CN113315370A - 一种智能自适应直流适配器 - Google Patents

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王议锋
陈博
陈梦颖
韩富强
侯宇琦
陈庆
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Tianjin University
State Grid Jiangsu Electric Power Co Ltd
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Tianjin University
State Grid Jiangsu Electric Power Co Ltd
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    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
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    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
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Abstract

本发明公开了一种智能自适应直流适配器，包括直流输入(1)、DC/DC电力电子变换电路(2)、前面板(3)和直流输出端口(4)，其中：所述直流输入(1)为特定幅值的直流电，所述DC/DC电力电子变换电路根据特定的算法和输出电压调节方法自动调整输出电压波形与幅值、进行输出电压微调，从而实现输入电压变换至负载所需要的电压，保证用电负荷运行在最佳输入电压，完成负载适配，提升供电/用电系统效率；所述直流输出端口(4)设置于所述前面板(3)上。与现有技术相比，本发明解决了直流用电环境缺乏，特别是低压直流等级繁多，适配困难等问题；能够自适应适配所接入负载，调整负载至最佳输入电压，以及可同时接入一个或多个直流负荷。

Description

一种智能自适应直流适配器
技术领域
本发明涉及智能用电、直流适配与自适应适配技术领域，具体涉及一种可自动识别负载、自适应负载所需电压、可同时接入多个负载的直流适配器。
背景技术
近年来，随着科技进步带来了分布式发电技术和产业的不断发展，直流用电设备越来越得到广泛的应用，使得直流配用电技术拥有良好的发展前景与应用空间。相关现有技术存在的问题是：直流用电器电压等级繁多，特别是低压直流用电设备所需电压等级与功率等级往往差异较大。
传统的交流适配器往往只能提供一种或几种恒定的电压输出值，当有多个电压输出时需要特定的通讯机制来确定负载电压，这样极大地限制了适配器的适用范围和智能化程度，并且会导致用电设备的生产厂家通常需要配套专门的适配器进行电压和功率变换才能保证用电设备正常工作，种类繁杂的适配器增加了电子产品需附加适配器的成本，造成极大的资源浪费，还会给用户带来极大的不便。
发明内容
针对要解决的技术问题，本发明提出了一种智能自适应直流适配器，通过改变输出电压波形和幅值、测量输出电压、电流波形，从电流响应和阻抗分析等方面来自动识别负载类型。
本发明的一种智能自适应直流适配器采用以下的技术方案来实现：
一种智能自适应直流适配器，该传感器包括直流输入1、DC/DC电力电子变换电路2、前面板3和直流输出端口4，其中：所述直流输入1为特定幅值的直流电，所述DC/DC电力电子变换电路2具有由Buck电路、Boost电路、Buck-boost电路、DAB电路、LLC电路、CLLC电路以及相关衍生电路构成的拓扑结构；所述DC/DC电力电子变换电路2根据自适应适配方法实现输出电压调节，自动调整输出电压波形与幅值、进行输出电压微调，实现输入电压变换至负载所需要的电压，保证用电负荷运行在最佳输入电压，完成负载适配，提升供电/用电系统效率；所述直流输出端口4设置于所述前面板3上，用于同时给一个或多个直流负载提供所需要的电压与功率。
与现有技术相比，本发明解决了直流用电环境缺乏，特别是低压直流等级繁多，适配困难等问题；能够自适应适配所接入负载，调整负载至最佳输入电压，以及可同时接入1个或多个直流负荷。
附图说明
图1是本发明的智能自适应直流适配器结构图；
图2是本发明的智能自适应直流适配器实施例及其安装方式示意图；
图3是自适应控制原理图。
附图标记：
1、直流输入，2、DC/DC电力电子变换电路，3、前面板，4、直流输出端口。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细描述。
如图1所示，是本发明的智能自适应直流适配器结构图。该适配器包括直流输入1、DC/DC电力电子变换电路2、前面板3和直流输出端口4。其中，所述直流输入1为特定幅值的直流电，所述电子变换电路为包含Buck电路、Boost电路、Buck-boost电路、DAB电路、LLC电路、CLLC电路以及相关衍生电路结构的拓扑结构。所述DC/DC电力电子变换电路根据自适应适配方法实现输出电压调节，自动调整输出电压波形与幅值、进行输出电压微调，从而实现输入电压变换至负载所需要的电压，保证用电负荷运行在最佳输入电压，完成负载适配，提升供电/用电系统效率。所述直流输出端口4设置于所述前面板上，能够同时给一个或多个直流负载(或直流用电设备)提供所需要的电压与功率，直流输出端口可以是USB等可用的直流插座。由此实现了一种具有负载自动识别、电压自适应适配和多个输出端口的智能直流适配器。直流输出端口4数量可以为一个或多个。
两种自适应适配方法分别详述如下：
(1)自适应适配方法一：通过频率和占空比的协调控制，使得适配器输出电压从低向高增长或者按照特定幅值(如3.3V、5V、9V、12V、15V、18V、20V、24V、36V、48V等)变化，当达到所需工作电压时，通过判断负载电流幅值和波形变化来确定负载已经正常工作，从而实现自动寻找负载(或直流用电设备)所需要的适配电压；
(2)自适应适配方法二：适配器输出电压可以在直流输入的基础上叠加特定波形的窄脉冲，并检测其输出电流响应波形，结合输出电流波形的变化情况与利用自适应适配方法一确定的负载所需要的适配电压，来判断出负载的类型(若电流与电压一致出现窄脉冲，确定为阻性负载；若电流未发生突变与电压存在较大相角差则为感性负载)，并根据功率状况进一步优化负载的适配电压，使其达到更优的工作效率。
如图2所示，是本发明的智能自适应直流适配器实施例及其安装方式示意图。该实施例是另外一种可能的智能自适应直流适配器实施例及其安装方式示意图，采用标准或非标准的底盒，入墙安装。底盒采用易于散热的铁盒等，方便散热和接地保护，同时前面板上具有一个或多个直流输出端口，直流输出端口类型可以是USB或圆孔型等各种可用的直流插座。
本发明的智能自适应直流适配器可能的结构除了如图1所示的形式以外，还可以以安全且能够散热的任意形式存在。
本发明的智能自适应直流适配器针对直流负荷，特别是小功率(如小于1kW)直流用电设备；输出电压能够从低向高增长，或者按照特定波形变化，从而自动寻找负载(或直流用电设备)所需要的输入电压；输出电压可以在直流的基础上叠加特定波形的窄脉冲，并检测其输出电流响应波形，结合所需要的适配电压，来判断出负载的类型；
应当理解的是，上述针对具体实施例的描述不能理解为对本发明专利保护范围的限制，本发明的专利保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (3)

1.一种智能自适应直流适配器，其特征在于，该传感器包括直流输入(1)、DC/DC电力电子变换电路(2)、前面板(3)和直流输出端口(4)，其中：所述直流输入(1)为特定幅值的直流电，所述DC/DC电力电子变换电路(2)具有由Buck电路、Boost电路、Buck-boost电路、DAB电路、LLC电路、CLLC电路以及相关衍生电路构成的拓扑结构；所述DC/DC电力电子变换电路(2)根据自适应适配方法实现输出电压调节，自动调整输出电压波形与幅值、进行输出电压微调，实现输入电压变换至负载所需要的电压，保证用电负荷运行在最佳输入电压，完成负载适配，提升供电/用电系统效率；所述直流输出端口(4)设置于所述前面板(3)上，用于同时给一个或多个直流负载提供所需要的电压与功率。
2.如权利要求1所述的一种智能自适应直流适配器，其特征在于，多输出端口根据拓扑具体输出并联数和功率数决定。
3.如权利要求1所述的一种智能自适应直流适配器，其特征在于，所述自适应适配方法在自适应适配方法一和自适应适配方法二中选择其中之一实现输出电压调节；
所述自适应适配方法一：通过频率和占空比的协调控制，使得适配器输出电压从低向高增长或者按照特定幅值变化，当达到所需工作电压时，通过判断负载电流幅值和波形变化来确定负载已经正常工作，从而实现自动寻找负载所需要的适配电压；
所述自适应适配方法二：适配器输出电压在直流输入的基础上叠加特定波形的窄脉冲，并检测其输出电流响应波形，结合输出电流波形的变化情况与利用自适应适配方法一确定的负载所需要的适配电压，来判断出负载的类型：若电流与电压一致出现窄脉冲，确定为阻性负载；若电流未发生突变与电压存在较大相角差则为感性负载，并根据功率状况进一步优化负载的适配电压，使其达到更优的工作效率。
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