CN105703470A - 多电源供电系统和用于该多电源供电系统的方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种多电源供电系统和用于该多电源供电系统的方法，该多电源供电系统包括：第一电源；第二电源；输入开关装置，用于在第一电源与第二电源之间进行切换；电力转换复用电路，用于根据输入开关装置的切换对来自第一电源的电力或者来自第二电源的电力进行转换；逆变器，用于对从电力转换复用电路输出的电力进行转换以输出，其中输入开关装置是机械开关装置。根据本公开的实施例，可以减小多电源供电系统的成本和体积，提高工作效率和功率密度。

Description

多电源供电系统和用于该多电源供电系统的方法

技术领域

本公开涉及电力电子技术领域，更具体地，涉及一种能够实现用于多个电源的电力转换电路的复用的多电源供电系统和用于该多电源供电系统的方法。

背景技术

在传统的多电源供电系统(例如，不间断电源(UPS)、变频器等)的拓扑结构中，以UPS为例，如图1所示，通常包括相互独立的用于交流电源(即，市电)的整流电路和用于电池的放电电路。然而，由于在这种拓扑结构中整流电路和放电电路不能复用，因此传统的UPS通常具有体积大、器件利用率低、成本高、不利于提高功率密度等的缺点。

针对该问题，提出了一种能够实现整流电路与放电电路的复用的电路拓扑结构，以减小例如UPS的成本和体积。如图2所示，在该示意电路图中，交流电源和电池共用一套PFC电路用于整流电路和放电电路，即，实现了整流电路与放电电路的复用。在该电路拓扑结构中，通常采用晶闸管(SCR)作为用于切换交流电源与电池的输入开关器件。然而，这样的电路拓扑结构的缺点在于，(1)采用SCR作为输入开关器件具有以下缺点：SCR在整机工作的过程中会持续流过大电流，功耗较大，会严重影响到供电系统的整机效率；SCR的功耗较大，因此需要体积较大的散热器，这对于目前产品的高功率密度要求来说是一个劣势；以及SCR的成本较高，尤其是还需要添加散热器，从而导致产品的整体成本更高，以及(2)所采用的电感数量多，而单个电感不是所有时间都在工作，因此电感的利用率低，并且导致这样的UPS整机占用空间大且成本高。

发明内容

在下文中给出了关于本公开的简要概述，以便提供关于本公开的某些方面的基本理解。但是，应当理解，这个概述并不是关于本公开的穷举性概述。它并不是意图用来确定本公开的关键性部分或重要部分，也不是意图用来限定本公开的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出关于本公开的某些概念，以此作为稍后给出的更详细描述的前序。

鉴于以上问题，本公开的目的是提供一种以机械开关装置作为输入开关器件并且能够实现多个电力转换电路的复用的多电源供电系统，其克服了现有技术中的缺陷，实现了成本和体积的减小以及工作效率和功率密度的提高。

根据本公开的一方面，提供了一种多电源供电系统，其可包括：第一电源；第二电源；输入开关装置，用于在第一电源与第二电源之间进行切换；电力转换复用电路，用于根据输入开关装置的切换对来自第一电源的电力或者来自第二电源的电力进行转换；以及逆变器，用于对从电力转换复用电路输出的电力进行转换以输出。优选地，输入开关装置是机械开关装置。

根据本公开的优选实施例，上述机械开关装置可以是继电器或接触器。

根据本公开的优选实施例，该多电源供电系统可以是不间断电源，第一电源可以是交流电源，并且第二电源可以是电池。此外，优选地，电力转换复用电路对来自第一电源的电力进行整流或者对所述第二电源的电力进行放电。

根据本公开的另一优选实施例，该多电源供电系统还可包括设置在输入开关装置与电力转换复用电路之间的电感器，并且在输入开关装置接通第一电源的情况下，如果第一电源是交流电源，则流过电感器的电流是全波电流。

根据本公开的又一优选实施例，取自作为电池的第二电源的抽头与母线的中性点连接。

根据本公开的另一方面，还提供了一种用于多电源供电系统的方法，该多电源供电系统可包括第一电源、第二电源、输入开关装置、电力转换复用电路和逆变器，该方法可包括：控制输入开关装置在第一电源与第二电源之间进行切换；根据输入开关装置的切换控制电力转换复用电路对来自第一电源的电力或者来自第二电源的电力进行转换；以及控制逆变器对从电力转换复用电路输出的电力进行转换以输出。优选地，输入开关装置是机械开关装置。

在下面的说明书部分中给出本公开实施例的其他方面，其中，详细说明用于充分地公开本公开实施例的优选实施例，而不对其施加限定。

附图说明

本公开可以通过参考下文中结合附图所给出的详细描述而得到更好的理解，其中在所有附图中使用了相同或相似的附图标记来表示相同或者相似的部件。所述附图连同下面的详细说明一起包含在本说明书中并形成说明书的一部分，用来进一步举例说明本公开的优选实施例和解释本公开的原理和优点。其中：

图1是示出现有技术中的传统UPS的拓扑结构的示例的示意图；

图2是示出现有技术中的传统UPS的电路拓扑结构的另一示例的示意电路图；

图3是示出根据本公开的实施例的多电源供电系统的拓扑结构的示意图；

图4A至图4H是示出根据本公开的实施例的多电源供电系统的示例实施方案的示意电路图；

图5是示出根据本公开的实施例的基于图4B中的实施方案的三相交流输入的情况下的多电源供电系统的示例实施方案的示意电路图；以及

图6是示出根据本公开的实施例的用于多电源供电系统的方法的示意流程图。

具体实施方式

在下文中将结合附图对本公开的示范性实施例进行描述。为了清楚和简明起见，在说明书中并未描述实际实施方式的所有特征。然而，应该了解，在开发任何这种实际实施例的过程中必须做出很多特定于实施方式的决定，以便实现开发人员的具体目标，例如，符合与系统及业务相关的那些限制条件，并且这些限制条件可能会随着实施方式的不同而有所改变。此外，还应该了解，虽然开发工作有可能是非常复杂和费时的，但对得益于本公开内容的本领域技术人员来说，这种开发工作仅仅是例行的任务。

在此，还需要说明的一点是，为了避免因不必要的细节而模糊了本公开，在附图中仅仅示出了与根据本公开的方案密切相关的设备结构和/或处理步骤，而省略了与本公开关系不大的其他细节。

以下将参照图3至图6详细描述本公开的优选实施例。

如图3所示，根据本公开的实施例的多电源供电系统300可包括第一电源301、第二电源302、输入开关装置S、电力转换复用电路303和逆变器304，其中，输入开关装置S是机械开关装置。

优选地，这里的机械开关装置可以包括但不限于继电器和接触器，并且可以是任何能够根据电信号的控制而吸合或断开以接通或切断电路的开关装置。

此外，应指出，输入开关装置S的实现形式可以包括例如单个多触点继电器、两个单触点继电器等，本公开对此不作限制，只要其能实现对第一电源和第二电源的切换即可。

输入开关装置S在第一电源301与第二电源302之间进行切换，以将来自第一电源301的电力或者来自第二电源302的电力输出到电力转换复用电路303。电力转换复用电路303对来自第一电源301的电力或者来自第二电源302的电力进行转换。逆变器304对从电力转换复用电路304输出的电力进行转换以输出。这里的电力转换复用电路303可以采用功率因数校正(PFC)电路。

优选地，该多电源供电系统300可以是不间断电源(UPS)，第一电源301可以是作为市电的交流电源，第二电源302可以是电池，并且电力转换复用电路303实现了用于交流电源的整流器和用于电池的放电器的复用，其根据输入开关装置S的切换而对来自交流电源的电力进行整流或者对来自电池的电力进行放电。

然而，应理解，根据本公开的实施例的多电源供电系统不限于UPS，而是也可以包括用于空调的变频器等，并且第一电源和第二电源也不仅限于分别是交流电源和电池，电力转换复用电路也不仅限于实现整流器和放电器的复用。也就是说，在任何包括多个电源并且需要实现多个电力转换电路的复用的电力系统中，本公开的实施例均可以适用。

此外，优选地，如图3所示，多电源供电系统300还可以包括设置输入开关装置S与电力转换复用电路303之间的电感器L。

在输入开关装置S接通第一电源301的情况下，如果第一电源301是交流电源，则此时流过电感器L的电流是全波电流。相比之下，在图2所示的采用SCR作为输入开关器件的电路拓扑中，流过电感器的电流是半波电流。因此，与采用SCR作为输入开关器件相比，在根据本公开的实施例的电路拓扑结构中，由于提高了电感的工作时间(即，提高了电感利用率)，从而可以利用较少数量的电感器(例如，可以减少一半数量的电感器)，这样不仅进一步降低了成本，而且还减小了系统的整体体积。

图4A至图4H是示出根据本公开的实施例的多电源供电系统的示例实施方案的示意电路图，并且图5是示出根据本公开的实施例的基于图4B中的实施方案的三相输入情况下的多电源供电系统的示例实施方案的示意电路图。如图4A至图5所示，在单相或多相输入的情况下，以继电器作为交流电源和电池的输入开关装置，整流电路与放电电路共用一套电力转换电路，并且在每相的输入开关装置与电力转换复用电路之间仅设置了例如一个电感器。

此外，优选地，如图4E至图4H中的示例实施方案所示，取自电池的抽头与母线的中性点连接，换言之，增加了电池中性点。这样，电池可以对正负母线均进行充电，减少了负载不平衡对系统造成的干扰，提高了系统工作的稳定性。

根据以上参照图3至图5的描述可以看出，在根据本公开的实施例的多电源供电系统中，相比于图1所示的传统UPS的拓扑结构，整流电路与放电电路共用一套电路，从而减小了供电系统的体积和成本。另一方面，相比于图2所示的实现了整流电路与放电电路的复用的UPS拓扑结构，由于用例如继电器的机械开关装置代替晶闸管作为输入开关装置，因此降低了成本，降低了导通损耗，提高了效率，同时还可以提高电感利用率，从而减少了所使用的电感器的数量，进一步减小了成本和体积。

应理解，尽管以上参照图3至图5描述了根据本公开的实施例的多电源供电系统的拓扑结构示例，但是这仅是示例而非限制，并且本领域技术可以根据本公开的原理而做出不同于所公开的电路拓扑结构的实施方案，并且这样的实施方案应该认为落入本公开的范围内。

接下来将参照图6描述根据本公开的实施例的用于多电源供电系统的方法。图6是示出根据本公开的实施例的用于多电源供电系统的方法的流程图。

如图6所示，在步骤S1处，控制作为机械开关装置的输入开关装置S在第一电源301与第二电源302之间进行切换。这里的多电源供电系统可以是UPS，并且第一电源可以是交流电源，第二电源可以是电池。优选的，机械开关装置可以是继电器或接触器等。

在步骤S2处，根据输入开关装置S的切换控制电力转换复用电路303对来自第一电源301的电力或者来自第二电源302的电力进行转换。优选地，控制电力转换复用电路303对来自交流电源的电力进行整流或者对来自电池的电力进行放电。

然后，在步骤S3处，控制逆变器304对从电力转换复用电路303输出的电力进行转换以输出。

应指出，尽管以上描述了根据本公开的实施例的方法的过程示例，但是这仅是示例而非限制，并且本领域技术人员可根据本公开的原理对以上实施例进行修改，例如可对各个实施例中的步骤进行添加、删除或者组合等，并且这样的修改均落入本公开的范围内。

此外，还应指出，这里的方法实施例是与上述装置实施例相对应的，因此在方法实施例中未详细描述的内容可参见装置实施例中相应位置的描述，在此不再重复描述。

应理解，根据本公开的实施例的存储介质和程序产品中的机器可执行的指令还可以被配置成执行与上述装置实施例相对应的方法，因此在此未详细描述的内容可参考先前相应位置的描述，在此不再重复进行描述。

相应地，用于承载上述包括机器可执行的指令的程序产品的存储介质也包括在本公开中。该存储介质包括但不限于软盘、光盘、磁光盘、存储卡、存储棒等等。

另外，还应该指出的是，上述系列处理和装置也可以通过软件和/或固件实现。在通过软件和/或固件实现的情况下，从存储介质或网络向具有专用硬件结构的计算机安装构成该软件的程序，该计算机在安装有各种程序时，能够执行各种功能等等。

以上参照附图描述了本公开的优选实施例，但是本公开当然不限于以上示例。本领域技术人员可在所附权利要求的范围内得到各种变更和修改，并且应理解这些变更和修改自然将落入本公开的技术范围内。

例如，在以上实施例中包括在一个单元中的多个功能可以由分开的装置来实现。替选地，在以上实施例中由多个单元实现的多个功能可分别由分开的装置来实现。另外，以上功能之一可由多个单元来实现。无需说，这样的配置包括在本公开的技术范围内。

在该说明书中，流程图中所描述的步骤不仅包括以所述顺序按时间序列执行的处理，而且包括并行地或单独地而不是必须按时间序列执行的处理。此外，甚至在按时间序列处理的步骤中，无需说，也可以适当地改变该顺序。

Claims (10)

1.一种多电源供电系统，包括：

第一电源；

第二电源；

输入开关装置，用于在所述第一电源与所述第二电源之间进行切换；

电力转换复用电路，用于根据所述输入开关装置的切换对来自所述第一电源的电力或者来自所述第二电源的电力进行转换；以及

逆变器，用于对从所述电力转换复用电路输出的电力进行转换以输出，

其中，所述输入开关装置是机械开关装置。

2.根据权利要求1所述的多电源供电系统，其中，所述机械开关装置是继电器或接触器。

3.根据权利要求1或2所述的多电源供电系统，其中，所述多电源供电系统是不间断电源，所述第一电源是交流电源，并且所述第二电源是电池，

并且其中，所述电力转换复用电路对来自所述第一电源的电力进行整流或者对来自所述第二电源的电力进行放电。

4.根据权利要求1或2所述的多电源供电系统，其中，所述多电源供电系统还包括设置在所述输入开关装置与所述电力转换复用电路之间的电感器，并且在所述输入开关装置接通所述第一电源的情况下，如果所述第一电源是交流电源，则流过所述电感器的电流是全波电流。

5.根据权利要求3所述的多电源供电系统，其中，取自所述第二电源的抽头与母线的中性点连接。

6.一种用于多电源供电系统的方法，所述多电源供电系统包括第一电源、第二电源、输入开关装置、电力转换复用电路和逆变器，所述方法包括：

控制所述输入开关装置在所述第一电源与所述第二电源之间进行切换；

根据所述输入开关装置的切换控制所述电力转换复用电路对来自所述第一电源的电力或者来自所述第二电源的电力进行转换；以及

控制所述逆变器对从所述电力转换复用电路输出的电力进行转换以输出，

其中，所述输入开关装置是机械开关装置。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述机械开关装置是继电器或接触器。

8.根据权利要求6或7所述的方法，其中，所述多电源供电系统是不间断电源，所述第一电源是交流电源，并且所述第二电源是电池，

并且其中，根据所述输入开关装置的切换控制所述电力转换复用电路对来自所述第一电源的电力或者来自所述第二电源的电力进行转换包括根据所述输入开关装置的切换控制所述电力转换复用电路对来自所述第一电源的电力进行整流或者对来自所述第二电源的电力进行放电。

9.根据权利要求6或7所述的方法，其中，所述多电源供电系统还包括设置在所述输入开关装置与所述电力转换复用电路之间的电感器，并且在所述输入开关装置接通所述第一电源的情况下，如果所述第一电源是交流电源，则流过所述电感器的电流是全波电流。

10.根据权利要求8所述的方法，其中，取自所述第二电源的抽头与母线的中性点连接。