CN205070433U - 交流/直流供电装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了交流/直流供电装置。所述装置的一具体实施方式包括：交流供电线路和电流转换线路，所述交流供电线路的第一端与交流电源连接，所述交流供电线路的第二端与交流负载连接，所述电流转换线路的第一端与所述交流供电线路连接，所述电流转换线路的第二端与直流负载连接，其中，所述电流转换线路包括并联的多条储能电路，每一条所述储能电路的第一端与所述交流供电线路连接，每一条所述储能电路的第二端与所述直流负载连接。该实施方式在交流电源供电正常时，通过交流供电线路同时为交流负载和直流负载供电，并在交流电源供电异常时，通过电流转换线路同时为交流负载和直流负载供电，提高了供电可靠性。

Description

交流/直流供电装置

技术领域

本申请涉及供电技术领域，具体涉及不间断供电技术领域，尤其涉及交流/直流供电装置。

背景技术

在现阶段数据中心供配电系统中，重要的IT(InformationTechnology，信息技术)服务器一般都采用双电源，这为两路电源同时供电架构提供了硬件基础。为了确保系统的稳定性，供电系统一般采用“双路UPS(UninterruptiblePowerSystem，不间断电源)/HVDC(High-VoltageDirectCurrent，高压直流电)”或“市电+UPS/HVDC”的供电模式。

“双路UPS/HVDC”系统虽然可靠性高，但电源设备配置容量大，初期投资成本高，并且，大多数时间是一路“UPS/HVDC”工作，所以系统运行效率比较低。“市电+UPS/HVDC”的方式节省了一路“UPS/HVDC”的初期投资，系统运行效率相比于2N(2N就是2条不同的输电线路下，每条输电线路分别将N台UPS并联组成一个系统，N台UPS各输出(100/N)％)提高了一倍，但是系统可靠性也随之下降。供电系统仅有线路备份，若电源系统故障，IT服务器将由单路市电供给，风险不可控。

实用新型内容

本申请提供了交流/直流供电装置，以解决背景技术中提到的技术问题。

一方面，本申请提供了一种交流/直流供电装置，所述装置包括交流供电线路和电流转换线路，所述交流供电线路的第一端与交流电源连接，所述交流供电线路的第二端与交流负载连接，所述电流转换线路的第一端与所述交流供电线路连接，所述电流转换线路的第二端与直流负载连接，其中，所述电流转换线路包括并联的多条储能电路，每一条所述储能电路的第一端与所述交流供电线路连接，每一条所述储能电路的第二端与所述直流负载连接，所述储能电路包括交流/直流双向变换器和电池，所述电池与所述交流/直流双向变换器的直流端连接，所述交流/直流双向变换器的直流端与所述直流负载连接，所述交流/直流双向变换器的交流端与所述交流供电线路连接。

在一些实施例中，所述交流供电线路还包括静态开关，所述静态开关的第一端与所述交流供电线路的第一端连接，所述静态开关的第二端分别与所述储能电路的第一端和所述交流负载连接。

在一些实施例中，所述交流供电线路还包括第一开关，所述第一开关的第一端与所述交流供电线路的第一端连接，所述第一开关的第二端与所述静态开关的第一端连接。

在一些实施例中，所述交流供电线路还包括第二开关，所述第二开关的第一端与所述静态开关的第二端连接，所述第二开关的第二端与所述交流负载连接。

在一些实施例中，所述储能电路还包括第三开关，所述第三开关的第一端与所述静态开关的第二端连接，所述第三开关的第二端与所述交流/直流双向变换器的交流端连接。

在一些实施例中，所述储能电路还包括第四开关，所述第四开关的第一端与所述交流/直流双向变换器的直流端连接，所述第四开关的第二端与所述电池连接。

在一些实施例中，所述储能电路还包括第五开关，所述第五开关的第一端与所述交流/直流双向变换器的直流端连接，所述第五开关的第二端与所述直流负载连接。

在一些实施例中，所述储能电路还包括二极管，所述二极管的正极与所述第五开关的第二端连接，所述二极管的负极与所述直流负载连接。

在一些实施例中，所述装置还包括检修线路，所述检修线路的第一端与所述交流供电线路的第一端连接，所述检修线路的第二端与所述交流负载连接。

在一些实施例中，所述检修线路包括第六开关，所述第六开关的第一端与所述交流供电线路的第一端连接，所述第六开关的第二端与所述交流负载连接。

本申请提供的交流/直流供电装置，在交流电源供电正常时，通过交流供电线路同时为交流负载和直流负载供电，并在交流电源供电异常时，通过电流转换线路同时为交流负载和直流负载供电，提高了供电可靠性。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是根据本申请的交流/直流供电装置的一个实施例的结构示意图；

图2是根据本申请的交流/直流供电装置在整流模式下的结构图；

图3是根据本申请的交流/直流供电装置在负载保护模式下的结构图；

图4是根据本申请的交流/直流供电装置在电池放电模式下的结构图；

图5是根据本申请的交流/直流供电装置在检修模式下的结构图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关实用新型，而非对该实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关实用新型相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

图1示出了本申请的交流/直流供电装置100的一个实施例的结构示意图。本实施例的交流/直流供电装置100包括：交流供电线路101和电流转换线路102，上述交流供电线路101的第一端与交流电源连接，上述交流供电线路101的第二端与交流负载连接，上述电流转换线路102的第一端与上述交流供电线路连接，上述电流转换线路102的第二端与直流负载连接。

进一步参考图2，图2示出了本申请的交流/直流供电装置100在整流模式下的结构图，以下通过图2对交流/直流供电装置100的组成部分进行说明。由图2可知，上述电流转换线路102包括并联的多条储能电路，每一条上述储能电路的第一端与上述交流供电线路101连接，每一条上述储能电路的第二端与上述直流负载连接，上述储能电路包括交流/直流双向变换器1021和电池1022，上述电池1022与上述交流/直流双向变换器1021的直流端连接，上述交流/直流双向变换器1021的直流端与上述直流负载连接，上述交流/直流双向变换器1021的交流端与上述交流供电线路101连接。

本申请提供的交流/直流供电装置100，在交流电源供电正常时，通过交流供电线路101同时为交流负载和直流负载供电，并在交流电源供电异常时，通过电流转换线路102同时为交流负载和直流负载供电，提高了供电可靠性。

在本实施例的一些可选的实现方式中，为了实现对直流负载的供电控制，还需要控制电流的方向。为此，上述交流供电线路101还包括静态开关1011，上述静态开关1011的第一端与上述交流供电线路101的第一端连接，上述静态开关1011的第二端分别与上述储能电路的第一端和上述交流负载连接。静态开关1011又称静止开关，它是一种无触点开关，是用两个可控硅反向并联组成的一种交流开关，其闭合和断开由逻辑控制器控制。静态开关1011分为转换型和并机型两种。转换型开关主要用于两路电源供电的系统，其作用是实现从一路到另一路的自动切换；并机型开关主要用于并联逆变器与市电或多台逆变器。静态转换开关的主要作用是一旦UPS发生故障、负载过载或使电池放电结束时，使负载能无中断的自动转到静态旁路，由旁路电源(市电)供电；提高了系统的可靠性，同时也能提高UPS的过载能力。

在本实施例的一些可选的实现方式中，上述的静态开关1011能够实现对电流两个方向的控制，但无法断开电流。为此，上述交流供电线路101还包括第一开关1012，上述第一开关1012的第一端与上述交流供电线路101的第一端连接，上述第一开关1012的第二端与上述静态开关1011的第一端连接。

在本实施例的一些可选的实现方式中，上述交流供电线路101需要根据交流电源的供电状态实现对交流负载的供电控制。为此，上述交流供电线路101还包括第二开关1013，上述第二开关1013的第一端与上述静态开关1011的第二端连接，上述第二开关1013的第二端与上述交流负载连接。

在本实施例的一些可选的实现方式中，由上述描述可知，电流转换线路102包括并联的多条储能电路，储能电路之间相对独立。当某条储能电路出现故障，或需要对某些储能电路进行测试检修时，需要控制其他储能电路的连接状态。为此，上述储能电路还包括第三开关1023，上述第三开关1023的第一端与上述静态开关1011的第二端连接，上述第三开关1023的第二端与上述交流/直流双向变换器1021的交流端连接。本实施例的多条储能电路的结构以及储能电路所包括的组成部件相同或类似，可以通过一条储能电路示意性描述全部的储能电路。

在本实施例的一些可选的实现方式中，由上述描述可知，储能电路包括电池1022，电池1022的储存电能的状态不是固定的，而是随时间及储存电能的多少发生变化的，因此，需要对电池1022的储能状态进行控制。为此，上述储能电路还包括第四开关1024，上述第四开关1024的第一端与上述交流/直流双向变换器1021的直流端连接，上述第四开关1024的第二端与上述电池1022连接。

在本实施例的一些可选的实现方式中，交流/直流双向变换器1021与直流负载连接，在不需要对直流负载供电，而只需要对电池1022充电时，需要断开对直流负载的供电线路。为此，上述储能电路还包括第五开关1025，上述第五开关1025的第一端与上述交流/直流双向变换器1021的直流端连接，上述第五开关1025的第二端与上述直流负载连接。

在本实施例的一些可选的实现方式中，当需要对某条储能电路的电池1022进行放电检测时，需要保证其他储能电路正常工作，即在不断开电路的情况下对电池1022进行放电检测。为此，上述储能电路还包括二极管1026，上述二极管1026的正极与上述第五开关1025的第一端连接，上述二极管1026的负极与上述直流负载连接。通过二极管1026可以避免放电检测时，储能电路之间可能出现的电流环流。

在本实施例的一些可选的实现方式中，当交流电源出现供电异常(供电缺失或供电超限等)时，需要及时断开交流电源和其他部分的连接。为此，上述装置还包括检修线路103，上述检修线路103的第一端与上述交流供电线路101的第一端连接，上述检修线路103的第二端与上述交流负载连接。

在本实施例的一些可选的实现方式中，上述检修线路103包括第六开关1031，上述第六开关1031的第一端与上述交流供电线路101的第一端连接，上述第六开关1031的第二端与上述交流负载连接。

进一步参考图2，整流模式是指交流电源正常供电的模式。在整流模式下，第一开关1012、第二开关1013、第三开关1023、第四开关1024、第五开关1025都闭合，二极管1026导通，第六开关1031断开。交流电源输出的交流电一部分通过第一开关1012、静态开关1011和第二开关1013向交流负载供电；另一部分通过第三开关1023和交流/直流双向变换器1021，将交流电转换为直流电。直流电被分成两路，第一路直流电通过第四开关1024对电池1022进行充电；第二路直流电通过第五开关1025和二极管1026向直流负载供电。

进一步参考图3，其示出了本申请的交流/直流供电装置100在负载保护模式下的结构图。负载保护模式是指交流电源出现供电丢失或供电超限等情况，导致正常异常的模式。在负载保护模式下，为了保护器件不被交流电源损坏，第一开关1012和第六开关1031断开，第二开关1013、第三开关1023、第四开关1024、第五开关1025都闭合，二极管1026导通。此时，电池1022通过第四开关1024和交流/直流双向变换器1021将直流电转换为交流电，然后通过第三开关1023和第二开关1013向交流负载提供交流电(由于多条储能电路彼此并联，且每条储能电路都独立地将直流电转换为交流电为交流负载供电，因此能够避免电池之间出现环流)；同时，电池1022通过第四开关1024、第五开关1025和二极管1026向直流负载提供直流电。实现了在交流电源供电异常时，对交流负载和直流负载的正常供电，提高了供电稳定性。

而当交流电源恢复正常供电后，先通过交流/直流双向变换器1021跟踪交流电源，跟踪成功(即同步成功)后，使得第一开关1012闭合，切换至整流模式。

进一步参考图4，其示出了本申请的交流/直流供电装置100在电池放电模式下的结构图。整流模式时，交流电源对电池1022充电，通常情况下，电池1022的电量充满后就不再充电。但实际中，电池1022的充电状态可能会发生变化，因此，需要间隔设定时间对电池1022进行放电检测，即电池放电模式。在电池放电模式下，第一开关1012、第二开关1013、第三开关1023、第四开关1024、第五开关1025都闭合，二极管1026导通，第六开关1031断开。

电池放电模式下，电池1022以恒电流或者恒功率的方式进行放电，放电过程包括：若电池1022的放电功率大于负载(交流负载和直流负载)的消耗功率，则多余的放电功率通过交流/直流双向变换器1021逆变为交流电源给其它的用电负载供电，即电池1022多余的放电功率先后通过第四开关1024、交流/直流双向变换器1021、第三开关1023、静态开关1011和第一开关1012逆变给交流电源；若电池1022的放电功率小于负载消耗功率，则负载缺少的功率由交流电源提供。

某一条储能电路的电池1022放电时，电池1022的输出电压降低，使得该条储能电路的二极管1026反向截止，避免了储能电路之间形成环流，保证储能电路之间的相对独立。

进一步参考图5，其示出了本申请的交流/直流供电装置100在检修模式下的结构图。检修模式是指交流供电线路101和/或电流转换线路102出现异常，或在交流/直流供电装置100定期维护时的模式。在检修模式下，断开第一开关1012和第四开关1024，闭合第六开关1031，其他部件的状态与整流模式下相同。由于第六开关1031闭合，使得交流电源只能给交流负载供电，第一开关1012断开，交流电源不再为电池1022和直流负载供电；第四开关1024断开，直流电源1022不再为直流负载和交流负载供电，并且直流电源1022也不为交流负载供电，以便于对交流/直流供电装置的检修。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的实用新型范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述实用新型构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (10)

1.一种交流/直流供电装置，其特征在于，所述装置包括交流供电线路和电流转换线路，所述交流供电线路的第一端与交流电源连接，所述交流供电线路的第二端与交流负载连接，所述电流转换线路的第一端与所述交流供电线路连接，所述电流转换线路的第二端与直流负载连接，其中，所述电流转换线路包括并联的多条储能电路，每一条所述储能电路的第一端与所述交流供电线路连接，每一条所述储能电路的第二端与所述直流负载连接，所述储能电路包括交流/直流双向变换器和电池，所述电池与所述交流/直流双向变换器的直流端连接，所述交流/直流双向变换器的直流端与所述直流负载连接，所述交流/直流双向变换器的交流端与所述交流供电线路连接。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述交流供电线路还包括静态开关，所述静态开关的第一端与所述交流供电线路的第一端连接，所述静态开关的第二端分别与所述储能电路的第一端和所述交流负载连接。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述交流供电线路还包括第一开关，所述第一开关的第一端与所述交流供电线路的第一端连接，所述第一开关的第二端与所述静态开关的第一端连接。

4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述交流供电线路还包括第二开关，所述第二开关的第一端与所述静态开关的第二端连接，所述第二开关的第二端与所述交流负载连接。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述储能电路还包括第三开关，所述第三开关的第一端与所述静态开关的第二端连接，所述第三开关的第二端与所述交流/直流双向变换器的交流端连接。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述储能电路还包括第四开关，所述第四开关的第一端与所述交流/直流双向变换器的直流端连接，所述第四开关的第二端与所述电池连接。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述储能电路还包括第五开关，所述第五开关的第一端与所述交流/直流双向变换器的直流端连接，所述第五开关的第二端与所述直流负载连接。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述储能电路还包括二极管，所述二极管的正极与所述第五开关的第二端连接，所述二极管的负极与所述直流负载连接。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括检修线路，所述检修线路的第一端与所述交流供电线路的第一端连接，所述检修线路的第二端与所述交流负载连接。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述检修线路包括第六开关，所述第六开关的第一端与所述交流供电线路的第一端连接，所述第六开关的第二端与所述交流负载连接。