CN209448502U - 一种具有掉电保护功能的电源 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种具有掉电保护功能的电源，包括第一电源变换器、第二电源变换器和储能模块，其中：第一电源变换器的输出端与第二电源变换器的输入端电性连接；第二电源变换器把第二电源变换器输入端的电源转换成输出电源；储能模块与第二电源变换器的输入端电性连接。
Description
技术领域
本申请属于电源技术，尤其涉及一种具有掉电保护功能的电源。
背景技术
随着智能变电站的深化发展，采用常规互感器、保护贴近一次设备就地无防护安装、即插即用的就地化保护方案得到快速发展。由于就地化装置采用无防护方式直接安装于开关场内，装置将面临更加恶劣的电磁环境。
对于传统的智能变电站或者常规的变电站，合并单云和智能终端布置在就地柜内，二次继电保护设备布置在相对比较安全的变电站小室内。就地化保护装置直接无防护地安装在开关场内，因此就地化保护装置必须面对开关场无防护安装下的各种电磁环境和气候环境。因此，需要深入分析和研究就地化保护装置在开关场无防护安装时面临的各种抗干扰问题，提高就地化保护的可靠性和抗干扰能力。
开关场无防护安装后，需要适应较恶劣的电磁环境。该电磁环境存在各种电源跌落、暂降、雷击浪涌、快速瞬变、特快速暂态过电压(Very Fast Transient Over-voltage，VFTO)等电磁场传导骚扰及辐射骚扰造成的输入电源波动。就地化保护装置需要在这种电磁环境下能够正常工作，做到不误动、不拒动、不损坏。为了满足上述要求，就地化保护装置需要配备较高可靠性的电源。
实用新型内容
本申请的实施例提供一种具有掉电保护功能的电源，包括第一电源变换器、第二电源变换器和储能模块，其中：所述第一电源变换器的输出端与所述第二电源变换器的输入端电性连接；所述第二电源变换器把所述第二电源变换器输入端的电源转换成输出电源；所述储能模块与所述第二电源变换器的输入端电性连接。
可选地，储能模块可以储能模块充电管理单元，与所述第二电源变换器的输入端电性连接。
可选地，储能模块可以包括电容。
该储能模块充电管理单元与第二电源变换器输入端电性连接，在本电源正常工作时，利用第二电源变换器输入端电源对储能模块中的储能元件进行充电。
可选地，储能模块可以包括储能模块放电管理单元，与所述第二电源变换器的输入端电性连接。
进一步地，储能模块放电管理单元可以包括第一二极管。
作为一种可选方案，第一电源转换模块还可以包括第一电源变换器输出控制单元，与所述第二电源变换器的输入端电性连接。
进一步地，第一电源变换器输出控制单元可以包括第二二极管。
作为一种可选方案，第一电源变换器可以为AC/DC变换器。
可选地，第一电源变换器还可以包括保护滤波电路。
可选地，第一电源变换器还包括隔离变换器。
通过上述技术方案，当输入电源处于正常的、稳定的工作状态时，第一电源变换器把输入电源转换成第二电源变换器输入端的电源，第二电源变换器把第二电源变换器输入端的电源转换成输出电源，维持后级用电设备的正常工作。储能模块利用第二电源变换器输入端的电源进行充电。
当输入电源发生异常时(所述异常包括：发生电源跌落、暂降、雷击浪涌、快速瞬变、特快速暂态过电压等电磁场传导骚扰及辐射骚扰而引起的输入电源异常)，第一电源变换器可以切断输出。此时，储能模块向第二电源变换器输入端输出电能。由此，可以在一段时间内，维持第二电源变换器以及由第二电源变换器供电的后级用电设备的正常工作。后级用电设备还可以利用这段时间进行异常处理，比如，进行数据存储、数据传输、故障分析、故障定位以及重合闸等操作。
本申请提供的具有掉电保护功能的电源通过引入储能模块，可提高本电源以及通过本电源供电的系统的稳定性。
附图说明
图1为本申请所提供的一个实施例，示出了具有掉电保护功能的电源1000的组成示意图。
图2为本申请所提供的一个实施例，示出了具有掉电保护功能的电源2000的组成示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实施例来说明本发明所公开的实施方式，有关“一种具有掉电保护功能的电源”，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容了解本发明的优点与效果。本发明可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在不偏离本发明的精神下进行各种修饰与变更。另外，本发明的附图仅为简单示意说明，并非依实际尺寸的描绘，予以声明。以下的实施方式将进一步详细说明本发明的相关技术内容，但所公开的内容并非用以限制本发明的技术范围。
应理解，虽然本文中可能使用术语第一、第二、第三等来描述各种元件或信号等，但这些元件或信号不应受这些术语限制。这些术语乃用以区分一元件与另一元件，或者一信号与另一信号。另外，如本文中所使用，术语“或”视实际情况可能包括相关联的列出项目中的任一个或者多个的所有组合。
如图1所示，为本申请所提供的一个实施例，具有掉电保护功能的电源1000的组成示意图。电源1000包括第一电源变换器10、第二电源变换器12和储能模块11。
第一电源变换器10的输入端与输入电源电性连接，输出端与第二电源变换器12的输入端电性连接。储能模块11模块与第二电源变换器12的输入端电性连接。
第一电源变换器10把输入电压U0转换成第二电源变换器12的输入端的电压U1。第一电源变换器10同时可以具有一定的保护和滤波作用，降低有害电能波动对后级电路的影响。使得第二电源变换器12的输入端的电压U1相对稳定。上述有害电能波动包括：来自输入电源U0的电压跌落、雷击浪涌、快速瞬变、特快速暂态过电压、等等。第一电源变换器10为第二电源变换器12和储能模块11提供相对稳定的输入环境。同时也降低了有害电能波动向第二电源变换器12的后级传递。
在正常时，输入电源U0处于相对稳定状态，第一电源变换器10与第二电源变换器12均正常工作，储能模块11从第二电源变换器12的输入端获取能量并存储。当异常发生时，第一电源变换器10暂停向第二电源变换器12的输入端输出电能，储能模块11则把所储存的电能向第二电源变换器12的输入端传输。在一段时间内，保障第二电源变换器12及由第二电源变换器12供电的后级用电设备(未示出)可以正常工作。其中，该异常可包括：输入电源U0掉电、以及输入电源U0的有害电能波动引起第一电源变换器10出现保护性动作，进而造成的第一电源变换器10输出不足。上述有害电能波动包括输入电源U0出现的电源跌落、暂降、雷击浪涌、快速瞬变、特快速暂态过电压，等等。
由此，通过第二电源变换器12供电的设备可以在异常发生后的一段时间内，维持正常工作和进行异常处理。该异常处理可以包括，数据存储、分析故障原因和判断故障点、传递故障信息及系统日志、重合闸、等等。在异常发生后，第二电源变换器12所能维持正常工作的时间由储能模块11中的储能单元的总容量以及通过第二电源变换器12供电的设备的总功率共同决定。
可选地，输入电源U0可以是交流电压源，也可以是直流电压源。输入电源U0可以是单相电源也可以是三相电源。输入电源U0也可以换成电流源。
第一电源变换器10可以包括开关电源。
第二电源变换器12也可以包括开关电源。第二电源变换器12的输出可以是直流电压输出，也可以是交流电压输出，还可以是电流输出。
储能模块中的储能单元可以包括电容。
通过上述电源1000可以有效的抑制输入电源U0的跌落、暂降、雷击浪涌、快速瞬变、特快速暂态过电压等电磁场传导骚扰及辐射骚扰对电源1000的输出产生影响，提高电源1000及包含电源1000的系统的可靠性。
如图2所示，为本申请所提供的一个实施例，具有掉电保护功能的电源2000的组成示意图。电源2000包括：保护滤波电路101、隔离变换器103、二极管D2、电容组111、储能模块充电管理单元112、二极管D1和第二电源变换器12。其中，保护滤波电路101、隔离变换器103、二极管D2构成第一电源变换器10。电容组111、储能模块充电管理单元112、二极管D1构成储能模块11。
如图2所示，保护滤波电路101与输出电源U0电性连接，提供前级保护和前级滤波，抑制来自输入电源U0的有害电能波动对后级电路的影响。该有害电能波动包括：输入电源U0的电压跌落、暂降、雷击浪涌、快速瞬变、特快速暂态过电压(Very Fast TransientOver-voltage，VFTO)等电磁场传导骚扰及辐射骚扰。
隔离变换器103为带隔离功能的开关电源，与保护滤波电路101电性连接。隔离变换器103把输入电压U0转换成电压较低，且相对稳定的直流电压，同时提供隔离保护。
二极管D2为第一电源变换器输出控制单元，与隔离变换器103电性连接。当隔离变换器103输出的电压低于第二电源变换器12的输入端电压U1时，第一电源变换器10暂停向第二电源变换器12的输入端供电；当隔离变换器103输出的电压高于第二电源变换器12的输入端电压U1时，第一电源变换器10向第二电源变换器12的输入端供电。
电容组111为储能模块11中的储能单元，由超级电容堆叠形成。储能模块充电管理单元112的一端与第二电源变换器12的输入端电性连接，另一端与电容组111电性连接。储能模块充电管理单元112控制储能模块11的充电过程。
二极管D1为储能模块放电管理单元，一端与电容组111电性连接，二极管D1的另一端与第二电源变换器12的输入端电性连接。当第二电源变换器12的输入端电压U1低于电容组111两端电压时，电容组111向第二电源变换器12的输入端供电，当第二电源变换器12的输入端电压U1高于电容组111两端电压时，电容组111停止向第二电源变换器12的输入端供电。
第二电源变换器12把第二电源变换器12的输入端电源U1转换成输出电源U2。
保护滤波电路101可以为多级结构，可以包括共模电压滤波、共模电压尖峰抑制、差模电压滤波和差模电压滤波等组成部分。作为可选方案，本电源也可以不包括保护滤波电路101。
输入电源U0可以是直流电压输入也可以是交流电压输入。可以是单相输入也可以是三相输入。当输入电源U0为交流电压输入时，隔离变换器103可以换成带隔离的交流变直流的开关电源。隔离变换器103也可以是不带隔离的开关电源，或者其他电源变换器形式。
二极管D2作为第一电源变换器输出控制单元，可以换成其他形式的控制第一电源变换器10向第二电源变换器12的输入端输出电能的电路部分。比如，换成一种包含开关的局部电路。当输入电源U0处于正常的、稳定的状态时，该开关闭合连接，第一电源变换器10向第二电源变换器12的输入端输出电能。当发生异常时，该开关断开连接，第一电源变换器10停止向第二电源变换器12的输入端输出电能。所述异常可以包括第一电源变换器输出控制单元的输入端电压低于第一阈值，或者第一电源变换器输出控制单元的输入端电压波动超出第二阈值。作为可选方案，本电源也可以不包括第一电源变换器输出控制单元。
电容组111也可以利用普通电容堆叠。
作为可选方案，可以不包括储能模块充电管理单元112。
二极管D1可以换成其他可以控制电容组111向第二电源变换器12的输入端输出电能的电路部分。比如，一种包含开关的局部电路。当第二电源变换器12的输入端电压U1低于第三阈值时，该开关闭合连接，储能模块11向第二电源变换器12的输入端传输电能；当第二电源变换器12的输入端电压U1高于第三阈值时，该开关断开连接，储能模块11停止向第二电源变换器12的输入端传输电能。作为可选方案，本电源也可以不包括储能模块放电管理单元。
作为可选方案，第二电源变换器12可以是开关电源。
作为可选方案，本电源可以为就地化保护装置供电。
在上述方案中，通过第一电源变换器10所包含的保护滤波电路101提供针对有害电能波动进行保护和滤波。该有害电能波动来自输入电源U0，包括，电源跌落、暂降、雷击浪涌、快速瞬变、特快速暂态过电压(Very Fast Transient Over-voltage，VFTO)等电磁场传导骚扰以及辐射骚扰引起的输入电源异常波动。通过隔离变换器103把输入电源U0转换成电压较低且相对稳定的第二电源变换器12的输入端电压U1，同时提供进一步地针对有害电能波动的隔离保护。
通过储能模块11在正常时充电，在异常时放电可以保障第二电源变换器12以及通过第二电源变换器12供电的设备(未示出)，可以在异常发生后的一段时间内，正常工作。其中，上述异常包括，输入电源U0的电压跌落；以及输入电源U0中的有害电能波动引起第一电源变换器10发生保护动作，从而导致的第一电源变换器10输出电能不足。上述有害电能波动包括：雷击浪涌、快速瞬变、特快速暂态过电压(Very Fast Transient Over-voltage，VFTO)等。
由此，利用第二电源变换器12供电的用电设备(未示出)可以在异常发生后的一段时间内，维持正常工作和进行异常处理。该异常处理包括，数据存储、分析故障原因和故障点、传递故障信息及系统日志、重合闸，等等。在异常发生后，第二电源变换器12所能维持正常工作的时间由电容组111的总容量以及通过第二电源变换器12供电的设备(未示出)的总功率共同决定。
通过上述电源2000可以有效的抑制输入电源U0的跌落、暂降、雷击浪涌、快速瞬变、特快速暂态过电压(Very Fast Transient Over-voltage，VFTO)等电磁场传导骚扰及辐射骚扰对电源2000输出电源的影响，确保电源2000及包含电源2000的系统的可靠性。
需要说明的是，以上参照附图所描述的各个实施例仅用以说明本发明而非限制本发明的范围。本领域的普通技术人员应当理解，在不脱离本发明的精神和范围的前提下对本发明进行的修改或者等同替换，均应涵盖在本发明的范围之内。此外，除上下文另有所指外，以单数形式出现的词包括复数形式，反之亦然。另外，除非特别说明，那么任何实施例的全部或一部分可结合任何其它实施例的全部或一部分来使用。
Claims (10)
1.一种具有掉电保护功能的电源，其特征在于，包括第一电源变换器、第二电源变换器和储能模块，其中：
所述第一电源变换器的输出端与所述第二电源变换器的输入端电性连接；
所述第二电源变换器把所述第二电源变换器输入端的电源转换成输出电源；
所述储能模块与所述第二电源变换器的输入端电性连接。
2.根据权利要求1所述的电源，其特征在于，所述储能模块包括电容。
3.根据权利要求1所述的电源，其特征在于，所述储能模块还包括：
储能模块充电管理单元，与所述第二电源变换器输入端电性连接。
4.根据权利要求1所述的电源，其特征在于，所述储能模块还包括：
储能模块放电管理单元，与所述第二电源变换器的输入端电性连接。
5.根据权利要求4所述的电源，其特征在于，所述储能模块放电管理单元包括：
第一二极管，阴极与所述第二电源变换器的输入端连接。
6.根据权利要求1所述的电源，其特征在于，第一电源转换模块还包括：
第一电源变换器输出控制单元，与所述第二电源变换器的输入端电性连接。
7.根据权利要求1所述的电源，其特征在于，所述第一电源变换器输出控制单元包括：
第二二极管，阴极与所述第二电源变换器的输入端连接。
8.根据权利要求1所述的电源，其特征在于，所述第一电源变换器为AC/DC变换器。
9.根据权利要求1所述的电源，其特征在于，所述第一电源变换器还包括保护滤波电路，对所述第一电源变换器的输入电源进行滤波。
10.根据权利要求1所述的电源，其特征在于，所述第一电源变换器还包括隔离变换器。
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