CN116599339A - 一种选配电路及电力终端系统 - Google Patents

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CN116599339A CN202310466246.7A CN202310466246A CN116599339A CN 116599339 A CN116599339 A CN 116599339A CN 202310466246 A CN202310466246 A CN 202310466246A CN 116599339 A CN116599339 A CN 116599339A
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alternating current
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裘炜韬
叶孟军
冯丹荣
戴银斌
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Abstract

本发明提供了一种选配电路及电力终端系统，涉及电力系统技术领域；构建一种选配电路，该选配电路包括依次连接的整流单元、填谷单元、选配单元；其中选配单元包含第一工作模式以及第二工作模式；当选配单元处于第一工作模式时，交流电源依次通过整流单元、填谷单元；当选配单元处于第二工作模式时，交流电源仅通过所述整流单元；整流单元用于对交流电源进行整流，填谷单元用于根据整流后的交流电源的幅度，调整所述负载单元的输入。本申请文件可在提高电力终端功率因数的基础上，提高电力终端系统的EMI效果，并有效滤除差模干扰，防止高频开关噪声的干扰；且该选配电路成本低，通透性好，可适应不同市场需求。

Description

一种选配电路及电力终端系统
技术领域
本发明涉及电力系统技术领域，具体而言，涉及一种选配电路及电力终端系统。
背景技术
随着电力终端技术规范的不断更新，电力终端的功能越来越多，对其功率因数和EMI效果也有着更严格的要求。
目前电力终端常见的技术方案是三相交流电压经过整流桥、差模电感和高压电容，为后端开关电源提供能量。但高压电容会使得电流相位超前于电压相位，使得交流输入电流产生严重失真，导致视在功率偏大，从而降低电力终端系统的功率因数，无法达到终端性能中对于功率因数的高分要求。
进一步地，为提升电力终端的性能，需要在提升功率因数的同时保证EMI性能，但随着功率因数优化，会导致终端成本增加，因此目前的电力终端系统缺乏一种可兼容市场且成本可控的适配方案。
发明内容
本发明提供了一种选配电路及电力终端系统，在提高电力终端系统功率因素的基础上，提供一种可选配的电路方案，降低终端系统成本，改善EMI性能。
本发明的实施例可以这样实现：
一方面，本申请实施例提供一种选配电路，应用于电力终端系统，所述电力终端系统包括交流电源及负载单元，所述选配电路包括依次连接的整流单元、填谷单元、选配单元；
其中，所述选配单元包含第一工作模式以及第二工作模式；
所述填谷单元包含第一闭合回路、第二闭合回路；
当所述选配单元处于第一工作模式时，所述交流电源依次通过所述整流单元、所述填谷单元；所述整流单元用于对所述交流电源进行整流，所述填谷单元用于根据整流后的交流电源的幅度，分别利用所述第一闭合回路、所述第二闭合回路调整所述负载单元的输入；
当处于第一闭合回路时，整流后的交流电源作为所述填谷单元、所述负载单元的输入电压；
当处于第二闭合回路时，所述填谷单元的输出电压作为所述负载单元的输入电压；
当所述选配单元处于第二工作模式时，所述交流电源仅通过所述整流单元；所述整流单元用于对所述交流电源进行整流，并将整流后的交流电源直接作为所述负载单元的输入电压。
优选地，所述选配电路还包括降噪单元；
所述降噪单元的输入端与所述整流单元的输出端连接，所述降噪单元的输出端与所述填谷单元的输入端连接。
优选地，所述降噪单元包括第一电容(C2)、第一差模电感(L1)以及第二差模电感(L2)；
其中，所述第一差模电感(L1)的一端分别与所述整流单元的正极输出端、所述第一电容(C2)的一端连接；所述第一电容(C2)的另一端分别与所述第二差模电感(L2)的一端、所述整流单元的负极输出端连接；所述第一差模电感(L1)的另一端、所述第二差模电感(L2)的另一端分别与所述填谷单元的输入端连接。
优选地，所述第一电容(C2)采用X安规电容。
优选地，所述填谷单元包含：第二电容(CE1)、第三电容(CE2)、第一二极管(D1)、第二二极管(D2)、第三二极管(D3)；
所述第二电容(CE1)的一端分别与所述第二二极管D2的阴极、所述填谷电路的正端连接；所述第二电容(CE1)的另一端与所述第一二极管(D1)的阳极、所述第三二极管(D3)的阴极连接；所述第一二极管(D1)的阴极分别与所述第三电容(CE2)的一端、所述第二二极管(D2)的阳极连接；所述第三电容(CE2)的另一端分别与所述填谷电路的地端、所述二极管(D3)的阳极连接。
优选地，所述填谷单元还包括第四电容(C1)；
其中，所述第四电容(C1)与所述第一二极管(D1)并联，用于滤除高频噪声干扰。
优选地，所述第一工作模式为：
所述第一二极管(D1)、第二二极管(D2)、第三二极管(D3)、第二电容(CE1)、第三电容(CE2)、第四电容(C1)、第一电容(C2)接入选配电路；
其中，
当所述整流后的交流电源的幅度大于所述第二电容(CE1)、第三电容(CE2)的串联电压时，所述第二电容(CE1)、第三电容(CE2)以及第一二极管(D1)构成第一闭合回路，整流后的交流电源通过第一闭合回路为所述填谷单元充电、所述负载单元供电；
当所述整流后的交流电源的幅度小于所述第二电容(CE1)或所述第三电容(CE2)的电压时，则所述第二电容(CE1)、第三二极管(D3)、第三电容(CE2)、第二二极管(D2)构成第二闭合回路；
其中，所述第二电容(CE1)、第三二极管(D3)串联构成第一闭合支路，所述第三电容(CE2)、所述第二二极管(D2)串联构成第二闭合支路，所述第一闭合支路、第二闭合支路为所述负载单元供电。
优选地，所述第二工作模式为：
所述第二电容(CE1)、第三电容(CE2)接入选配电路；
整流后的交流电源直接通过所述第二电容(CE1)、第三电容(CE2)为所述负载单元供电。
优选地，所述选配单元包括短接点，所述短接点与所述第一二极管(D1)并联；
当所述短接点断开，所述选配单元处于第一工作模式；
当所述短接点导通，所述选配单元处于第二工作模式。
另一方面，本申请实施例还提供了一种电力终端系统，包含上述一种选配电路。
本发明实施例的有益效果：
通过构建一种选配电路，应用于电力终端系统；选配电路包括依次连接的整流单元、填谷单元、选配单元；其中选配单元包含第一工作模式以及第二工作模式，填谷单元包含第一闭合回路、第二闭合回路；当选配单元处于第一工作模式时，交流电源依次通过整流单元、填谷单元；整流单元用于对所述交流电源进行整流，填谷单元用于根据整流后的交流电源的幅度，分别利用第一闭合回路、第二闭合回路调整所述负载单元的输入；当选配单元处于第二工作模式时，交流电源仅通过所述整流单元；整流单元用于对交流电源进行整流，并将整流后的交流电源直接作为所述负载单元的输入电压。
本申请文件通过构建选配电路，应用于电力终端系统，在提高电力终端功率因数的基础上，通过选配电路的不同工作模式，提高电力终端系统的EMI效果，并根据滤波单元中第一电容C2有效滤除填谷单元产生的差模干扰，以及通过填谷单元中的第四电容提供低阻抗途径防止高频开关噪声的干扰；其选配电路无特殊材料，成本低，通透性好，可适应不同市场需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为本申请实施例中提供的一种选配电路的结构示意图；
图2为本申请实施例中提供的另一种选配电路的结构示意图；
图3为本申请实施例中提供的另一种选配电路中降噪单元的结构示意图；
图4为本申请实施例中提供的一种选配电路中填谷单元的结构示意图；
图5为本申请实施例中提供的一种选配电路中选配单元的结构示意图；
图标：10-选配电路；11-整流单元；12-填谷电路；13-选配单元；14-降噪单元。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。
现有技术中，电力终端常见的技术方案是三相交流电压经过整流桥、差模电感、高压电容后，为后端开关电源提供能量；但是由于高压电容会使得电流相位超前于电压，交流输入电流会产生严重失真，导致视在功率大，因此会导致功率因数较低。
请参考图1，一方面，本实施例提供了一种选配电路，应用于电力终端系统，所述电力终端系统包括交流电源及负载单元，所述选配电路10包括依次连接的整流单元11、填谷单元12、选配单元13；
其中，所述选配单元13包含第一工作模式以及第二工作模式；
所述填谷单元12包含第一闭合回路、第二闭合回路；
当所述选配单元13处于第一工作模式时，所述交流电源依次通过所述整流单元11、所述填谷单元12；所述整流单元11用于对所述交流电源进行整流，所述填谷单元12用于根据整流后的交流电源的幅度，分别利用所述第一闭合回路、所述第二闭合回路调整所述负载单元的输入；
当处于第一闭合回路时，整流后的交流电源作为所述填谷单元12、所述负载单元的输入电压；
当处于第二闭合回路时，所述填谷单元12的输出电压作为所述负载单元的输入电压；
当所述选配单元13处于第二工作模式时，所述交流电源仅通过所述整流单元11；所述整流单元11用于对所述交流电源进行整流，并将整流后的交流电源直接作为所述负载单元的输入电压。
在一种可实现地实施例中，如图2所示，所述选配电路12还包括降噪单元14；
所述降噪单元14的输入端与所述整流单元11的输出端连接，所述降噪单元14的输出端与所述填谷单元12的输入端连接。
如图3所示，所述降噪单元14包括第一电容C2、第一差模电感L1以及第二差模电感L2；
其中，所述第一差模电感L1的一端分别与所述整流单元11的正极输出端、所述第一电容C2的一端连接；所述第一电容C2的另一端分别与所述第二差模电感L2的一端、所述整流单元11的负极输出端连接；所述第一差模电感L1的另一端、所述第二差模电感L2的另一端分别与所述填谷单元12的输入端连接。
在本申请实施例中，在EMI试验测试过程中，通过高压电容构建的填谷电路会产生噪声，从而对电源电路有较大的差模干扰，在电源ABC相和零相N间跨线并联了一个X安规电容C2，可有效滤除填谷电路产生的差模干扰，对电源起到滤波作用。
在一种可实现地实施例中，所述第一电容C2采用X安规电容。
在一种可实现地实施例中，如图4所示，所述填谷单元12包含：第二电容CE1、第三电容CE2、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3；
所述第二电容CE1的一端分别与所述第二二极管D2的阴极、所述填谷电路12的正端连接；所述第二电容CE1的另一端与所述第一二极管D1的阳极、所述第三二极管D3的阴极连接；所述第一二极管D1的阴极分别与所述第三电容CE2的一端、所述第二二极管D2的阳极连接；所述第三电容CE2的另一端分别与所述填谷电路12的地端、所述二极管D3的阳极连接。
在一种可实现地实施例中，所述填谷单元12还包括第四电容C1；
其中，所述第四电容C1与所述第一二极管D1并联，用于滤除高频噪声干扰。
在本申请实施例中，由于在电力终端中，填谷电路12后端连接的负载单元，当负载单元选为开关电源时，会产生一个60KHz左右的开关频率，因此，在整流单元后端的第一差模电感L1、第二差模电感L2会产生一个较大的感抗，从而影响后端开关电源的输入电压，优选地，在所述第一二极管D1并联一个第四电容C1，为回路提供一个低阻抗回路，防止高频开关噪声地干扰。
优选地，该第四电容C1的电容值，可根据市场需求，实际情况进行调整。
在一种可实现地实施例中，所述第一工作模式为：
所述第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第二电容CE1、第三电容CE2、第四电容C1、第一电容C2接入选配电路；
其中，
当所述整流后的交流电源的幅度大于所述第二电容CE1、第三电容CE2的串联电压时，所述第二电容CE1、第三电容CE2以及第一二极管D1构成第一闭合回路；
整流后的交流电源通过第一闭合回路为所述填谷单元12充电、所述负载单元供电；
当所述整流后的交流电源的幅度小于所述第二电容CE1或所述第三电容CE2的电压时，则所述第二电容CE1、第三二极管D3、第三电容CE2、第二二极管D2构成第二闭合回路；
其中，所述第二电容CE1、第三二极管D3串联构成第一闭合支路，所述第三电容CE2、所述第二二极管D2串联构成第二闭合支路，所述第一闭合支路、第二闭合支路为所述负载单元供电。
在本申请实施例中，通过将所述第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第二电容CE1、第三电容CE2、第四电容C1、第一电容C2接入选配电路，可根据整流后的交流电源的幅度调整后端电路的充放电过程，例如可实现，当所述整流后的交流电源的幅度大于所述第二电容CE1、第三电容CE2的串联电压时，整流后的交流电源通过第一闭合回路为所述填谷单元充电12、所述负载单元供电；在所述整流后的交流电源的幅度小于所述第二电容CE1或所述第三电容CE2的电压时，通过所述第二电容CE1、第三二极管D3的串联电路，以及第三电容CE2、所述第二二极管D2的串联电路对外放电，从而提高整个周期内的充放电时间，从而提高功率因素；并在所述第四电容C1、第一电容C2对选配电路的调整下，改善填谷电路的差模干扰，同时消除高频开关产生的影响；
其中，第四电容C1的电容值可调，使得整个选配电路设计灵活。
在一种可实现的实施例中，所述第二工作模式为：
所述第二电容CE1、第三电容CE2接入选配电路；
整流后的交流电源直接通过所述第二电容CE1、第三电容CE2为所述负载单元供电。
在一种可实现地实施例中，如图5所示，所述选配单元13包括短接点S1，所述短接点与所述第一二极管D1并联；
当所述短接点S1断开，所述选配单元13处于第一工作模式；
当所述短接点S1导通，所述选配单元13处于第二工作模式。
在本申请实施例中，选配单元13包括短接点S1，其中短接点可降低选配电路的采购成本。
另一方面，本申请实施例还提供了一种电力终端系统，包含上述一种选配电路。
一种电力终端系统包含上述选配电路的全部技术手段及技术效果。
在本申请实施例中，进行了电力终端对比实验，其对比数据，如表1所示；
表1为电力终端常规电路及加入选配电路后的功率因素的数据对比表
可知，应用此选配电路的电力终端在正常工作情况下显著降低了总视在功率，使得功率因数在常规电路时的0.5左右提升至0.9左右
综上所述，本申请实施例提供一种选配电路及电力终端系统，构建一种选配电路，应用于电力终端系统，该选配电路包括依次连接的整流单元、填谷单元、选配单元；其中选配单元包含第一工作模式以及第二工作模式，填谷单元包含第一闭合回路、第二闭合回路；当选配单元处于第一工作模式时，交流电源依次通过整流单元、填谷单元；整流单元用于对所述交流电源进行整流，填谷单元用于根据整流后的交流电源的幅度，分别利用第一闭合回路、第二闭合回路调整所述负载单元的输入；当选配单元处于第二工作模式时，交流电源仅通过所述整流单元；整流单元用于对交流电源进行整流，并将整流后的交流电源直接作为所述负载单元的输入电压。
本申请文件通过构建选配电路，应用于电力终端系统，在提高电力终端功率因数的基础上，通过选配电路的不同工作模式，提高电力终端系统的EMI效果，并根据滤波单元中第一电容C2有效滤除填谷单元产生的差模干扰，以及通过填谷单元中的第四电容提供低阻抗途径防止高频开关噪声的干扰；其选配电路无特殊材料，成本低，通透性好，可适应不同市场需求。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种选配电路，应用于电力终端系统，所述电力终端系统包括交流电源及负载单元，其特征在于，所述选配电路包括依次连接的整流单元、填谷单元、选配单元；
其中，所述选配单元包含第一工作模式以及第二工作模式；
所述填谷单元包含第一闭合回路、第二闭合回路；
当所述选配单元处于第一工作模式时，所述交流电源依次通过所述整流单元、所述填谷单元；所述整流单元用于对所述交流电源进行整流，所述填谷单元用于根据整流后的交流电源的幅度，分别利用所述第一闭合回路、所述第二闭合回路调整所述负载单元的输入；
当处于第一闭合回路时，整流后的交流电源作为所述填谷单元、所述负载单元的输入电压；
当处于第二闭合回路时，所述填谷单元的输出电压作为所述负载单元的输入电压；
当所述选配单元处于第二工作模式时，所述交流电源仅通过所述整流单元；所述整流单元用于对所述交流电源进行整流，并将整流后的交流电源直接作为所述负载单元的输入电压。
2.根据权利要求1所述的选配电路，其特征在于，所述选配电路还包括降噪单元；
所述降噪单元的输入端与所述整流单元的输出端连接，所述降噪单元的输出端与所述填谷单元的输入端连接。
3.根据权利要求2所述的选配电路，其特征在于，所述降噪单元包括第一电容(C2)、第一差模电感(L1)以及第二差模电感(L2)；
其中，所述第一差模电感(L1)的一端分别与所述整流单元的正极输出端、所述第一电容(C2)的一端连接；所述第一电容(C2)的另一端分别与所述第二差模电感(L2)的一端、所述整流单元的负极输出端连接；所述第一差模电感(L1)的另一端、所述第二差模电感(L2)的另一端分别与所述填谷单元的输入端连接。
4.根据权利要求3所述的选配电路，其特征在于，所述第一电容(C2)采用X安规电容。
5.根据权利要求3所述的选配电路，其特征在于，所述填谷单元包含：第二电容(CE1)、第三电容(CE2)、第一二极管(D1)、第二二极管(D2)、第三二极管(D3)；
所述第二电容(CE1)的一端分别与所述第二二极管D2的阴极、所述填谷电路的正端连接；所述第二电容(CE1)的另一端与所述第一二极管(D1)的阳极、所述第三二极管(D3)的阴极连接；所述第一二极管(D1)的阴极分别与所述第三电容(CE2)的一端、所述第二二极管(D2)的阳极连接；所述第三电容(CE2)的另一端分别与所述填谷电路的地端、所述二极管(D3)的阳极连接。
6.根据权利要求5所述的选配电路，其特征在于，所述填谷单元还包括第四电容(C1)；
其中，所述第四电容(C1)与所述第一二极管(D1)并联，用于滤除高频噪声干扰。
7.根据权利要求6所述的选配电路，其特征在于，所述第一工作模式为：
所述第一二极管(D1)、第二二极管(D2)、第三二极管(D3)、第二电容(CE1)、第三电容(CE2)、第四电容(C1)、第一电容(C2)接入选配电路；
其中，
当所述整流后的交流电源的幅度大于所述第二电容(CE1)、第三电容(CE2)的串联电压时，所述第二电容(CE1)、第三电容(CE2)以及第一二极管(D1)构成第一闭合回路，整流后的交流电源通过第一闭合回路为所述填谷单元充电、所述负载单元供电；
当所述整流后的交流电源的幅度小于所述第二电容(CE1)或所述第三电容(CE2)的电压时，则所述第二电容(CE1)、第三二极管(D3)、第三电容(CE2)、第二二极管(D2)构成第二闭合回路；
其中，所述第二电容(CE1)、第三二极管(D3)串联构成第一闭合支路，所述第三电容(CE2)、所述第二二极管(D2)串联构成第二闭合支路，所述第一闭合支路、第二闭合支路为所述负载单元供电。
8.根据权利要求6所述的选配电路，其特征在于，所述第二工作模式为：
所述第二电容(CE1)、第三电容(CE2)接入选配电路；
整流后的交流电源直接通过所述第二电容(CE1)、第三电容(CE2)为所述负载单元供电。
9.根据权利要求5所述的选配电路，其特征在于，所述选配单元包括短接点，所述短接点与所述第一二极管(D1)并联；
当所述短接点断开，所述选配单元处于第一工作模式；
当所述短接点导通，所述选配单元处于第二工作模式。
10.一种电力终端系统，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的选配电路。
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