CN218633445U - 一种冗余备份的高位取能电源 - Google Patents
一种冗余备份的高位取能电源 Download PDFInfo
- Publication number
- CN218633445U CN218633445U CN202223237800.4U CN202223237800U CN218633445U CN 218633445 U CN218633445 U CN 218633445U CN 202223237800 U CN202223237800 U CN 202223237800U CN 218633445 U CN218633445 U CN 218633445U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- module
- chip
- resistor
- modules
- pin
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
- Y02B70/30—Systems integrating technologies related to power network operation and communication or information technologies for improving the carbon footprint of the management of residential or tertiary loads, i.e. smart grids as climate change mitigation technology in the buildings sector, including also the last stages of power distribution and the control, monitoring or operating management systems at local level
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
- Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
- Y04S20/00—Management or operation of end-user stationary applications or the last stages of power distribution; Controlling, monitoring or operating thereof
- Y04S20/20—End-user application control systems
Landscapes
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
本实用新型公开了一种冗余备份的高位取能电源，包括冗余模块和N个DC/DC模块，其中冗余模块和N‑1个DC/DC模块并联后与1个DC/DC模块串联连接；冗余模块和N‑1个DC/DC模块的输入端分别并联一个开关管；冗余模块包括一个DC/DC模块和决策模块，所述决策模块根据故障信号控制开关管将故障部分旁路，开启冗余模块，实现4个开关的循环开启关闭，即3个开关开启一个开关关闭，决策模块包括循环开启关闭电路和故障判决电路。本实用新型的冗余模块处于热备用状态，在某个功率模块发生故障时，冗余模块进入工作状态，使得取能电源仍能维持工作，等待检修。
Description
技术领域
本实用新型属于电源技术领域，尤其涉及一种冗余备份的高位取能电源。
背景技术
柔性直流输电系统中两端的换流站都是利用柔性直流输电，由换流器和换流变压设备，换流电抗设备等进行组成，其中核心部位是模块化多电平(MMC)形式的换流阀。MMC内部含多个子模块，各个子模块需配备相应的高位取能电源，从直流母线上直接取能，供电于功率器件的控制和保护单元。
柔性直流输电MMC用的高位取能电源用于给MMC子模块控制电路的供电，是MMC可靠工作的前提。MMC子模块是电源内部故障率较高的部分，且任一模块发生故障即可导致电源供电中断，影响整个柔性直流输电系统的工作。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型在高位取能电源中增加x个冗余模块，当前级某一模块发生故障，由冗余模块跟进继续工作。冗余模块平时处于热备用状态，并通过轮巡方案切换工作状态，保障每个模块工作寿命相当，使得高位取能电源在功率模块发生故障时，仍能维持工作，等待检修。
本实用新型公开的冗余备份的高位取能电源，所述电源包括一个冗余模块和N个DC/DC模块，其中冗余模块和N-1个DC/DC模块并联后与1个DC/DC模块串联连接；所述冗余模块和N-1个DC/DC模块的输入端分别并联一个开关管，开关管导通时，将其对应DC/DC模块旁路，使之不工作，当某个DC/DC模块出现故障，产生一个故障信号送至冗余模块；所述冗余模块包括一个DC/DC模块和决策模块，所述决策模块根据故障信号控制开关管将故障部分旁路，开启冗余模块，实现4个开关的循环开启关闭，即3个开关开启一个开关关闭；所述决策模块包括一个LM555CN芯片和一个74194N芯片，所述LM555CN芯片的VCC引脚连接电源，RST引脚分别连接电源和电阻R1，电阻R1的另一端分别连接LM555CN芯片的DTS引脚和电阻R2，所述电阻R2的另一端分别连接电容C1、LM555CN芯片的THR引脚和TRI引脚，所述电容C1的另一端分别连接电容C2、地、开关K1的第一触点，所述电容C2的另一端连接LM555CN芯片的CON引脚；开关K1的第二触点分别连接74194N芯片的S1引脚、CLR引脚和电源，开关K1的第三端连接74194N芯片的S0引脚。
进一步，所述N-1个DC/DC模块中每个DC/DC模块包括电阻R3、电阻R4和电阻R5，故障信号通过电阻R3，电阻R3的另一端分别连接电阻R4和三极管Q1的基极，三极管Q1的发射极接地，三极管Q1的集电极连接电阻R5，并连接三极管S1。
进一步，三极管S1分别连接电阻R7和三极管Q2的集电极，电阻R7的另一端接地，三极管Q2的发射极接地，基极连接电阻R8，所述电阻R8的另一端连接第一7486芯片的第6引脚，第一7486芯片的第14引脚连接第二7486芯片的第14引脚，第一7486芯片的第7引脚连接第二7486芯片的第7引脚，N-1个DC/DC模块的电压输出信号分别输入第二7486芯片的引脚。
进一步，所述第一7486芯片配置3个同或门电路，所述第二7486芯片配置一个非门电路。
进一步，所述冗余模块和N-1个DC/DC模块的输入端为高压母线，输出端为中压母线，串联的DC/DC模块的输入端为中压母线，输出端为低压。
本实用新型的有益效果如下：
故障判决电路通过多个同或门电路和1个非门电路进行同或运算和异或运算，可准确得到DC/DC模块的开关管正常和故障信号。
循环开启关闭电路通过产生脉冲和移相寄存器电平右移运算，可保证N个开关中N-1个开关导通，实现N个开关的循环开启关闭，让N个开关的导通时间一致。
冗余模块平时处于热备用状态，在某个功率模块发生故障时，冗余模块进入工作状态，使得取能电源仍能维持工作，等待检修，并通过轮巡方案切换工作状态，保障每个功率模块工作寿命相当。
附图说明
图1本实用新型总体框架图；
图2本实用新型决策模块信号输入示意图；
图3本实用新型循环开启关闭电路原理图；
图4本实用新型DC/DC模块故障信号判决电路原理图；
图5本实用新型总体框架图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步的说明，但不以任何方式对本实用新型加以限制，基于本实用新型教导所作的任何变换或替换，均属于本实用新型的保护范围。
本实用新型增加了x个冗余功率模块，并为全部的N+x模块制定了轮巡工作方式以及冗余工作方案。
高位取能电源正常运行时，只需要投入N个模块进行工作，N+x个模块采用轮巡方式工作，即设置固定周期，更换功率模块，保持每个功率模块工作时间相等。
当某个DCDC功率模块出现故障，将产生相应的故障信号送至决策模块，决策模块导通对的开关管，使故障模块被旁路，剩余模块数量大于N，则系统继续保持轮巡工作方式。
高位取能电源内部功率模块故障后，系统仍然可以工作，给系统留有响应时间；高位取能电源对外发出告警，等待检修。
电源包括冗余模块和N个DC/DC模块，其中冗余模块和N-1个DC/DC模块并联后与1个DC/DC模块串联连接；所述冗余模块和N-1个DC/DC模块的输入端分别并联一个开关管，开关管导通时，将其对应DC/DC模块旁路，使之不工作，当某个DC/DC模块出现故障，产生一个故障信号送至冗余模块；所述冗余模块包括一个DC/DC模块和决策模块，所述决策模块根据故障信号控制开关管将故障部分旁路，开启冗余模块，实现N个开关的循环开启关闭，即N-1个开关开启一个开关关闭；所述决策模块包括循环开启关闭电路和故障判决电路，所述循环开启关闭电路包括一个LM555CN芯片和一个74194N芯片，所述LM555CN芯片的VCC引脚连接电源，RST引脚分别连接电源和电阻R1，电阻R1的另一端分别连接LM555CN芯片的DTS引脚和电阻R2，所述电阻R2的另一端分别连接电容C1、LM555CN芯片的THR引脚和TRI引脚，所述电容C1的另一端分别连接电容C2、地、开关K1的第一触点，所述电容C2的另一端连接LM555CN芯片的CON引脚；开关K1的第二触点分别连接74194N芯片的S1引脚、CLR引脚和电源，开关K1的第三端连接74194N芯片的S0引脚。
本实用新型中决策模块包括两个功能，一是实现N个开关的循环开启关闭，就是N-1个开关开启一个开关关闭，让N个开关的导通时间一致。二是故障判断，已知故障信号，决策模块可以控制开关管将故障部分旁路，开启冗余模块，从而继续循环开启。
故障判决电路包括第一7486芯片和第二7486芯片，所述第一7486芯片配置3个同或门电路，所述第二7486芯片配置一个非门电路。
N-1个DC/DC模块中每个DC/DC模块包括电阻R3、电阻R4和电阻R5，故障信号通过电阻R3，电阻R3的另一端分别连接电阻R4和三极管Q1的基极，三极管Q1的发射极接地，三极管Q1的集电极连接电阻R5，并连接三极管S1。
三极管S1分别连接电阻R7和三极管Q2的集电极，电阻R7的另一端接地，三极管Q2的发射极接地，基极连接电阻R8，所述电阻R8的另一端连接第一7486芯片的第6引脚，第一7486芯片的第14引脚连接第二7486芯片的第14引脚，第一7486芯片的第7引脚连接第二7486芯片的第7引脚，N-1个DC/DC模块的电压输出信号分别输入第二7486芯片的引脚。
冗余模块和N-1个DC/DC模块的输入端为高压母线，输出端为中压母线，串联的DC/DC模块的输入端为中压母线，输出端为低压。
实施例
本实施例中DC/DC模块的数量为4个，冗余模块为1个，在其它实施例中DC/DC模块可为2-3个或多余4个，冗余模块也可为多个，本实用新型对DC/DC模块和冗余模块的数量不做限制。
如图3所示，循环开启关闭电路的实现采取两个芯片，一个是LM555CN芯片，一个是74194N芯片，前者可以产生脉冲，当上升沿到来的时候，
74194N芯片就相当于移相寄存器，将开关管的导通信号转移(实现右移)，工作前通过开关K1的拨动，完成赋初值。在一些实施例中设置初值，使得开始时开关管S1高电平，代表开关S1管导通，开关管S2、S3、S4断开，并设置寄存器电平右移功能，这样就可以实现4个开关管中3个循环导通，如表1。
故障判决电路的实现为：假设DC/DC模块为4个，冗余模块为1个，已知故障信号，假设故障出在DC/DC模块1，获取并联的3个DC/DC模块和冗余模块的输出信号，记为Uout1、Uout2、Uout3、Uout4，获取串联的DC/DC单元输出电压，记为Vcc。
DC/DC模块1连接开关管S1，当故障信号输入的时候，将DC/DC模块1故障信号输入进电路，经过分压，输入到三极管，这处的电路是一个由NPN三极管组成的非门电路，输出开关管S1的触发信号。
如图4所示，三极管S1分别连接电阻R7和三极管Q2的集电极，电阻R7的另一端接地，三极管Q2的发射极接地，基极连接电阻R8，电阻R8的另一端连接第一7486芯片的第6引脚，第一7486芯片的第14引脚连接第二7486芯片的第14引脚，第一7486芯片的第7引脚连接第二7486芯片的第7引脚。
第2个DC/DC模块的电压输出信号Uout2输入第二7486芯片的第2引脚，第3个DC/DC模块的电压输出信号Uout3输入第二7486芯片的第5引脚，第4个DC/DC模块的电压输出信号Uout4输入第二7486芯片的第12引脚，开关管S2连接第二7486芯片的第3引脚，开关管S3连接第二7486芯片的第6引脚，开关管S4连接第二7486芯片的第11引脚。
由于模块1损坏，此时剩余的三个模块分别是两路以前正常工作，以及一路不工作，正常思路是寻找不工作那一路，让它代替模块1继续工作，但是，可以采取两个逻辑判断，可以直接得到剩余三个模块的开关管信号。如图5所示，两个7486逻辑芯片，这个芯片集成4个异或门电路，首先将第一个7486芯片设成3个同或门电路，第二个7486芯片设置一个非门电路，首先将故障路的初始开关管信号与其他路的信号通过第一个7486芯片进行同或运算，得到的结果在第二个7486芯片与其他路的采样信号进行异或计算，即可得到所有剩余所有开关管信号。
获取开关管信号的故障信号和正常信号后，即可判断哪个DC/DC模块出现故障，从而通过循环开启关闭电路将出现故障的DC/DC模块对应的开关管导通，并将冗余模块对应的开关管不导通，使得冗余模块进入工作状态。还可通过轮巡方案控制每个DC/DC模块的工作时间，保障每个功率模块工作寿命相当。即定时将某个正常的DC/DC模块的开关管导通，使之退出工作状态，并将冗余模块的开关管不导通，使之进入工作状态，从而使得每个模块的工作时间都相当。
根据故障信号控制开关管将故障部分旁路，开启冗余模块，实现N个开关的循环开启关闭，即N-1个开关开启一个开关关闭；循环开启关闭电路包括一个LM555CN芯片和一个74194N芯片，LM555CN芯片的VCC引脚连接电源，RST引脚分别连接电源和电阻R1，电阻R1的另一端分别连接LM555CN芯片的DTS引脚和电阻R2，所述电阻R2的另一端分别连接电容C1、LM555CN芯片的THR引脚和TRI引脚，电容C1的另一端分别连接电容C2、地、开关K1的第一触点，所述电容C2的另一端连接LM555CN芯片的CON引脚；开关K1的第二触点分别连接74194N芯片的S1引脚、CLR引脚和电源，开关K1的第三端连接74194N芯片的S0引脚。
LM555CN芯片产生脉冲，当上升沿到来的时候，74194N芯片就相当于移相寄存器，将开关管的导通信号转移(实现右移)，工作前通过开关K1的拨动，完成赋初值。在一些实施例中设置初值为10，即开始时开关S1高电平，代表开关管S1导通，开关管S2、S3、S4断开，并设置寄存器电平右移功能，这样就可以实现4个开关管3个开关管循环导通。
本实用新型的有益效果如下：
故障判决电路通过多个同或门电路和1个非门电路进行同或运算和异或运算，可准确得到DC/DC模块的开关管正常和故障信号。
循环开启关闭电路通过产生脉冲和移相寄存器电平右移运算，可保证N个开关中N-1个开关导通，实现N个开关的循环开启关闭，让N个开关的导通时间一致。
冗余模块平时处于热备用状态，在某个功率模块发生故障时，冗余模块进入工作状态，使得取能电源仍能维持工作，等待检修，并通过轮巡方案切换工作状态，保障每个功率模块工作寿命相当。
本文所使用的词语“优选的”意指用作实例、示例或例证。本文描述为“优选的”任意方面或设计不必被解释为比其他方面或设计更有利。相反，词语“优选的”的使用旨在以具体方式提出概念。如本申请中所使用的术语“或”旨在意指包含的“或”而非排除的“或”。即，除非另外指定或从上下文中清楚，“X使用A或B”意指自然包括排列的任意一个。即，如果X使用A；X使用B；或X使用A和B二者，则“X使用A或B”在前述任一示例中得到满足。
而且，尽管已经相对于一个或实现方式示出并描述了本公开，但是本领域技术人员基于对本说明书和附图的阅读和理解将会想到等价变型和修改。本公开包括所有这样的修改和变型，并且仅由所附权利要求的范围限制。特别地关于由上述组件(例如元件等)执行的各种功能，用于描述这样的组件的术语旨在对应于执行所述组件的指定功能(例如其在功能上是等价的)的任意组件(除非另外指示)，即使在结构上与执行本文所示的本公开的示范性实现方式中的功能的公开结构不等同。此外，尽管本公开的特定特征已经相对于若干实现方式中的仅一个被公开，但是这种特征可以与如可以对给定或特定应用而言是期望和有利的其他实现方式的一个或其他特征组合。而且，就术语“包括”、“具有”、“含有”或其变形被用在具体实施方式或权利要求中而言，这样的术语旨在以与术语“包含”相似的方式包括。
本实用新型实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以多个或多个以上单元集成在一个模块中。
综上所述，上述实施例为本实用新型的一种实施方式，但本实用新型的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何背离本实用新型的精神实质与原理下所做的改变、修饰、代替、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种冗余备份的高位取能电源，其特征在于，所述电源包括冗余模块和N个DC/DC模块，其中冗余模块和N-1个DC/DC模块并联后与1个DC/DC模块串联连接；所述冗余模块和N-1个DC/DC模块的输入端分别并联一个开关管，开关管导通时，将其对应DC/DC模块旁路，使之不工作，当某个DC/DC模块出现故障，产生故障信号送至冗余模块；所述冗余模块包括一个DC/DC模块和决策模块，所述决策模块根据故障信号控制开关管将故障部分旁路，开启冗余模块，实现N个开关的循环开启关闭，即N-1个开关开启一个开关关闭；所述决策模块包括循环开启关闭电路和故障判决电路，所述循环开启关闭电路包括一个LM555CN芯片和一个74194N芯片，所述LM555CN芯片的VCC引脚连接电源，RST引脚分别连接电源和电阻R1，电阻R1的另一端分别连接LM555CN芯片的DTS引脚和电阻R2，所述电阻R2的另一端分别连接电容C1、LM555CN芯片的THR引脚和TRI引脚，所述电容C1的另一端分别连接电容C2、地、开关K1的第一触点，所述电容C2的另一端连接LM555CN芯片的CON引脚；开关K1的第二触点分别连接74194N芯片的S1引脚、CLR引脚和电源，开关K1的第三端连接74194N芯片的S0引脚。
2.根据权利要求1所述的冗余备份的高位取能电源，其特征在于，所述N-1个DC/DC模块中每个DC/DC模块包括电阻R3、电阻R4和电阻R5，故障信号通过电阻R3，电阻R3的另一端分别连接电阻R4和三极管Q1的基极，三极管Q1的发射极接地，三极管Q1的集电极连接电阻R5，并连接三极管S1。
3.根据权利要求2所述的冗余备份的高位取能电源，其特征在于，故障判决电路包括第一7486芯片和第二7486芯片，所述第一7486芯片配置3个同或门电路，所述第二7486芯片配置一个非门电路。
4.根据权利要求3所述的冗余备份的高位取能电源，其特征在于，三极管S1分别连接电阻R7和三极管Q2的集电极，电阻R7的另一端接地，三极管Q2的发射极接地，基极连接电阻R8，所述电阻R8的另一端连接第一7486芯片的第6引脚，第一7486芯片的第14引脚连接第二7486芯片的第14引脚，第一7486芯片的第7引脚连接第二7486芯片的第7引脚，N-1个DC/DC模块的电压输出信号分别输入第二7486芯片的引脚。
5.根据权利要求4所述的冗余备份的高位取能电源，其特征在于，所述冗余模块和N-1个DC/DC模块的输入端为高压母线，输出端为中压母线，串联的DC/DC模块的输入端为中压母线，输出端为低压。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202223237800.4U CN218633445U (zh) | 2022-12-02 | 2022-12-02 | 一种冗余备份的高位取能电源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202223237800.4U CN218633445U (zh) | 2022-12-02 | 2022-12-02 | 一种冗余备份的高位取能电源 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN218633445U true CN218633445U (zh) | 2023-03-14 |
Family
ID=85455090
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202223237800.4U Active CN218633445U (zh) | 2022-12-02 | 2022-12-02 | 一种冗余备份的高位取能电源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN218633445U (zh) |
-
2022
- 2022-12-02 CN CN202223237800.4U patent/CN218633445U/zh active Active
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6043705A (en) | Boost converter having extended holdup time and method of operation | |
| US5642273A (en) | Resonant snubber inverter | |
| CN110095977B (zh) | 冗余设备、主从模块判定方法、拓扑系统及通信决策方法 | |
| Rahimi et al. | Performance improvement of a three-phase interleaved DC–DC converter without requiring antisaturation control for postfault conditions | |
| CN218633445U (zh) | 一种冗余备份的高位取能电源 | |
| US7525368B2 (en) | Fuse circuit | |
| JP5805075B2 (ja) | 複数のブリッジ素子で構成される昇圧コンバータのコンデンサを放電させる方法および装置 | |
| WO2002056471A1 (en) | Low-loss capacitance driver circuit | |
| CN112187054A (zh) | 一种直流变压器 | |
| CN107611982B (zh) | 一种用于旁路接触器的检测控制电路和方法 | |
| CN113852051B (zh) | 具有双向开断和软起动功能的直流固态断路器及控制方法 | |
| CN215222012U (zh) | 一种模块化多电平变换器子模块冗余配置电路 | |
| US7054174B2 (en) | Series power switch bridge having the ability of automatic voltage-sharing | |
| CN108233689B (zh) | 一种功率变换装置及控制方法 | |
| EP4207567A1 (en) | Electrical system and electrical device | |
| CN116865738B (zh) | 基于半控型器件的直流固态断路器电路拓扑及控制方法 | |
| CN116865737B (zh) | 基于全控型器件的直流固态断路器电路拓扑及控制方法 | |
| CN103853695A (zh) | 一种离散量的上电自检电路 | |
| CN220732582U (zh) | 一种辅助电源及电源装置 | |
| RU218650U1 (ru) | Резервированный коммутатор напряжения питания | |
| EP0712206A2 (en) | A driver system for GTOs | |
| CN215817887U (zh) | 一种多路输入切换电路和多路供电系统 | |
| KR102633213B1 (ko) | 직류-직류 컨버터 | |
| CN209767493U (zh) | 一种输出缓冲电路 | |
| Wang et al. | A new fault diagnosis method for input-series-output-parallel modular dc-dc system based on magnetic component voltage |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |