的辅助供电模式，给所述直流负载电路提供辅助供电。
此时电路中的电流已经接近保护值了，这时候再投入设备，很有可能保护动作。而开启变流器辅助供电模式，则增加的设备功率有变流器提供，变流器可以承担一部分功率（电流）， B点的功率（电流）不会再增加，不会出现保护动作。
以上描述为2个电源的控制策略以及控制方式，也适合3个及以上的两两进行扩展的更多个回路。
本发明还提出了一种电气系统，所述电气系统采用上述多电源回路供电电路。
与现有技术相比，本发明不用在每条回路中均增加备用电源防止断电，可以直接在电路发生故障断电时，通过第二回路中的电源供电，节约了备用电源的使用，降低了成本，同时，两种电源规格可以不同，能够适用于不同规格的设备，直流负载模块和交流负载模块可以接多个设备，能够适用于多个设备回路。
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)

1.一种多电源回路供电电路，包括：交流负载电路、直流负载电路、给所述交流负载电路供电的交流电源、以及给所述直流负载电路供电的直流电源，其特征在于：还包括连接所述交流负载电路和所述直流负载电路的转接电路；
当所述交流电源故障时，所述转接电路将所述直流电源输出的直流电转换为交流电并给所述交流负载电路供电；
和/或当所述直流负载电路故障时，所述转接电路将所述交流电源输出的交流电转换为直流电并给所述直流负载电路供电。
2.如权利要求1所述的多电源回路供电电路，其特征在于，所述交流电源和所述交流负载电路之间串联有开关QF1；所述直流电源和所述直流负载电路之间串联有开关QF2；
所述开关QF1闭合时，所述交流电源给所述交流负载电路供电；所述开关QF2闭合时，所述直流电源给所述直流负载电路供电。
3.如权利要求2所述的多电源回路供电电路，其特征在于，所述转接电路包括开关QF3、开关QF4和双向变流器AC/DC，所述开关QF3一端连接在所述开关QF1和所述交流负载电路之间，另一端连接所述双向变流器AC/DC，所述双向变流器AC/DC的另一端连接所述开关QF4，所述开关QF4的另一端连接在所述直流负载电路和所述开关QF2之间。
4.如权利要求3所述的多电源回路供电电路，其特征在于，仅当所述开关QF3、开关QF4闭合时，所述双向变流器AC/DC启动。
5.如权利要求3所述的多电源回路供电电路，其特征在于，所述交流电源和所述开关QF1之间设有节点A，所述直流电源和所述开关QF2之间设有节点B，所述开关QF3连接所述开关QF1和所述交流负载电路之间设有节点C，所述开关QF4连接所述开关QF2和所述直流负载电路之间设有节点D，每个节点均设有检测电流/和或电压的检测装置。
6.如权利要求5所述的多电源回路供电电路，其特征在于，在开关QF1和开关QF2均闭合的状态下：
当节点A、C电压为零，节点B、D电压不为零，且节点A、B、C、D的电流值均小于预设值时，断开QF1、闭合开关QF3、开关QF4；
和/或当节点A、C电压为零，节点B、D电压不为零，且节点B的电流值达到预设值，节点A、C、D的电流值均小于预设值时，断开QF1，并发出预警提醒工作人员检修直流负载电路和直流电源；
和/或当节点C电压为零，节点A、B、D电压不为零时，发出预警提醒工作人员检修开关QF1；
和/或当节点B、D电压为零，节点A、C电压不为零，且节点A、B、C、D的电流值均小于预设值时，断开开关QF2、闭合开关QF3、开关QF4;
和/或当节点B、D电压为零，节点A、C电压不为零，且节点A的电流值达到预设值，节点B、C、D的电流值均小于预设值时，断开开关QF2，并发出预警提醒工作人员检修交流负载电路和交流电源；
和/或当节点D电压为零，节点A、B、C电压不为零时，发出预警提醒工作人员检修开关QF2。
7.如权利要求6所述的多电源回路供电电路，其特征在于，所述预设值为所述多电源回路供电电路的电流保护值。
8.如权利要求6所述的多电源回路供电电路，其特征在于，当所述开关QF1、
开关QF3、开关QF4闭合，开关QF2断开时，所述双向变流器启动，并将所述交流电源流出的交流电转换为直流电给所述直流负载电路供电；
和/或当所述开关QF2、开关QF3、开关QF4闭合，开关QF1断开时，所述双向变流器启动，并将所述直流电源流出的直流电转换为交流电给所述交流负载电路供电。
9.如权利要求4所述的多电源回路供电电路，其特征在于，在开关QF1、开关QF2、开关QF3、开关QF4均闭合的情况下：
当节点A、B、C、D电压不为零，且节点A的电流达到预设值，节点B、C、D的电流均小于预设值时，启动双向变流器AC/DC的辅助供电模式，给所述交流负载电路提供辅助供电；
和/或当节点A、B、C、C电压不为零，且节点B的电流达到预设值，节点A、C、D的电流均小于预设值时，启动双向变流器AC/DC的辅助供电模式，给所述直流负载电路提供辅助供电。
10.一种电气系统，其特征在于，所述电气系统采用如权利要求1至9任意一项权利要求所述的多电源回路供电电路。
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