CN114301323A - 一种双向电源、双向电源的控制方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种双向电源、双向电源的控制方法,属于电力电子技术领域。其中,双向电源包括双向交直流转换电路、双向变压电路和控制电路,其中:双向交直流转换电路分别与交流源、双向变压电路连接;双向变压电路与目标设备的电压母线连接;控制电路与双向变压电路连接,用于获取双向变压电路与电压母线连接处的电参数,基于电参数,控制双向变压电路的电传输方向。本申请提供的双向电源可以将目标设备在发电工作状态时产生的电能传入交流源,不需要再为目标设备配置放电电阻、散热风扇等,能够降低目标设备的生产成本、减小目标设备的体积等。
Description
技术领域
本申请涉及电力电子技术领域,特别涉及一种双向电源、双向电源的控制方法。
背景技术
在工业生产中,一些设备可通过电机带动执行部件工作,进而实现自动化生产。但在一些特定情况下,执行部件可能会在重力等外力作用下反向运动,带动电机转动,使电机会处于发电工作状态。
例如,SCARA(Selective Compliance Assembly Robot Arm,选择顺应性装配机器手臂)机器人在工作过程中,可能会频繁的对重物进行抬起和下放。当SCARA机器人通过机器手臂抬起重物时,可通过电机驱动机器手臂以抬起重物。当SCARA机器人通过机器手臂向下放置重物时,机器手臂可能会在重力作用下向下运动,并带动电机转动,使电机处于发电工作状态,进而向外输出电能。
在相关技术中,在设备中会配置有一个较大的放电电阻,用于消耗电机在发电工作状态时产生的电能。由于放电电阻将电能转化为了热能,所以还需要为放电电阻配置散热风扇,以对放电电阻进行散热。或者还可以为配置蓄电池,用于存储电机在发电工作状态时产生的电能。但无论是为设备配置放电电阻和散热风扇、还是配置蓄电池,无疑都使设备的生产成本增高、体积增大等。
发明内容
本申请提供了一种双向电源、双向电源的控制方法,能够降低设备的生产成本、减小降低设备的体积等。相应的技术方案如下:
一方面,提供了一种双向电源,所述双向电源包括双向交直流转换电路、双向变压电路和控制电路,其中:
所述双向交直流转换电路分别与交流源、所述双向变压电路连接;
所述双向变压电路与目标设备的电压母线连接;
所述控制电路与所述双向变压电路连接,用于获取所述双向变压电路与所述电压母线连接处的电参数,基于所述电参数,控制所述双向变压电路的电传输方向。
可选的,所述电参数为电压值;
所述控制电路,用于:
当所述双向变压电路的电传输方向为第一电传输接口向第二电传输接口时,如果所述第二电传输接口的电压值大于或等于第一电压阈值,则将所述双向变压电路的电传输方向切换为所述第二电传输接口向所述第一电传输接口,其中,所述第一电传输接口是所述双向变压电路中与所述双向交直流转换电路连接的接口,所述第二电传输接口是所述双向变压电路的与所述目标设备的电压母线连接的接口;
当所述双向变压电路的电传输方向为所述第二电传输接口向所述第一电传输接口时,如果所述第二电传输接口的电压值小于或等于第二电压阈值,则将所述双向变压电路的电传输方向切换为所述第一电传输接口向所述第二电传输接口,其中,所述第一电压阈值大于所述第二电压阈值。
可选的,所述第二电压阈值为所述目标设备的工作电压。
可选的,所述电参数为电流方向;
所述控制电路,用于:
当所述双向变压电路的电传输方向为第一电传输接口向第二电传输接口时,如果所述第二电传输接口的电流方向与预设电流方向相反,则将所述电传输方向切换为所述第二电传输接口向所述第一电传输接口,其中,所述第一电传输接口是所述双向变压电路中与所述双向交直流转换电路连接的接口,所述第二电传输接口是所述双向变压电路的与所述目标设备的电压母线连接的接口;
当所述双向变压电路的电传输方向为所述第二电传输接口向所述第一电传输接口时,如果所述第二电传输接口的电流方向与所述预设电流方向相同,则将所述电传输方向切换为所述第一电传输接口向所述第二电传输接口。
可选的,所述控制电路包括检测器和处理器;
所述检测器,用于检测所述双向变压电路与所述电压母线连接处的电参数;
所述处理器,用于获取检测器检测的电参数,基于所述电参数,控制所述双向变压电路的电传输方向。
可选的,所述目标设备配置有由电机驱动的机械臂。
可选的,所述双向交直流转换电路为双向功率因数校正PFC电路。
可选的,所述双向变压电路为双向双有源电桥DAB电路。
另一方面,提供了一种双向电源的控制方法,所述双向电源包括双向交直流转换电路、双向变压电路和控制电路;
所述双向交直流转换电路分别与交流源、所述双向变压电路连接,所述双向变压电路与目标设备的电压母线连接,所述控制电路与所述双向变压电路连接;
所述方法包括:所述控制电路获取所述双向变压电路与所述电压母线连接处的电参数,基于所述电参数,控制所述双向变压电路的电传输方向。
可选的,所述电参数为电压值;
所述基于所述电参数,控制所述双向变压电路的电传输方向,包括:
当所述双向变压电路的电传输方向为第一电传输接口向第二电传输接口时,如果所述控制电路确定所述第二电传输接口的电压值大于或等于第一电压阈值,则将所述双向变压电路的电传输方向切换为所述第二电传输接口向所述第一电传输接口,其中,所述第一电传输接口是所述双向变压电路中与所述双向交直流转换电路连接的接口,所述第二电传输接口是所述双向变压电路的与所述目标设备的电压母线连接的接口;
当所述双向变压电路的电传输方向为所述第二电传输接口向所述第一电传输接口时,如果所述控制电路确定所述第二电传输接口的电压值小于或等于第二电压阈值,则将所述双向变压电路的电传输方向切换为所述第一电传输接口向所述第二电传输接口,其中,所述第一电压阈值大于所述第二电压阈值。
可选的,所述第二电压阈值为所述目标设备的工作电压。
可选的,所述电参数为电流方向;
所述基于所述电参数,控制所述双向变压电路的电传输方向,包括:
当所述双向变压电路的电传输方向为第一电传输接口向第二电传输接口时,如果所述控制电路确定所述第二电传输接口的电流方向与预设电流方向相反,则将所述电传输方向切换为所述第二电传输接口向所述第一电传输接口,其中,所述第一电传输接口是所述双向变压电路中与所述双向交直流转换电路连接的接口,所述第二电传输接口是所述双向变压电路的与所述目标设备的电压母线连接的接口;
当所述双向变压电路的电传输方向为所述第二电传输接口向所述第一电传输接口时,如果所述控制电路确定所述第二电传输接口的电流方向与所述预设电流方向相同,则将所述电传输方向切换为所述第一电传输接口向所述第二电传输接口。
可选的,所述控制电路包括检测器和处理器;
所述获取所述双向变压电路与所述电压母线连接处的电参数,包括:
所述检测器检测所述双向变压电路与所述电压母线连接处的电参数;
所述基于所述电参数,控制所述双向变压电路的电传输方向,包括:
所述处理器获取检测器检测的电参数,基于所述电参数,控制所述双向变压电路的电传输方向。
本申请实施例提供的技术方案带来的有益效果是:
本申请实施例提供的双向电源中包括双向交直流转换电路、双向变压电路和控制电路,控制电路可以根据双向变压电路与目标设备的电压母线连接处的电参数,控制双向变压电路的电传输方向。由于该连接处的电参数是与目标设备的电机的工作状态是直接相关的,这样通过检测电参数控制双向变压电路的电传输方向,可以在目标设备的电机处于发电工作状态时,将电机产生的直流电通过双向变压电路传输至双向交直流转换电路,再由双向交直流转换电路将传入的直流电转换为交流电传输至交流源。这样采用本申请就再不需要为目标设备配置放电电阻、散热风扇等,能够在降低目标设备的生产成本、减小目标设备的体积等。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案,下面将对实施例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申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例提供的一种双向电源的示意图;
图2是本申请实施例提供的一种双向电源的示意图;
图3是本申请实施例提供的一种双向电源的电路示意图。
图示说明
1、双向交直流转换电路;2、双向变压电路;3、控制电路;
11、直流接口;12、交流接口;
21、第一电传输接口;22、第二电传输接口;23、控制接口。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。
在工业生产中,一些设备可通过电机带动执行部件工作,进而实现自动化生产。但在一些特定情况下,执行部件可能会在重力等外力作用下反向运动,带动电机转动,使电机会处于发电工作状态。如此导致电机具备两种工作状态,即用电工作状态和发电工作状态。在相关技术中,当技术人员可以在设备中配置有一个较大的放电电阻,用于消耗电机在发电工作状态时产生的电能。但由于放电电阻将电能转化为了热能,所以还需要为放电电阻配置散热风扇,以对放电电阻进行散热。这样,不仅为设备增加了放电电阻,还增加了散热风扇,导致设备的生产、使用成本变高,设备的体积增大等,并且对于电机产生的电能无法充分的利用。在另一种可能的情况中,技术人员可以为设备配置蓄电池,用于存储电机在发电工作状态时产生的电能,但同样会导致设备的生产、使用成本变高,设备的体积增大等。
本申请提供了一种双向电源,该双向电源可接入交流源(如电网),可以为目标设备供电。目标设备中的电机具有用电工作状态和发电工作状态。当目标设备的电机处于用电工作状态时,双向电源可以将电网中的交流电转换为直流电,为电机供电。当目标设备的电机处于发电工作状态时,双向电源可以电机产生的直流电转换为交流电传入双向电源连接的交流源中。采用本申请可以降低生产、使用目标设备的成本,提高能源的利用率等。
下面对本申请提供的双向电源进行介绍:
图1为本申请实施例提供的一种双向电源。该双向电源包括:
双向交直流转换电路1、双向变压电路2和控制电路3,其中:双向交直流转换电路1分别与交流源、双向变压电路2连接;双向变压电路2与目标设备的电压母线连接;控制电路3与双向变压电路2连接,用于获取双向变压电路2与电压母线连接处的电参数,基于电参数,控制双向变压电路2的电传输方向。其中,电参数为电压值或电流方向。
如图1所示,双向电源可以由双向交直流转换电路1、双向变压电路2和控制电路3组成。
双向交直流转换电路1可以包括直流接口11与交流接口12,双向交直流转换电路1可以在控制电路3的控制下,将交流接口12接入的交流电转换为直流电并通过直流接口11输出,或者,将直流接口11接入的直流电转换为交流电并通过交流接口12输出。其中,交流接口12连接的交流源可以是电网。
双向变压电路2可以包括第一电传输接口21和第二电传输接口22,双向变压电路2可以在控制电路3的控制下,将第一电传输接口21传入的电流进行变压处理并传输至第二电传输接口22,或者,将第二电传输接口22传入的电流进行变压处理并传输至第一电传输接口21。其中,双向变压电路2的第一电传输接口21可以与双向交直流转换电路1中的直流接口11连接,双向变压电路2的第二电传输接口22可以与目标设备的电压母线连接。如此在目标设备的电机处于用电工作状态时,可以控制双向变压电路2将直流接口11传入的直流电进行降压处理(降至目标设备正常的工作电压),并通过第二电传输接口22传输至目标设备的电压母线,以驱动目标设备的电机转动。反之,在目标设备的电机处于发电工作状态时,可以控制双向变压电路2将从目标设备的电压母线传入的直流电进行升压处理,并通过第一电传输接口21传输至双向交直流转换电路1的直流接口,再通过双向交直流转换电路1将传入的直流电转换为交流电,通过交流接口12传入电网中。
控制电路3可以与双向交直流转换电路1的控制接口13连接(图1中未示出),并与双向变压电路2的控制接口23连接,用于实现对双向交直流转换电路1、双向变压电路2的控制。
控制电路3可通过对目标设备的电机的工作状态进行检测,以控制双向电源的电传输方向。当目标设备的电机处于用电工作状态时,双向电源需要为目标设备供电,双向变压电路2与目标设备的电压母线连接处(即第二电传输接口22)的电压值为目标设备正常的工作电压。当目标设备处于发电工作状态时,电机产生的电流通过目标设备的电压母线反向流至双向变压电路2的第二电传输接口22。如此,导致第二电传输接口22处的电流方向与目标设备处于用电工作状态时的电流方向相反,并且会将第二电传输接口22处的电压值抬高。因此,控制电路3可以通过获取第二电传输接口22处的电参数(电压值或电流方向),确定目标设备的工作状态。进而可以根据目标设备的工作状态,对双向交直流转换电路1以及双向变压电路2进行控制。
其中,需要说明的是,电机的用电工作状态可以包括电机通电后的转动状态,也可以包括电机的待机状态。当目标设备的执行部件带动电机转动时,电机可以向外发电,该电机处于发电工作状态。该目标设备配置有机械臂,该机械臂可以由电机驱动,例如该目标设备可以是SCARA机器人,对应的执行部件可以是SCARA机器人的机械臂,确定SCARA机器人的机械臂的电机可以是伺服电机。
需要说明的是,在目标设备的一个机械臂中可能具备多个电机。多个电机可以构成一个电机系统。在电机系统中可能同时存在处于用电工作状态的电机以及处于发电工作状态的电机。因此在电机系统中可以具备电能分配装置,该电能分配装置可以将发电工作状态的电机产生的电能提供给处于用电工作状态的电机。当该电机系统整体用电时,也就是该电机系统中发电工作状态的电机所产生的电能小于用电工作状态的电机需要消耗电能时,可认为该电机系统处于用电工作状态。当该电机系统整体向外发电时,也就是该电机系统中发电工作状态的电机所产生的电能大于用电工作状态的电机需要消耗电能时,可认为该电机系统处于发电工作状态。当目标设备中具备多个电机时,对于上述提到的目标设备的电机处于用电工作状态或处于发电工作状态,也可以是目标设备的电机系统处于用电工作状态或处于发电工作状态。
可见,本申请中提供的双向电源能够在目标设备的电机处于用电工作状态时,为目标设备供电,能够在目标设备的电机处于发电工作状态时,切换双向电源中的电传输方向,将电机发出的电传入电网中。如此就不再需要为目标设备配置放电电阻,更不需要为放电电阻配置散热风扇,能够在一定程度上降低目标设备的生产、使用成本,减小目标设备的体积,并可以提高能源的利用率。
在一种可能的实现方式中,当控制电路3根据双向变压电路2与目标设备的电压母线连接处的电压值确定电机的工作状态并控制双向变压电路2的电传输方向时,进一步的处理如下:
当双向变压电路2的电传输方向为第一电传输接口21向第二电传输接口22时,如果第二电传输接口22的电压值大于或等于第一电压阈值,则将双向变压电路2的电传输方向切换为第二电传输接口22向第一电传输接口21。当双向变压电路2的电传输方向为第二电传输接口22向第一电传输接口21时,如果第二电传输接口22的电压值小于或等于第二电压阈值,则将双向变压电路2的电传输方向切换为第一电传输接口21向第二电传输接口22,其中,第一电压阈值大于第二电压阈值。其中,第二电压阈值可以为目标设备的工作电压。
在实施中,当目标设备的电机处于用电工作状态时,双向变压电路2的电传输方向为第一电传输接口21传向第二电传输接口22,第二电传输接口22的电压值应该为目标设备正常的工作电压。如果目标设备的电机从用电工作状态转换为发电工作状态,由于双向变压电路2的电传输方向不能瞬间随之改变,因此在电机刚转换为发电工作状态时,双向变压电路2的电传输方向仍然为第一电传输接口21传向第二电传输接口22,第二电传输接口22的电压值仍然为目标设备的工作电压。但同时电机处于发电工作状态时,电机产生的电能会通过电压母线传输至第二电传输接口22,导致第二电传输接口22的电压(也就是第二电传输接口22与电压母线连接处的电压)升高。因此在目标设备的电机处于用电工作状态时,控制电路3可以周期性的检测第二电传输接口22的电压值,如果检测到第二电传输接口22的电压值大于或者等于第一电压阈值(第一电压阈值大于目标电机的工作电压),则说明目标设备的电机已处于发电工作状态,因此可以将双向变压电路2的电传输方向切换为第二电传输接口22向第一电传输接口21,进而将目标设备的电机产生的电传回电网。同时控制电路3可以将电机处于用电工作状态更改为处于发电工作状态。
当目标设备的电机处于发电工作状态时,双向变压电路2的电传输方向为第二电传输接口22传向第一电传输接口21,由于目标设备向外传输电能导致第二电传输接口22的电压升高,此时第二电传输接口22的电压应该大于目标设备正常的工作电压。如果目标设备的电机停止向外发电,则第二电传输接口22的电压会逐渐降低。因此在目标设备的电机处于发电工作状态时,控制电路3可以周期性的检测第二电传输接口22的电压值,如果检测到第二电传输接口22的电压值小于或等于第二电压阈值(第二电压阈值小于第一电压阈值),则说明目标设备的电机已停止发电,因此可以将双向变压电路2的电传输方向切换至第一电传输接口21向第二电传输接口22,之后可以通过第二电传输接口22为目标设备的电机供电。同时控制电路3可以将电机处于用电工作状态更改为处于用电工作状态。
其中,第一电压阈值和第二电压阈值可以由技术人员根据目标设备的工作电压设置。第二电压阈值大于第一电压阈值,第一电压阈值可以为目标设备正常的工作电压。这里,通过设置两个电压阈值,可以避免由于第二电传输接口22电压抖动引起双向变压电路2的电传输方向切换。例如,目标设备的工作电压和第一电压阈值为48V,第二电压阈值为52V。当目标设备的电机处于用电工作状态时,第二电传输接口22的电压可能会在48V左右抖动。这样即使第二电传输接口22的电压抖动到50V时,也不会切换双向变压电路2的电传输方向,能够保证电机的正常运转。
在一种可能的实现方式中,当控制电路3根据双向变压电路2与目标设备的电压母线连接处的电流方向确定电机的工作状态并控制双向变压电路2的电传输方向时,进一步的处理如下:
当双向变压电路2的电传输方向为第一电传输接口21向第二电传输接口22时,如果第二电传输接口22的电流方向与预设电流方向相反,则将电传输方向切换为第二电传输接口22向第一电传输接口21;当双向变压电路2的电传输方向为第二电传输接口22向第一电传输接口21时,如果第二电传输接口22的电流方向与预设电流方向相同,则可以将电传输方向切换为第一电传输接口21向第二电传输接口22。
其中,预设电流方向可以为目标设备处于用电工作状态时,第二电传输接口22处的电流方向。
在实施中,当目标设备的电机处于用电工作状态时,双向变压电路2的电传输方向为第一电传输接口21向第二电传输接口2,双向电源通过第二电传输接口22向目标设备提供电能,第二电传输接口22处的电流方向应该与预设电流方向相同。如果目标设备的电机从用电工作状态转换为发电工作状态,则目标设备的电机产生的直流电可以通过目标设备的电压母线传输至第二电传输接口22,并通过第二电传输接口22为双向变压电路2中的储能器件(如电容)充电,因此导致此时第二电传输接口22处的电流方向与目标设备的电机处于用电工作状态时的电流方向相反。因此在目标设备的电机处于用电工作状态时,控制电路3可以周期性的检测第二电传输接口22的电流方向,如果检测到第二电传输接口22处的电流方向与预设电流方向相反,则说明目标设备的电机已处于发电工作状态,因此可以将双向变压电路2的电传输方向切换为第二电传输接口22向第一电传输接口21,进而将目标设备的电机产生的电传回电网。同时控制电路3可以将电机处于用电工作状态更改为处于发电工作状态。需要说明的是,当电机的用电工作状态可以包括电机通电转动状态,也可以包括电机的待机状态。
当目标设备处于发电工作状态时,双向变压电路2的电传输方向为第二电传输接口22向第一电传输接口21,由于目标设备向外输出的电流会导致第二电传输接口22处的电流方向与预设电流方向相反。如果目标设备的电机从发电工作状态转换为用电工作状态,虽然双向变压电路2的电传输方向不会瞬间随之改变,但是双向变压电路2中包括的储能器件(如电容)中存储的电能会传输至目标设备,所以此时第二电传输接口22处的电流方向又会与预设电流方向相同。因此在目标设备的电机处于发电工作状态时,控制电路3可以周期性的检测第二电传输接口22的电流方向,如果控制电路3检测到第二电传输接口22处的电流方向与预设电流方向相同时,则说明目标设备的电机已停止发电,可以将双向变压电路2的电传输方向切换为第一电传输接口21向第二电传输接口22,之后可以通过第二电传输接口22为目标设备供电。同时控制电路3可以将电机处于发电工作状态更改为处于用电工作状态。
在一种可能的实现方式中,控制电路3包括检测器31和处理器32。其中,检测器31用于检测双向变压电路2与目标设备的电压母线连接处的电参数,处理器32用于获取检测器31检测的电参数,基于电参数,控制双向变压电路2的电传输方向。
如图2所示,控制电路3可以包括检测器31和处理器32。
检测器31可以用于检测电路中的电压值或电流值等,关于电流方向可以通过电流值的正负表示。例如,该检测器31可以是电压检测器或电流检测器,或者还可以是包括电压检测部件和电流检测部件的检测器等。检测器31可以根据其实现的检测功能与双向变压电路2建立连接,以实现对双向变压电路2与目标设备的电压母线连接处的电压值或电流方向的检测。检测器31与处理器32之间可以建立连接,检测器31可以将检测到的电压值、电流值或电流方向发送至处理器32。
处理器32可以是任一处理芯片,可以根据检测器31发送的电压值或电流方向等,确定目标设备的工作状态,根据目标设备的工作状态,对双向变压电路2的电传输方向进行控制。也就是,当确定目标设备的电机处于用电工作状态时,可以将双向变压电路2的电传输方向设置为第一电传输接口21向第二电传输接口22,进而为目标设备供电。当确定目标设备的电机处于发电工作状态时,可以将双向变压电路2的电传输方向设置为第二电传输接口22向第一电传输接口21,进而将电机产生的电流反向传入电网中。
在一种可能的实现方式中,双向交直流转换电路1为双向PFC(Power FactorCorrection,功率因数校正)电路,双向变压电路2为双向DAB(Dual Active Bridge,双有源电桥)电路。
如图3所示,双向交直流转换电路1为双向PFC电路,该双向PFC电路可以由一个H桥、一个电感L1和一个电容C1构成,在H桥中包括四个独立控制机的开关器件Q1-Q4,双向PFC电路的交流接口12可以接入电网,双向PFC电路的直流接口11与双向DAB电路的第一电传输接口21连接。其中,开关器件可以是金氧半场效晶体管(Metal-Oxide-SemiconductorField-Effect Transistor,MOSFET)管,开关器件Q1-Q4可认为是双向PFC电路的控制端13,控制电路3可通过控制开关器件Q1-Q4的闭合,将交流接口12流入的交流电转换为直流电,并通过直流接口11输出,或者,可以将直流接口11流入的直流电转换为交流点,并通过交流接口12输出。
双向变压电路2为双向DAB电路,该双向DAB电路可以由两个H桥、电容C2、电容C3、变压器T1以及电感L2构成,两个H桥通过变压器T1进行电气隔离。两个H桥分别包括8个开关器件S1-S8,电感L2可以在任一个H桥的中桥臂上。8个开关器件S1-S8可认为是双向DAB电路的控制端23,控制电路3可通过控制开关器件S1-S8的闭合,进而控制双向DAB电路的电传输方向。例如,当需要控制双向DAB电路的电传输方向为第一电传输接口21向第二电传输接口22时,可以先控制导通靠近第一电传输接口21的第一H桥中的开关器件,将第一电传输接口21传入的直流电传输至变压器T1,之后再控制导通靠近第二电传输接口22的第二H桥中的开关器件,进而实现将第一H桥中的直流电经过变压器传输至第二H桥。同理,当需要控制双向DAB电路的电传输方向为第二电传输接口22向第一电传输接口21时,可以先控制导通第二H桥中的开关器件,将第二电传输接口22传入的直流电传输至变压器T1,之后再控制导通第一H桥中的开关器件,进而实现将第二H桥中的直流电经过变压器传输至第一H桥。其中,控制电路3对第一H桥和第二H桥中不同开关器件的控制方式属于现有技术,此处不再进行详细介绍。
双向DAB电路的第一电传输接口21与双向PFC电路的直流接口连接,双向DAB电路的第二电传输接口22与目标设备的电压母线连接。
当目标设备的电机处于用电工作状态时,双向DAB电路的电传输方向为第一电传输接口21向第二电传输接口22,电容C3两端也就是第二电传输接口22,为目标设备正常的工作电压,例如工作电压可以为48V。如果目标设备切换到了发电工作状态,则目标设备的电机通过电压母线将电流传入第二电传输接口22,导致第二电传输接口22两端的电压升高,且导致第二电传输接口22电流方向与预设电流方向相反。则可以通过控制电路3,切换对开关器件S1-S8的控制方式,使双向DAB电路的电传输方向切换至第二电传输接口22向第一电传输接口21。如此可以将目标设备的电机产生的直流电传输至双向DAB电路,通过双向DAB电路对传入的直流电进行升压处理,并传输至双向PFC电路,再由双向PFC电路对传入的直流电转换为交流电,并传输至电网中。
当目标设备的电机处于发电工作状态时,双向DAB电路的电传输方向为第二电传输接口22传向第一电传输接口21,电容C3两端的电压大于目标设备正常的工作电压,也就是第二电传输接口22大于目标设备正常的工作电压,例如为52V。如果目标设备切换到了用电工作状态,则电容C3两端的电压会恢复至目标设备的工作电压,且导致第二电传输接口22电流方向与预设电流方向相同。则可以通过控制电路3,切换对开关器件S1-S8的控制方式,使双向DAB电路的电传输方向切换至第一电传输接口21向第二电传输接口22。如此当目标设备的电机需要供电驱动时,双向PFC电路可以将电网中的交流电转换为直流电并传至双向DAB电路,双向DAB电路可以将从双向PFC电路中传入的直流电降压至目标设备正常的工作电压,进而驱动目标设备的电机转动。
可见,本申请提供的双向电源在目标设备的电机处于发电工作状态时,可以将电机产生的电能出传入交流源中,在目标设备的电机处于用电工作状态时,可以为电机供电。并且能够实现自动识别目标设备中电机的工作状态,并根据工作状态自动切换双向电源的电传输方向,能够应对电机频繁切换工作状态的情况。如此就不需要为目标设备配置放电电阻、散热风扇等,能够在降低目标设备的生产成本、减小目标设备的体积,还能够进一步提高能源的利用。
本申请还提供了一种双向电源的控制方法,其中,双向电源包括双向交直流转换电路1、双向变压电路2和控制电路3;双向交直流转换电路1分别与交流源、双向变压电路2连接,双向变压电路2与目标设备的电压母线连接,控制电路3与双向变压电路2连接;该双向电源的控制方法包括:控制电路3获取双向变压电路2与电压母线连接处的电参数,基于电参数,控制双向变压电路2的电传输方向。
在一种可能的实现方式中,电参数可以为电压值,对于基于电参数控制双向变压电路2的电传输方向的处理,如下:
当双向变压电路2的电传输方向为第一电传输接口21向第二电传输接口22时,如果控制电路3确定第二电传输接口22的电压值大于或等于第一电压阈值,则将双向变压电路2的电传输方向切换为第二电传输接口22向第一电传输接口21,其中,第一电传输接口21是双向变压电路2的与双向交直流转换电路1连接的接口,第二电传输接口22是双向变压电路2的与目标设备的电压母线连接的接口;
当双向变压电路2的电传输方向为第二电传输接口22向第一电传输接口21时,如果控制电路3确定第二电传输接口22的电压值小于或等于第二电压阈值,则将双向变压电路2的电传输方向切换为第一电传输接口21向第二电传输接口22,其中,第一电压阈值大于第二电压阈值。
在一种可能的实现方式中,第二电压阈值为目标设备正常的工作电压。
在一种可能的实现方式中,电参数可以为电流方向,对于基于电参数控制双向变压电路2的电传输方向的处理,如下:
当双向变压电路2的电传输方向为第一电传输接口21向第二电传输接口22时,如果控制电路3确定第二电传输接口22的电流方向与预设电流方向相反,则将电传输方向切换为第二电传输接口22向第一电传输接口21,其中,第一电传输接口21是双向变压电路2的与双向交直流转换电路1连接的接口,第二电传输接口22是双向变压电路2的与目标设备的电压母线连接的接口;
当双向变压电路2的电传输方向为第二电传输接口22向第一电传输接口21时,如果控制电路3确定第二电传输接口22的电流方向与预设电流方向相同,则将电传输方向切换为第一电传输接口21向第二电传输接口22。
在一种可能的实现方式中,控制电路3包括检测器31和处理器32;获取双向变压电路2与电压母线连接处的电参数,包括:
检测器31检测双向变压电路2与电压母线连接处的电参数;
基于电参数,控制双向变压电路2的电传输方向,包括:
处理器32获取检测器31检测的电参数,基于电参数,控制双向变压电路2的电传输方向。
本申请实施例提供的双向电源中包括双向交直流转换电路、双向变压电路和控制电路,控制电路可以根据双向变压电路与目标设备的电压母线连接处的电参数,控制双向变压电路的电传输方向。由于该连接处的电参数是与目标设备的电机的工作状态是直接相关的,这样通过检测电参数控制双向变压电路的电传输方向,可以在目标设备的电机处于发电工作状态时,将电机产生的直流电通过双向变压电路传输至双向交直流转换电路,再由双向交直流转换电路将传入的直流电转换为交流电传输至交流源。这样采用本申请就再不需要为目标设备配置放电电阻、散热风扇等,能够在降低目标设备的生产成本、减小目标设备的体积等。
其中,本实施例中一种双向电源的控制方法与上述双向电源对应的实施例属于同一构思,其具体实现过程详见双向电源对应的实施例,这里不再赘述。
本申请中术语“第一”“第二”等字样用于对作用和功能基本相同的相同项或相似项进行区分,应理解,“第一”、“第二”之间不具有逻辑或时序上的依赖关系,也不对数量和执行顺序进行限定。本申请中术语“多个”的含义是指两个或两个以上。
以上所述仅为本申请的具体实施方式,并不用以限制本申请,凡在本申请的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (13)
1.一种双向电源,其特征在于,所述双向电源包括双向交直流转换电路(1)、双向变压电路(2)和控制电路(3),其中:
所述双向交直流转换电路(1)分别与交流源、所述双向变压电路(2)连接;
所述双向变压电路(2)与目标设备的电压母线连接;
所述控制电路(3)与所述双向变压电路(2)连接,用于获取所述双向变压电路(2)与所述电压母线连接处的电参数,基于所述电参数,控制所述双向变压电路(2)的电传输方向。
2.根据权利要求1所述的双向电源,其特征在于,所述电参数为电压值;
所述控制电路(3),用于:
当所述双向变压电路(2)的电传输方向为第一电传输接口(21)向第二电传输接口(22)时,如果所述第二电传输接口(22)的电压值大于或等于第一电压阈值,则将所述双向变压电路(2)的电传输方向切换为所述第二电传输接口(22)向所述第一电传输接口(21),其中,所述第一电传输接口(21)是所述双向变压电路(2)中与所述双向交直流转换电路(1)连接的接口,所述第二电传输接口(22)是所述双向变压电路(2)的与所述目标设备的电压母线连接的接口;
当所述双向变压电路(2)的电传输方向为所述第二电传输接口(22)向所述第一电传输接口(21)时,如果所述第二电传输接口(22)的电压值小于或等于第二电压阈值,则将所述双向变压电路(2)的电传输方向切换为所述第一电传输接口(21)向所述第二电传输接口(22),其中,所述第一电压阈值大于所述第二电压阈值。
3.根据权利要求2所述的双向电源,其特征在于,所述第二电压阈值为所述目标设备的工作电压。
4.根据权利要求1所述的双向电源,其特征在于,所述电参数为电流方向;
所述控制电路(3),用于:
当所述双向变压电路(2)的电传输方向为第一电传输接口(21)向第二电传输接口(22)时,如果所述第二电传输接口(22)的电流方向与预设电流方向相反,则将所述电传输方向切换为所述第二电传输接口(22)向所述第一电传输接口(21),其中,所述第一电传输接口(21)是所述双向变压电路(2)中与所述双向交直流转换电路(1)连接的接口,所述第二电传输接口(22)是所述双向变压电路(2)的与所述目标设备的电压母线连接的接口;
当所述双向变压电路(2)的电传输方向为所述第二电传输接口(22)向所述第一电传输接口(21)时,如果所述第二电传输接口(22)的电流方向与所述预设电流方向相同,则将所述电传输方向切换为所述第一电传输接口(21)向所述第二电传输接口(22)。
5.根据权利要求1所述的双向电源,其特征在于,所述控制电路(3)包括检测器(31)和处理器(32);
所述检测器(31),用于检测所述双向变压电路(2)与所述电压母线连接处的电参数;
所述处理器(32),用于获取检测器(31)检测的电参数,基于所述电参数,控制所述双向变压电路(2)的电传输方向。
6.根据权利要求1-5任一项所述的双向电源,其特征在于,所述目标设备配置有由电机驱动的机械臂。
7.根据权利要求1-5任一项所述的双向电源,其特征在于,所述双向交直流转换电路(1)为双向功率因数校正PFC电路。
8.根据权利要求1-5任一项所述的双向电源,其特征在于,所述双向变压电路(2)为双向双有源电桥DAB电路。
9.一种双向电源的控制方法,其特征在于,所述双向电源包括双向交直流转换电路(1)、双向变压电路(2)和控制电路(3);
所述双向交直流转换电路(1)分别与交流源、所述双向变压电路(2)连接,所述双向变压电路(2)与目标设备的电压母线连接,所述控制电路(3)与所述双向变压电路(2)连接;
所述方法包括:所述控制电路(3)获取所述双向变压电路(2)与所述电压母线连接处的电参数,基于所述电参数,控制所述双向变压电路(2)的电传输方向。
10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,所述电参数为电压值;
所述基于所述电参数,控制所述双向变压电路(2)的电传输方向,包括:
当所述双向变压电路(2)的电传输方向为第一电传输接口(21)向第二电传输接口(22)时,如果所述控制电路(3)确定所述第二电传输接口(22)的电压值大于或等于第一电压阈值,则将所述双向变压电路(2)的电传输方向切换为所述第二电传输接口(22)向所述第一电传输接口(21),其中,所述第一电传输接口(21)是所述双向变压电路(2)中与所述双向交直流转换电路(1)连接的接口,所述第二电传输接口(22)是所述双向变压电路(2)的与所述目标设备的电压母线连接的接口;
当所述双向变压电路(2)的电传输方向为所述第二电传输接口(22)向所述第一电传输接口(21)时,如果所述控制电路(3)确定所述第二电传输接口(22)的电压值小于或等于第二电压阈值,则将所述双向变压电路(2)的电传输方向切换为所述第一电传输接口(21)向所述第二电传输接口(22),其中,所述第一电压阈值大于所述第二电压阈值。
11.根据权利要求10所述的方法,其特征在于,所述第二电压阈值为所述目标设备的工作电压。
12.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,所述电参数为电流方向;
所述基于所述电参数,控制所述双向变压电路(2)的电传输方向,包括:
当所述双向变压电路(2)的电传输方向为第一电传输接口(21)向第二电传输接口(22)时,如果所述控制电路(3)确定所述第二电传输接口(22)的电流方向与预设电流方向相反,则将所述电传输方向切换为所述第二电传输接口(22)向所述第一电传输接口(21),其中,所述第一电传输接口(21)是所述双向变压电路(2)中与所述双向交直流转换电路(1)连接的接口,所述第二电传输接口(22)是所述双向变压电路(2)的与所述目标设备的电压母线连接的接口;
当所述双向变压电路(2)的电传输方向为所述第二电传输接口(22)向所述第一电传输接口(21)时,如果所述控制电路(3)确定所述第二电传输接口(22)的电流方向与所述预设电流方向相同,则将所述电传输方向切换为所述第一电传输接口(21)向所述第二电传输接口(22)。
13.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,所述控制电路(3)包括检测器(31)和处理器(32);
所述获取所述双向变压电路(2)与所述电压母线连接处的电参数,包括:
所述检测器(31)检测所述双向变压电路(2)与所述电压母线连接处的电参数;
所述基于所述电参数,控制所述双向变压电路(2)的电传输方向,包括:
所述处理器(32)获取检测器(31)检测的电参数,基于所述电参数,控制所述双向变压电路(2)的电传输方向。
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