CN112583108A - 一种整流电源设备冗余供电系统 - Google Patents

一种整流电源设备冗余供电系统 Download PDF

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CN112583108A CN202011511772.3A CN202011511772A CN112583108A CN 112583108 A CN112583108 A CN 112583108A CN 202011511772 A CN202011511772 A CN 202011511772A CN 112583108 A CN112583108 A CN 112583108A
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Abstract

本发明公开了一种整流电源设备冗余供电系统，包括整流电源设备、AC/DC供电模块、DC/DC供电模块；所述整流电源设备包括主电路模块和控制电路模块；所述主电路模块的直流侧设置有储能元件；所述控制电路模块与整流电源设备主电路模块电性连接；所述AC/DC供电模块、DC/DC供电模块用于向控制电路模块供电，所述AC/DC供电模块的输出电压低于DC/DC供电模块。本发明的供电系统发生断电时，控制电路模块用电的断开晚于主电路模块、具有冗余供电功能、在电源设备关机后可以通过DC/DC供电模块快速释放存储在储能元件中的能量，提升了整流电源设备的用电安全。

Description

一种整流电源设备冗余供电系统
技术领域
本发明涉及电源控制领域，具体是一种整流电源设备冗余供电系统。
背景技术
随着智能电网的迅猛发展，用户侧对电能质量的提出了更高的要求。以低压有源电力滤波器(APF)为代表的一系列整流电源设备由于具有高度可控性和快速响应性，能对频率和幅值都变化的谐波及无功电流进行动态跟踪补偿，因而越来越得到了广泛应用。
装配了APF产品的场合，如果APF突然发生故障，会造成电网电压的突变甚至会导致跳闸、火灾等，所以APF产品的可靠性和安全性至关重要。
为了提高功率密度及降低损耗，当前主流APF产品均采用I型三电平结构拓扑，这种拓扑结构在APF装置断电时要求以IGBT为主的主开关管必须严格依照先后顺序依次关断外管和内管，否则容易导致IGBT损坏，从而造成产品损坏、跳闸、火灾等非常严重的后果。为了保证关断逻辑顺序，控制电路的供电要尽可能地晚于功率用电断开，这样软件可以有足够的时间反应，并在IGBT驱动电路仍在供电时按顺序成功关断外、内管；同时可以从容地记录断电时的工作状态、波形，并完成相关的保护逻辑动作、警报显示和通信数据上传。为了实现以上目标，需要有绝对可靠的控制电路辅助电源供电系统。
当前主流APF产品的辅助电源一般采用交流输入(AC/DC)的开关电源结构，输入侧并在APF产品内部的AC输入端中，交流输入的辅助电源在装置断电后也会不再工作，无法保证控制电路晚于主功率系统断电。AC输入的辅助电源同时还容易带来额外的谐波，还有可能造成三相电流的不平衡。所以为了装置的绝对可靠，需要更为可靠的辅助电源供电方案。
另一方面，APF在输出谐波或无功电流时，需要在直流侧装配大容量的储能元件用于稳定直流电压电流、能量转换，由于储能量大，在APF停机后，一般直流侧的电能需要长时间才能自然释放完，容易带来安全隐患。为了快速放电，很多APF产品被迫在内部加入额外的放电回路，带来了额外的损耗。
发明内容
本发明的目的在于提出一种应用于APF等整流电源设备的冗余供电系统方案，由一路AC/DC和一路DC/DC辅助供电模块组合进行冗余供电，进一步地辅以电压监测模块，确保装置发生断电(电网故障、用户人为断电或产品内部故障等原因造成)时，控制电路模块用电的断开晚于主电路模块，实现可靠、安全地供电，以解决现有技术中存在的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种一种整流电源设备冗余供电系统，包括整流电源设备、AC/DC供电模块、DC/DC供电模块；
所述整流电源设备包括主电路模块和控制电路模块；所述整流电源设备用于将交流电源的电信号转换为直流电信号输出；
所述主电路模块的直流侧设置有储能元件，所述储能元件用于稳定电压或者稳定电流；所述控制电路模块与整流电源设备主电路模块电性连接，用于控制主电路模块的信号输出；
所述AC/DC供电模块的输入端与主电路模块的交流侧输入端电连接；所述DC/DC供电模块的输入端分别与所述储能电容的两端电连接；所述AC/DC供电模块和DC/DC供电模块的输出端分别与一个二极管电连接后并联，再与控制电路模块电连接；所述AC/DC供电模块、DC/DC供电模块用于向控制电路模块供电，AC/DC供电模块或者DC/DC供电模块发生故障时，另一者能够立即支撑控制电路模块的供电；所述AC/DC供电模块的输出电压低于DC/DC供电模块，其目的在于，使DC/DC供电模块工作时AC/DC供电模块处于空载运行状态。
较佳地，所述整流电源设备冗余供电系统还包括两个电压监测模块；所述电压监测模块分别与AC/DC供电模块的输出端、DC/DC供电模块的输出端电连接；所述电压监测模块与控制电路模块电连接；所述电压监测模块用于监测AC/DC供电模块、DC/DC供电模块的输出电压信号并且在欠压时将故障信号传输至控制电路模块，其目的在于，AC/DC供电模块或者DC/DC供电模块出现故障后，所述控制电路模块可以及时发出故障信号，提示更换故障的模块。
较佳地，所述储能元件为储能电容，以减少电能损耗。
进一步地，所述整流电源设备是低压有源电力滤波器(APF)、低压静止无功发生器(SVG)、光伏逆变器、不间断电源(UPS)、充电桩电源模块、PFC整流器中的一种。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明中整流电源设备主电路模块的储能元件与DC/DC供电模块构成放电回路，使得装置发生断电时，控制电路模块用电的断开晚于主电路模块，保证了整流电源设备的使用安全；
(2)本发明具有冗余供电功能，AC/DC供电模块或者DC/DC供电模块发生故障时，另一者仍可正常供电，不会影响整流电源设备的正常工作。
(3)本发明在电源设备关机后可以通过DC/DC供电模块快速释放存储在储能元件中的能量；
(4)本发明通过电压监测模块监测AC/DC供电模块和DC/DC供电模块的输出电压，在模块出现故障时可以及时发出警示，进一步保证了用电安全。
附图说明
图1为本发明的一个实施例的电路示意图。
图中：1、主电路模块；2、控制电路模块；3、储能元件；4、AC/DC供电模块；5、DC/DC供电模块；6、电压监测模块。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1示出了本实施例的电路结构，包括整流电源设备、AC/DC供电模块4、DC/DC供电模块5；
所述整流电源设备包括主电路模块1和控制电路模块2；所述整流电源设备用于将交流电源的电信号转换为直流电信号输出；
所述主电路模块1的直流侧设置有储能元件3，所述储能元件3用于稳定电压或者稳定电流；所述控制电路模块2与整流电源设备主电路模块1电性连接，用于控制主电路模块1的信号输出；
所述AC/DC供电模块4的输入端与主电路模块1的交流侧输入端电连接；所述DC/DC供电模块5的输入端分别与所述储能电容的两端电连接；所述AC/DC供电模块4和DC/DC供电模块5的输出端分别与一个二极管电连接后并联，再与控制电路模块2电连接；所述AC/DC供电模块4、DC/DC供电模块5用于向控制电路模块2供电，AC/DC供电模块4或者DC/DC供电模块5发生故障时，另一者能够立即支撑控制电路模块2的供电；所述AC/DC供电模块4的输出电压低于DC/DC供电模块5，本领域技术人员可以根据控制电路模块2的需要设置该输出电压。
较佳地，在本实施例中，所述整流电源设备冗余供电系统还包括两个电压监测模块6；所述电压监测模块6分别与AC/DC供电模块4的输出端、DC/DC供电模块5的输出端电连接；所述电压监测模块6与控制电路模块2电连接；所述电压监测模块6用于监测AC/DC供电模块4、DC/DC供电模块5的输出电压信号并且在欠压时将故障信号传输至控制电路模块2。
较佳地，在本实施例中，所述储能元件3为储能电容，以减少电能损耗。
本实施例中，所述整流电源设备是低压有源电力滤波器(APF)；在其他的实施例中，所述整流电源设备也可以是低压静止无功发生器(SVG)、光伏逆变器、不间断电源(UPS)、充电桩电源模块、PFC整流器中的一种。
运行时，AC/DC供电模块4的输入来自APF的交流电网输入端，DC/DC供电模块5的输入来自APF直流母线；AC/DC供电模块4的输出电压略小于DC/DC供电模块5的输出电压。APF刚接入电网时，AC/DC供电模块4先投入工作，给控制电路模块2供电；APF启动后开始给储能元件3充电，然后DC/DC供电模块5投入工作；而DC/DC供电模块5的输出电压高于AC/DC供电模块4的输出电压，因此，转而由DC/DC供电模块5给控制电路模块2供电，AC/DC供电模块4处于空载状态。在发生断电时，AC/DC供电模块4的输入与APF的交流电网输入端一同断电，但是储能元件3中储存的电能尚未释放，因此DC/DC供电模块5继续向控制电路模块2供电直到储能元件3中储存的电能释放完全，从而保证了整流电源设备的使用安全。
正常工作过程中，AC/DC供电模块4处于空载从而其故障不影响APF正常工作；而若DC/DC供电模块5出现故障，则AC/DC供电模块4可立即投入工作继续向控制电路模块2供电，从而也不会影响APF正常工作。电压监测模块6监测到AC/DC供电模块4或者DC/DC供电模块5输出欠压时，会将对应的故障信号发给控制电路模块2，警示及时更换故障模块。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (9)

1.一种整流电源设备冗余供电系统，其特征在于，包括整流电源设备、AC/DC供电模块、DC/DC供电模块；
所述整流电源设备包括主电路模块和控制电路模块；所述整流电源设备用于将交流电源的电信号转换为直流电信号输出；
所述主电路模块的直流侧设置有储能元件，所述储能元件用于稳定电压或者稳定电流；所述控制电路模块与整流电源设备主电路模块电性连接，用于控制主电路模块的信号输出；
所述AC/DC供电模块的输入端与主电路模块的交流侧输入端电连接；所述DC/DC供电模块的输入端分别与所述储能元件的两端电连接；所述AC/DC供电模块和DC/DC供电模块的输出端分别与一个二极管电连接后并联，再与控制电路模块电连接；所述AC/DC供电模块、DC/DC供电模块用于向控制电路模块供电，所述AC/DC供电模块的输出电压低于DC/DC供电模块。
2.根据权利要求1所述的整流电源设备冗余供电系统，其特征在于，还包括两个电压监测模块；所述电压监测模块分别与AC/DC供电模块的输出端、DC/DC供电模块的输出端电连接；所述电压监测模块与控制电路模块电连接；所述电压监测模块用于监测AC/DC供电模块、DC/DC供电模块的输出电压信号并且在欠压时将故障信号传输至控制电路模块。
3.根据权利要求1所述的整流电源设备冗余供电系统，其特征在于，所述储能元件为储能电容。
4.根据权利要求1所述的整流电源设备冗余供电系统，其特征在于，所述整流电源设备为低压有源电力滤波器。
5.根据权利要求1所述的整流电源设备冗余供电系统，其特征在于，所述整流电源设备为低压静止无功发生器。
6.根据权利要求1所述的整流电源设备冗余供电系统，其特征在于，所述整流电源设备为光伏逆变器。
7.根据权利要求1所述的整流电源设备冗余供电系统，其特征在于，所述整流电源设备为不间断电源。
8.根据权利要求1所述的整流电源设备冗余供电系统，其特征在于，所述整流电源设备为充电桩电源模块。
9.根据权利要求1所述的整流电源设备冗余供电系统，其特征在于，所述整流电源设备为PFC整流器。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115764920A (zh) * 2023-01-09 2023-03-07 杭州得诚电力科技股份有限公司 静止无功发生器、静止无功发生器的控制方法及控制模块

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