CN201063549Y - 一种高压变频器的直流电源冗余装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开一种高压变频器的直流电源冗余装置，包括多路相互呈并联连接关系的直流电源单元，其中每一路电源单元，包括一个具有正负电压输出端的直流电源，以及一个与该直流电源电压输出一端相连接的由具单向导通特征的器件构成的解耦电路。在单路直流电源发生故障时，由冗余的直流电源供电，从而保证了供电的可靠性。该直流电源冗余供电方式无切换时间，同时避免了直接并联时的环路电流，提高了高压变频器的可靠性。

Description

一种高压变频器的直流电源冗余装置
技术领域
本实用新型涉及变频器领域，具体地说，涉及一种高压变频器的直流电源，尤指一种应用于高压变频器的直流电源冗余装置。
背景技术
在高压变频器中，其控制系统通常需要直流电源供电。由直流电源供电的控制系统(如控制器、检测元件等)，在直流电源发生故障时，将无法正常工作，进而导致高压变频器的故障停机。因此，保证直流电源的可靠供电，是提高高压变频器可靠性的重要手段。
目前，高压变频器的控制系统的直流电源，通常为单路的AC/DC电源或DC/DC电源。图1所示为现有技术高压变频器单路直流电源供电示意图，如图所示，高压变频器包括由直流电源PS1供电的控制系统，控制系统和高压变频器的主电路部分之间有数据的传递。
这种直流电源供电方式的缺点在于：控制系统(如控制器件、检测元件等负载)的供电完全依赖于单路AC/DC电源或DC/DC电源。在该直流电源发生故障时，控制系统的供电将会中断，进而导致高压变频器的故障。而高压变频器的使用环境，多为条件较为恶劣的场合，直流电源受环境温度等影响，寿命会缩短，故障率会增加。单路直流电源的故障将直接导致高压变频器的故障停机，从而造成极大的经济损失。
发明内容
本实用新型的目的，在于克服上述单路直流电源的缺陷，提供一种高压变频器的直流电源冗余装置，具有结构简单、供电可靠性高的特点。
本实用新型的技术方案如下：一种高压变频器的直流电源冗余装置，包括多路相互呈并联连接关系的直流电源单元，其中每一路电源单元，包括一个具有正负电压输出端的直流电源，以及一个与该直流电源电压输出一端相连接的解耦电路。
根据本实用新型的实施例，每个直流电源的正电压输出端连接解耦电路正向导通端，各解耦电路的负向导通端相互并接，各直流电源的负电压输出端相互并接；或者每个直流电源的负电压输出端连接解耦电路负向导通端，各解耦电路的正向导通端相互并接，各直流电源的正电压输出端相互并接；另外，所述由直流电源以及解耦电路组成的多路直流电源单元分成两组，以构成提供正负直流电源及相应电源地的电压输出，其中第一组的各直流电源输出“+”端，通过各自的解耦电路提供正电压输出，而第二组的各直流电源输出“+”端，通过各自的解耦电路和第一组的各直流电源输出“-”端相连接后，构成正负电源的电源地，第二组的各直流电源输出“-”端提供负电压输出。
所述直流电源是AC/DC电源或DC/DC电源，可以是线性电源、开关电源或其他形式的直流电源；所述解耦电路可由二极管、MOSFET等具有单相导通特性的器件构成。
所述的多路直流电压单元最佳为2-5路。
本实用新型的直流电源冗余装置，在增加直流电源个数的同时，增加解耦电路，因此，在单路直流电源发生故障时，由冗余的直流电源供电，从而保证了供电的可靠性。另外，该直流电源冗余供电方式无切换时间，同时避免了直接并联时的环路电流。
附图说明
图1是现有技术高压变频器直流电源供电示意图；
图2是本实用新型一个实施例电路原理图，显示多路直流电源冗余供电；
图3是本实用新型另一个实施例电路原理图，显示多路正负直流电源和电源地的冗余供电；
图4-5是本实用新型的解耦电路的其他构成方式电路原理图。
具体实施方式
本实用新型与现有技术单路的AC/DC电源或DC/DC电源不同，采用了多路电源的设计，具体地说，本实用新型高压变频器直流电源冗余装置包括多路相互呈并联连接关系的直流电源单元，其中每一路电源单元，包括一个具有正负电压输出端的直流电源，以及一个与该直流电源电压输出一端相连接的解耦电路。当其中一路电源出现故障时，其它一路中的直流电源可继续工作，从而提高了高压变频器工作的可靠性。解耦电路的设计则可避免直流电源直接并联时，因各自直流输出电压的差异，形成的可能导致直流电源损坏的环流。下面结合具体实施例对本实用新型作进一步的详述。
参阅图2，本实用新型高压变频器直流电源冗余装置，包括多个直流电源1和多个解耦电路2，其中，每个直流电源1具有电源输入端和正、负电压输出端，并且，每个直流电源1的电压输出正端与各自相应一个解耦电路2的一端相连接，而各解耦电路2的另一端则相互并接并与负载3的一端相连，此外，每个直流电源1的电压输出负端也相互并接并与负载3的另一端相连。也就是说，在本实施例中，多个直流电源1的直流输出“+”端，通过各自的解耦电路2和负载3的一端相连接，多个直流电源1的直流输出“-”端彼此相连，并与负载3的另一端连接。
容易理解，本实施例电路工作时，多个直流电源1在获得输入电源并开始建立输出电压时，其中输出电压最高的一路，其解耦电路2中的二极管正向导通，二极管阴极处电压被箝制。由于其它各解耦电路2中的二极管，和导通二极管共阴极，其阴极电压被箝制在高于导通电压的电位上的各解耦电路2中的二极管处于截止状态。就是说，输出电压最高的直流电源1有实际的电流输出，其余直流电源1处于热备用状态。当有实际电流输出的直流电源1发生故障时，原来导通的二极管被截止，其余输出电压最高一路的直流电源1，其对应解耦电路2中的二极管由截止变为导通，承担起负载电流，而其它各路直流电源1仍无电流输出。
上述切换过程保证了由直流电源1供电的负载3能得到持续不间断的供电。对于高压变频器，其由直流电源1供电的控制系统不会因为直流电源1不可靠而发生故障，从而切实提高了高压变频器工作的可靠性。
图3给出了本实用新型高压变频器的直流电源冗余装置的另一个实施例，显示其可为负载提供正负直流电源及电源地。如图3所示，本电路包括两组多个直流电源1和解耦电路2。其中，第一组的直流电源1输出“+”端，通过各自的解耦电路2与负载3相连接，提供负载3需要的正电源；而第二组的直流电源1输出“+”端，通过各自的解耦电路2和第一组的直流电源1输出“-”端相连接后，构成正负电源的电源地；第二组的直流电源1输出“-”端与负载3相连接，提供负载3需要的负电源。
显然，在本实施例中，两组直流电源1以及各自的解耦二极管的工作原理与图2所示的实施例是一致的。不同的是，本实施例第一组的直流电源1输出“+”端，通过各自的解耦电路2，构成了负载3需要的正电源；而第二组的直流电源1输出“+”端，通过各自的解耦电路2和第一组的直流电源1输出“-”端相连接后，构成正负电源的电源地；第二组的直流电源1输出“-”端构成了负载3需要的负电源。第一组的直流电源1互为冗余，而第二组的直流电源1互为冗余。同样地能够保证负载得到持续不间断的供电。
在上述由图2和图3所示的实施例中，直流电源1可以是任何形式的AC/DC电源或DC/DC电源。即上述直流电源1的输入电源可以是交流的，也可以是直流的；直流电源可以是线性电源、开关电源或其他形式。上述各直流电源，其交流输入可以共用一路，也可以由多路电源供电。
此外，由图2和图3所示的实施例中，解耦电路2由单个二极管构成。但是，本领域的技术人员容易理解，解耦电路2可以由二极管、埸效应晶体管(MOSFET)等具有单向导通特性的器件构成。
图4和图5给出了本实用新型高压变频器的直流电源冗余装置解耦电路的其它构成方式。如图4所示，解耦电路2也由单个二极管构成，但与图2不同的是，解耦二极管的阳极和负载相连接，而阴极和直流电源1的直流输出“-”端相连接。多个直流电源1通过各自的解耦电路2，相互并联。由于所有解耦二极管共阳极，阳极电压被导通的二极管箝制。解耦二极管导通的直流电源1有实际电流输出，解耦二极管处于截止状态的直流电源1处于热备用状态。
参阅图5，解耦电路2由二极管、MOSFET以及电阻、电容构成(其中MOSFET为增强型N沟道，其他形式的MOSFET不赘述)。以一路解耦电路2为例，直流电源1输出“+”端与二极管D1的阳极相连，二极管D1的阴极分别与负载3及电阻R1相连接，电阻R1的另一端在和电容C1相并后，与MOSFET(Q)的栅极相连接，电容C1的另一端和MOSFET的源极及直流电源的输出“-”端相连接。MOSFET的漏极和负载的另一端相连接。当MOSFET的栅源极电压大于阈值电压时，MOSFET导通。其他工作原理和图2类似，解耦电路2中二极管导通的直流电源1有实际电流输出，其他诸路为热备用。
本实用新型的多路设计虽说在理论上对路数并无太多限制，但考虑到产品的成本等因素，多路的路数以2-5为佳。
综上所述，本实用新型的直流电源冗余装置，能切实地保证被供电负载的供电可靠。对于高压变频器，其由直流电源供电的控制系统不会因为直流电源不可靠而发生故障，从而切实提高了高压变频器的可靠性。

Claims (10)

1.一种高压变频器的直流电源冗余装置，其特征在于，包括多路相互呈并联连接关系的直流电源单元，其中每一路电源单元，包括一个具有正负电压输出端的直流电源，以及一个与该直流电源电压输出一端相连接的解耦电路。
2.根据权利要求1所述的高压变频器的直流电源冗余装置，其特征是，每个直流电源的正电压输出端连接解耦电路正向导通端，各解耦电路的负向导通端相互并接，各直流电源的负电压输出端相互并接。
3.根据权利要求1所述的高压变频器的直流电源冗余装置，其特征是，每个直流电源的负电压输出端连接解耦电路负向导通端，各解耦电路的正向导通端相互并接，各直流电源的正电压输出端相互并接。
4.根据权利要求1所述的高压变频器的直流电源冗余装置，其特征在于，所述由直流电源以及解耦电路组成的多路直流电源单元分成两组，以构成提供正负直流电源及相应电源地的电压输出。
5.根据权利要求4所述的高压变频器的直流电源冗余装置，其特征在于，所述的两组多路直流电源单元，其中第一组的各直流电源输出“+”端，通过各自的解耦电路提供正电压输出，而第二组的各直流电源输出“+”端，通过各自的解耦电路和第一组的各直流电源输出“-”端相连接后，构成正负电源的电源地，第二组的各直流电源输出“-”端提供负电压输出。
6.根据权利要求1所述的高压变频器的直流电源冗余装置，其特征在于，所述直流电源是AC/DC电源或DC/DC电源。
7.根据权利要求5所述的高压变频器的直流电源冗余装置，其特征在于，所述AC/DC电源或DC/DC电源，是线性电源、开关电源或其他形式的直流电源。
8.根据权利要求1所述的高压变频器的直流电源冗余装置，其特征在于，所述解耦电路由具有单相导通特性的器件构成。
9.如权利要求8所述的高压变频器的直流电源冗余装置，其特征在于，所述具有单相导通特性的器件为二极管或MOSFET。
10.根据权利要求1所述的高压变频器的直流电源冗余装置，其特征在于，所述的多路直流电压单元为2-5路。
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