CN219611350U - 智能配电系统及其供电电路 - Google Patents

Abstract

本公开提供了智能配电系统及其供电电路，涉及供配电技术领域，尤其涉及低压配电技术领域。具体实现方案为：包括至少两路供电支路，所述至少两路供电支路同时向直流母线供电，各所述供电支路之间互为冗余；所述供电支路包括：交流电源模块，向所述供电支路提供交流电；直流电源模块，所述直流电源模块的输入端与所述交流电源模块的输出端电连接，用于将所述交流电转换为直流电；防回流模块，所述防回流模块的输入端与所述直流电源模块的输出端电连接，所述防回流模块的输出端与所述直流母线电连接。根据本公开的技术，提升了智能配电系统的稳定性。

Description

智能配电系统及其供电电路

技术领域

本公开涉及供配电技术领域，尤其涉及低压配电技术领域，具体涉及一种智能配电系统及其供电电路。

背景技术

随着供配电技术的智能化，数据中心等低压配电系统为了提高预制化水平、减少运维工作量，越来越多的采用智能化配电设备。智能化配电设备中配置有芯片以进行智能化控制，因此，随着智能化配电设备的大范围应用，低压配电系统内芯片数量也几何性增加。

发明内容

本公开提供了一种智能配电系统及其供电电路。

根据本公开的一方面，提供了一种智能配电系统的供电电路，包括至少两路供电支路，所述至少两路供电支路同时向直流母线供电，各所述供电支路之间互为冗余；

所述供电支路包括：

交流电源模块，向所述供电支路提供交流电；

直流电源模块，所述直流电源模块的输入端与所述交流电源模块的输出端电连接，用于将所述交流电转换为直流电；

防回流模块，所述防回流模块的输入端与所述直流电源模块的输出端电连接，所述防回流模块的输出端与所述直流母线电连接。

根据本公开的另一方面，提供了一种智能配电系统，包括：负载和如本公开任意实施例所述的供电电路；其中，所述供电电路通过所述直流母线向所述负载供电。

根据本公开的技术，提升了智能配电系统的稳定性。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本公开的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

附图用于更好地理解本方案，不构成对本公开的限定。其中：

图1是根据本公开实施例提供的一种智能配电系统的供电电路的示意图；

图2是根据本公开实施例提供的另一种智能配电系统的供电电路的示意图；

图3是根据本公开实施例提供的一种防回流模块的结构示意图；

图4是根据本公开实施例提供的又一种智能配电系统的供电电路的示意图；

图5是根据本公开实施例提供的又一种智能配电系统的供电电路的示意图；

图6是根据本公开实施例提供的一种智能配电系统的示意图；

图7是根据本公开实施例提供的另一种智能配电系统的示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本公开的示范性实施例做出说明，其中包括本公开实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本公开的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。

图1是根据本公开实施例提供的一种智能配电系统的供电电路的示意图，本公开实施例可适用于数据中心等低压配电系统。参考图1，智能配电系统的供电电路包括至少两路供电支路10，至少两路供电支路10同时向直流母线20供电，且各供电支路10之间互为冗余，可以看作并联连接。

具体地，每条供电支路10包括：交流电源模块11、直流电源模块12和防回流模块13。

其中，交流电源模块11向供电支路10提供交流电；直流电源模块12的输入端与交流电源模块11的输出端电连接，用于将交流电转换为直流电；防回流模块13的输入端与直流电源模块12的输出端电连接，防回流模块13的输出端与直流母线20电连接。交流电源模块11、直流电源模块12和防回流模块13可以看作串联连接。

该供电电路的工作原理为，各交流电源模块11将市电接入各供电支路10，不间断地向各供电支路10提供交流电；直流电源模块12不间断地将交流电转换为直流电；防回流模块13对于正向电压而言相当于短路，能够将该供电支路10中的直流电传输至直流母线20；对于反向电压而言防回流模块13相当于断路，避免其他供电支路10中的直流电倒灌入本供电支路10中。

当各供电支路10均正常运行时，其均能够输出一直流电。但是，即使各供电支路10采用完全相同的设计，例如，各模块的电路结构相同、电路结构中的各器件的型号相同，各供电支路10输出的直流电压不一定相同。这是由于器件存在的固有差异等原因决定的，本领域技术人员很容易理解。当输出的直流电压不相等时，输出电压较大的供电支路10会向输出电压较小的供电支路10反向传输，造成供电支路10中模块的损坏。防回流模块13的设置避免了这一情况的发生，确保了各供电支路10的正常运行，各供电支路10能够同时向直流母线20供电。

以设置两路供电支路10为例，正常情况下，两路供电支路10均正常运行，同时向直流母线20供电。当其中一路供电支路10出现故障、供电中断时，另外一路供电支路10仍然能够正常运行，向直流母线20输出直流电压。在这一过程中，向直流母线20供电的两路供电支路10无需切换时间，直流母线20上始终有稳定的直流电压。以及，由于防回流模块13的设置，正常的供电支路10不会向故障的供电支路10倒灌电流，确保了该供电电路的正常运行。

由此可见，本公开实施例提供的智能配电系统的供电电路至少具备以下有益效果：

第一方面，在任意一路供电支路10出现故障时，能够实现切换无延迟。因此，直流母线20上始终有稳定的直流电压，有利于避免直流母线20上的用电设备出现扰动。

第二方面，与直流母线20连接的各供电支路10之间相互独立，任意一路供电支路10出现故障均不会影响其他的供电支路10，因此，本公开实施例不存在单点故障带来的整体供电异常。

第三方面，直流母线20的延伸长度较长，同时与直流母线20连接的各供电支路10之间相互独立，在对各供电支路10进行现场安装时，可以分布于直流母线20的不同点位，从物理位置上提升各供电支路10的独立性。这样设置，有利于避免安装位置较近的供电支路10由于外部环境因素同时发生故障。

综上所述，本公开实施例大幅度提高了智能配电系统的供电稳定性。

在上述各实施例的基础上，本公开还提供了一个可选实施例，在该可选实施例中，交流电源模块11包括不间断电源，不间断电源向供电支路10提供交流电。其中，不间断电源的英文全称为Uninterruptible Power Supply，简称UPS。UPS含有储能装置，当市电输入正常时，UPS将市电稳压后输出，此时的UPS等效为交流式电稳压器，同时向内置的储能装置充电；当市电中断时，UPS立即将储能装置存储的电能转换为与市电相同的交流电输出，实现不间断供电。这样设置，有利于避免市电故障带来的供电故障，进一步提升了智能配电系统的稳定性。

在上述各实施例的基础上，本公开还提供了一个可选实施例，在该可选实施例中，直流电源模块12包括电源供应器。其中，电源供应器的应为全称为Power Supply Unit，简称PSU。PSU是一种电能转换类的电源，能够将交流电转成低压稳定的直流电。PSU能够对输入的交流电压进行自动适应，能够输出稳定连续的直流电压，从而进一步提升了智能配电系统的稳定性。

图2是根据本公开实施例提供的另一种智能配电系统的供电电路的示意图。参见图2，在一个可选实施例中，防回流模块13包括：二极管D，二极管D的阳极与直流电源模块12电连接，二极管D的阴极与直流母线20电连接。这样设置，使得供电电路的结构简单，且由于二极管D的成本较低，从而降低了供电电路的成本，进一步提升了供电电路的实用性。

其中，二极管D具有单向传输的特性，当二极管D的阳极电压高于阴极电压时，二极管D导通；当二极管D的阴极电压高于阳极电压时，二极管截止。基于此，若各供电支路10输出的电压大小存在差异时，二极管D的设置能够避免输出电压较高的供电支路10向输出电压较低的供电支路10倒灌电流。具体地，假设位于左侧的供电支路10的输出电压较高，位于右侧的供电支路10的输出电压较低；对于左侧的二极管D而言，因其阳极电压高于阴极电压而导通，左侧的供电支路10向直流母线20供电；对于右侧的二极管D而言，因其阴极电压高于阳极电压而截止，右侧的供电支路10未向直流母线20供电。

图3是根据本公开实施例提供的一种防回流模块的结构示意图。参见图3，在一个可选实施例中，防回流模块13还包括外壳131，外壳131上设置有第一接线结构131A和第二接线结构(图3中未示出)，二极管D设置于外壳131内，二极管D的阳极与第一接线结构131A电连接，二极管D的阴极与第二接线结构电连接。这样设置，有利于对防回流模块13进行接线。

其中，二极管器件的尺寸一般较小，其阴极和阳极的引脚设计主要用于焊接电路板，而本公开实施例提供的供电电路多应用于设备和线缆连接，直接将二极管器件与直流母线连接存在困难。通过设置外壳131有利于对防回流模块13进行接线。示例性地，外壳131内还设置有焊接电路板，二极管D通过焊接电路板连接至第一接线结构131A和第二接线结构。

需要说明的是，在图2中示例性地示出了防回流模块13包括一个二极管D，这并非对本公开的限定，只要能起到防回流的效果的实施方式均在本公开的保护范围之内。

图4是根据本公开实施例提供的又一种智能配电系统的供电电路的示意图。参见图4，在另一个可选实施例中，防回流模块13包括至少两个二极管D并联，且各二极管D的阳极均连接直流电源模块12，阴极均连接直流母线20。这样设置，使得同一供电支路10中的各二极管D实现冗余，进一步提升了供电电路的稳定性。

在又一个可选实施例中，防回流模块13还可以包括晶闸管等可控半导体器件，在实际应用中可以根据需要进行设定。

继续参见图1～图5，在一种可选实施例中，各供电支路10的输出端连接后再连接至直流母线20。即各供电支路10与直流母线20之间仅设置一个连接点，这样设置，安装方式简单。

图5是根据本公开实施例提供的又一种智能配电系统的供电电路的示意图。参见图5，在上述各实施例的基础上，本公开还提供了另一个可选实施例，在该可选实施例中，至少两路供电支路10的出线端分别连接于直流母线20的不同位置。这样设置，有利于避免安装位置较近的供电支路10由于外部环境因素同时发生故障。

其中，直流母线20具有一定的长度，能够跨越多个低压柜体(或抽屉柜)。因此，不同位置的直流母线20上的电力应力和机械应力等均存在差异。将各供电支路10连接于直流母线20的不同位置，有利于避免各供电支路10之间的相互影响，进一步提升各供电支路10的独立性。

在一个可选实施例中，两路供电支路10的出线端分别连接于直流母线20的两端。这样设置，使得两路供电支路10的距离尽可能较远，从而进一步提升各供电支路10之间的独立性。

在一个可选实施例中，供电支路10的数量为两路。这样设置，在节省成本的基础上，能够满足智能配电系统的冗余供电需求。

其中，供电支路10的数量越多，供电电路的冗余性越好，供电越稳定；供电支路10的数量越少，成本越低。该可选实施例兼顾智能配电系统的供电稳定性和成本要求，将供电支路10的数量限定为两路，当一路供电支路10发生故障，由另一路供电支路10继续供电。

根据本公开的实施例，本公开还提供了一种智能配电系统，该智能配电系统可以应用于数据中心。图6是根据本公开实施例提供的一种智能配电系统的示意图。参见图6，智能配电系统包括：负载30和如本公开任意实施例所提供的供电电路，具备相应的有益效果。其中，供电电路通过直流母线20向负载30供电。负载30供电的稳定性由直流母线20上的电压稳定性决定，由前述分析可知，由于本公开提供了相互独立、且能够无延迟切换的冗余供电支路10，大幅度提高了直流母线20上的供电稳定性，因而本公开能够大幅度提供负载30的运行稳定性。

在上述各实施例的基础上，本公开还提供了另一个可选实施例，在该可选实施例中，智能配电系统应用于数据中心，负载30为智能负载，负载中配置有芯片。具体地，直流母线20向负载30中的芯片供电，且智能配电系统中的芯片数量众多，这与传统的配电系统的负载明显不同。另一方面，不同于现有的配电系统通过继电器等机械开关进行供电支路的切换而存在切换间隔，本公开提供的智能配电系统能够实现切换无延迟、供电稳定性更好，因而能够更好地匹配数据中心等智能配电系统。

图7是根据本公开实施例提供的另一种智能配电系统的示意图。参见图7，在一个可选实施例中，负载30包括：智能断路器、显示器31、数据网关34和可编程逻辑控制器35中的至少一种。

其中，智能断路器包括框架断路器32和塑壳断路器33等。以数据中心为例，框架断路器32和塑壳电路器33等智能断路器除了具备分闸、合闸的功能，还具有测量电压、电流和功率等电量数据的功能，可以省去电表的设置。具体地，框架断路器32连接于数据中心的外部进线和母排之间，塑壳断路器33相比于框架断路器32的体积、电能、电量较小，连接于母排和低压柜体(或抽屉柜)之间。

可编程逻辑控制器35的英文全称为Programmable Logic Controller，简称PLC，可以对各智能断路器进行控制，实现智能断路器的分闸、合闸、电量监测等功能。

显示器31即人机交互设备，用于显示各负载30的运行参数、以及通过显示器31中的客户端能够实现对各负载30的参数设定。

数据网关34用于实现各负载30之间的通信以及整个数据中心的通信。例如，可编程逻辑控制器35通过数据网关与智能断路器进行通信，从而实现对智能断路器的控制；又如，显示器31通过数据网关与智能断路器进行通信，从而接收智能断路器的电量信息并进行展示。

上述具体实施方式，并不构成对本公开保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本公开的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本公开保护范围之内。

Claims (10)

1.一种智能配电系统的供电电路，其特征是，包括至少两路供电支路，所述至少两路供电支路同时向直流母线供电，各所述供电支路之间互为冗余；

所述供电支路包括：

交流电源模块，向所述供电支路提供交流电；

直流电源模块，所述直流电源模块的输入端与所述交流电源模块的输出端电连接，用于将所述交流电转换为直流电；

防回流模块，所述防回流模块的输入端与所述直流电源模块的输出端电连接，所述防回流模块的输出端与所述直流母线电连接。

2.根据权利要求1所述的智能配电系统的供电电路，其中，所述防回流模块包括：二极管，所述二极管的阳极与所述直流电源模块电连接，所述二极管的阴极与所述直流母线电连接。

3.根据权利要求2所述的智能配电系统的供电电路，其中，所述防回流模块还包括：外壳，所述外壳上设置有第一接线结构和第二接线结构，所述二极管设置于所述外壳内，所述二极管的阳极与所述第一接线结构电连接，所述二极管的阴极与所述第二接线结构电连接。

4.根据权利要求1所述的智能配电系统的供电电路，其中，所述供电支路的数量为两路。

5.根据权利要求1所述的智能配电系统的供电电路，其中，所述至少两路供电支路的出线端分别连接于所述直流母线的不同位置。

6.根据权利要求5所述的智能配电系统的供电电路，其中，两路所述供电支路的出线端分别连接于所述直流母线的两端。

7.根据权利要求1所述的智能配电系统的供电电路，其中，所述交流电源模块包括：不间断电源，所述不间断电源向所述供电支路提供交流电。

8.一种智能配电系统，包括：负载和如权利要求1-7任一项所述的供电电路；其中，所述供电电路通过所述直流母线向所述负载供电。

9.根据权利要求8所述的智能配电系统，其中，所述智能配电系统应用于数据中心。

10.根据权利要求8所述的智能配电系统，其中，所述负载包括：智能断路器、显示器、数据网关和可编程逻辑控制器中的至少一种。