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CN203071803U - 认知电源 - Google Patents

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CN203071803U CN2012207417712U CN201220741771U CN203071803U CN 203071803 U CN203071803 U CN 203071803U CN 2012207417712 U CN2012207417712 U CN 2012207417712U CN 201220741771 U CN201220741771 U CN 201220741771U CN 203071803 U CN203071803 U CN 203071803U
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陈惠桐
李兵
文朝宽
周洪成
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Abstract

一种认知电源，包括电源控制部件、电源功率部件、电源感知部件，电源功率部件与电源控制部件、电源感知部件相连接，电源感知部件与电源控制部件、电源负载相连接；电源控制部件包括：电源功率因数校正模块，启动电源模块，处理器模块，功率分配模块,接受电源感知部件发来的信息，控制电源功率部件进入休眠状态或激活状态；电源功率部件包括电源功率模块，提供负载所需的全部电源能量，可在电源控制部件的指挥下进入休眠状态或被唤醒进入工作状态；电源感知部件包括功率计算模块和采集模块,实时感知电源负载功率的大小变化并将相应的信息发送给电源控制部件。本实用新型解决了电源打开工作后不论负载大小它都会连续满功率的投入工作，而自身始终消耗较大功率的问题。减轻了部分功率部件及变压器在负载较轻的情况下的自身消耗，以延长其工作寿命。

Description

认知电源
技术领域
本实用新型涉及各种中、大功率电源系统的功率部件和控制部件及输出采集部件，使它们能根据负载的状况实时的决定电源功率部分是进入休眠待机还是唤醒工作以及待机和工作的比例。
背景技术
随着电气、电子产品的不断发展，电源产品也越来越丰富。从早期的交流稳压电源、直流稳压电源，到现在的交流不间断电源、直流不间断电源、充电电源、逆变电源，其功率也是大到兆瓦级小至毫瓦级。拒不完全统计，电源产品年产值占整个电子产品年产值的6%--7%,由此可见电源产品的使用范围是非常之广的。但在社会的信息化、智能化飞速发展的今天，对电源供电质量、供电保证的要求也不断提高。而从另一个角度也说明随着社会的信息化、智能化的发展各部分对电能的依赖却越来越大。但地球的资源是有限的，为了最大限度的保障经济的可持续增长，人们在积极寻求新能源和开发可再生能源的同时，时刻都在想办法如何节约现有能源。
发明内容
本实用新型就是在充分分析了现有各种电源的工作原理、归纳了绝大部分用电负载的工作特性及工作习惯后提出的。
它既节省了由于电源本身不管负载情况而连续满功率工作所消耗的不必要的能量外，还能是电源经常处在休眠状态而延长其寿命。
本实用新型采取的技术方案为：
一种认知电源，包括电源控制部件、电源功率部件、电源感知部件，电源功率部件与电源控制部件、电源感知部件相连接，电源感知部件与电源控制部件、电源负载相连接；电源控制部件包括：电源功率因数校正模块，启动电源模块，处理器模块，功率分配模块,接受电源感知部件发来的信息，控制电源功率部件进入休眠状态或激活状态；电源功率部件包括电源功率模块，提供负载所需的全部电源能量，可在电源控制部件的指挥下进入休眠状态或被唤醒进入工作状态；电源感知部件包括功率计算模块和采集模块,实时感知电源负载功率的大小变化并将相应的信息发送给电源控制部件；电源功率因数校正模块，完成整个电源的功率因数校正，提高电源效率和节能效果，同时为启动电源模块补充能量；启动电源模块完成电源功率模块由休眠到激活工作的电源触发，它以间歇方式不断输出电能为电源功率模块提供激活电源；处理器模块完成电源功率的设定和实时功率比对及分配；功率分配模块将处理器模块输出的功率分配编码翻译成对应电源电源功率模块的控制电平。采集模块为采集电压信号的高精度电阻I及采集电流信号的霍尔电流传感器J，两种信号同时送到功率计算模块H。
优选的电源功率模块为多个并联的电源功率模块。
优选的电源功率模块可以全部或者部分进入休眠状态或激活状态。
优选的处理器模块为DSP芯片。
本实用新型涉及的认知电源就是要使各种电源，特别是大功率连续工作的电源，能实时根据其负载的工作情况控制自身的功率部件、变压器等投入工作的比例多少。
从目前用电设备情况看大致可分为：
⑴分段工作：如白天工作晚上休息，晚上工作白天休息等；
⑵间歇工作：平时待机功率很小，工作时功率脉冲式增加（CT机、X光机、压缩机等）；
⑶随机工作：平时大部分时间处于待机状态，偶尔根据外部情况短时间工作（通风扇、摄像头、报警器等）。
电源控制部件：能控制电源功率部件（含变压器）是否进入休眠状态或激活为工作状态。特别是能根据负载的工作规律学习总结一套电源控制程序，通过对电源感知部件提供的负载参量进行分析再确定发出休眠或工作的指令。尤其是能通过对检测电路送来的负载由休眠转到工作时的信息进行存储、分析、归纳，从中找出相应负载的工作规律，学会控制功率部件的休眠或唤醒的相互比例。这里要解决的主要问题是负载增大或减小时能很快的判断出其比例大小，以对功率部件发出相应的命令。
    随着电力电子控制技术的发展，目前的控制芯片已能方便的实现系统从休眠到激活唤醒之间相互转换的时间及安全性的有机统一。大幅度提高了电源在休眠到唤醒过程的节能效率与工作的可靠性。
     电源功率部件：提供负载所需的全部电源能量，可在控制信号的指挥下方便的进入休眠状态或被唤醒进入工作状态。一般采用多个模块的并联，以达到部分休眠部分工作的效果。为此本实用新型中的各功率模块之间不但能方便的进行相互电压、电流的沟通与协调，以保证最大限度的发挥每个模块的效率，而且还要快速安全的完成从休眠状态到唤醒工作状态之间的相互转换。
     电源感知部件：除能实时知道负载功率的大小变化，通知控制部件完成对输出电压、电流的控制及对负载出现超载或短路时进行保护外，其主要的功能是当负载处于停机状态时也能对输出和负载状态进行检测，随时发现负载的各种变化，并能快速将相应信息送给电源控制部分。
以DSP为核心的感知部件对负载变化能随时进行监测和判断，当负载加重、减轻或关闭时都能以μs级的时间检测并发出控制命令，确保电源功率部件有针对性的休眠或唤醒。
目前各种用电设备虽然种类繁多工作特点各异，但就其用电功率角度而言都可分为满载工作、空载工作（负载关机）、部分工作（半功率、小半功率、大半功率等）另外从目前电源的设计习惯和可靠性要求惯例，大部分电源都以功率的冗余来换取其可靠性和质保期。而当前电源系统的工作情况是：只要接通输入开关它就全功率的投入运行。这样势必造成电源自身效率的降低，总能源的无为损耗及电源内部部件寿命的无为减短。而有认知功能的电源开机工作后首先检测其负载的大小，然后在满足功率和可靠性要求的基础上决定功率部分那些模块激活工作那些模块进入休眠。按照这一模式检测部分随时跟踪负载的变化以改变功率部件的输出配给。达到减轻电源损耗延长部件寿命的目的。在整个电源工作过程中控制部分在随时进行相关负载工作规律的学习和归纳，找出其主要的工作规律以利于提高工作效率和反映速度。
本实用新型的目的就是：
（1）解决电源打开工作后不论负载大小它都会连续满功率的投入工作，而自身始终消耗较大功率的问题。
（2）减轻部分功率部件及变压器在负载较轻的情况下的自身消耗，以延长其工作寿命。
说明书附图
图1为本实用新型部件结构框图;
图2为本实用新型模块结构框图;
图3为本实用新型电源功率因数校正模块电路图;
图4为本实用新型启动电源模块电路图;
图5为本实用新型电源功率模块电路图.
具体实施方式
参见图1，图2,图3,图4,图5, 一种认知电源，电源控制部件、电源功率部件、电源感知部件，电源功率部件与电源控制部件、电源感知部件相连接，电源感知部件与电源控制部件、电源负载相连接；电源控制部件包括：电源功率因数校正模块F，启动电源模块E，处理器模块G，功率分配模块K,接受电源感知部件发来的信息，控制电源功率部件进入休眠状态或激活状态；电源功率部件包括电源功率模块A、B、C、D，提供负载所需的全部电源能量，可在电源控制部件的指挥下进入休眠状态或被唤醒进入工作状态；电源感知部件包括功率计算模块H和采集模块,实时感知电源负载功率的大小变化并将相应的信息发送给电源控制部件；电源功率因数校正模块F，完成整个电源的功率因数校正，提高电源效率和节能效果，同时为启动电源模块E补充能量；启动电源模块E完成电源功率模块A、B、C、D由休眠到激活工作的电源触发，它以间歇方式不断输出电能为电源功率模块A、B、C、D提供激活电源；处理器模块G完成电源功率的设定和实时功率比对及分配；功率分配模块K将处理器模块G输出的功率分配编码翻译成对应电源电源功率模块的控制电平。采集模块为采集电压信号的高精度电阻I及采集电流信号的霍尔电流传感器J，两种信号同时送到功率计算模块H。
电源功率模块为多个并联的电源功率模块A,B,C,D。电源功率模块A,B,C,D可以全部或者部分进入休眠状态或激活状态。处理器模块G为DSP芯片。
电源控制部件接受电源感知部件发来的信息，控制电源功率部件进入休眠状态或激活状态；电源功率部件提供负载所需的全部电源能量，可在电源控制部件的指挥下方便的进入休眠状态或被唤醒进入工作状态；电源感知部件实时感知负载功率的大小变化并将相应的信息发送给电源控制部件。
电源功率部件包括多个并联的功率模块。功率模块可以全部或者部分进入休眠状态或激活状态。
电源控制部件通过对电源感知部件提供的负载参量进行存储、分析、归纳，找出负载的工作规律，自动生成电源控制模式。
电源功率因数校正模块F完成整个电源的功率因数校正，提高电源效率和节能效果，同时为模块启动电源补充能量。启动电源模块E完成功率模块由休眠到激活工作的电源触发，它以间歇方式不断输出电能为各功率模块提供激活电源。处理器模块G，即DSP芯片完成电源功率的设定和实时功率比对及分配。功率分配模块K将DSP芯片输出的功率分配编码翻译成对应功率模块的控制电平。电源功率模块A、B、C、D和各功率模块完成电源的功率输出，在控制电平的作用下实时休眠或启动工作。功率计算模块H实时采集模块送来的信号并进行计算，然后变换成DSP芯片能接收的信号送出。采集模块为采集电压信号的高精度电阻I和采集电流信号的霍尔电流传感器J，两种信号同时送到功率计算模块H。
功率因数校正模块F将经过处理的400V电源送到各电源功率模块A、B、C、D，为它们提供输出所需的能量。而每个电源功率模块中使用了一块L6599集成芯片，该芯片的8脚DIS与功率分配模块K输出的对应电平信号相连接，当对应的控制电平高于1.85V时该电源功率模块进入休眠状态，当该电平低于1.85V，而启动电源模块E提供给L6599芯片12脚电源输入的启动电源出现一次由低到高，5V—10V的变化过程时，该电源功率模块就能正常由休眠转到激活工作。启动电源模块E的输出间歇周期一般为一秒左右。启动电源模块E的电源由功率因数校正模块F提供。而DSP模块与功率计算模块H及功率分配模块K之间则是通过数字接口相连接。
主电源首先加到功率因数校正模块F的输入端，功率因数校正模块F的转换电源输出连接到各电源功率模块转换电源的输入，功率因数校正模块F的工作电源输出连接到启动电源模块E的工作电源输入，启动电源模块E的脉动电源输出连接到各功率模块的控制芯片的电源输入端，采集模块的输出端连接到DSP模块G的输入接口，DSP模块G的输出接口与功率分配模块K的输入线连接，功率分配模块K的输出与各功率模块的控制信号的输入连接。
认知电源的工作过程：
当本实用新型通电进入工作状态以后，各功率部件首先被激活工作，这时其采集模块即刻将电压和电流的采集信号发送至功率计算模块，功率计算模块通过比较、计算、转换后将转换信息发送至DSP芯片，DSP芯片将设定的负载情况与该信息进行综合处理，输出功率分配编码到功率分配模块，功率分配模块将该编码翻译成对应各电源功率模块的控制电平，送到各电源功率模块，至此电源进入正常工作状态。下面如果再有负载的变化，认知电源就需要再重复以上的功率确认过程。
    除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种认知电源，其特征在于：包括电源控制部件、电源功率部件、电源感知部件，电源功率部件与电源控制部件、电源感知部件相连接，电源感知部件与电源控制部件、电源负载相连接；
所述电源控制部件包括：电源功率因数校正模块（F），启动电源模块(E)，处理器模块(G)，功率分配模块(K),接受电源感知部件发来的信息，控制电源功率部件进入休眠状态或激活状态；
所述电源功率部件包括电源功率模块，提供负载所需的全部电源能量，可在电源控制部件的指挥下进入休眠状态或被唤醒进入工作状态；
所述电源感知部件包括功率计算模块（H）和采集模块,实时感知电源负载功率的大小变化并将相应的信息发送给电源控制部件；
电源功率因数校正模块(F)，完成整个电源的功率因数校正，提高电源效率和节能效果，同时为启动电源模块(E)补充能量；
启动电源模块(E)完成电源功率模块由休眠到激活工作的电源触发，它以间歇方式不断输出电能为电源功率模块提供激活电源；
处理器模块(G)完成电源功率的设定和实时功率比对及分配；
功率分配模块(K)将处理器模块(G)输出的功率分配编码翻译成对应电源电源功率模块的控制电平。
2.根据权利要求1所述的认知电源，其特征在于：所述电源功率模块为多个并联的电源功率模块。
3.根据权利要求2所述的认知电源，其特征在于：所述电源功率模块可以全部或者部分进入休眠状态或激活状态。
4.根据权利要求1所述的认知电源，其特征在于：所述采集模块为采集电压信号的高精度电阻（I）及采集电流信号的霍尔电流传感器（J），两种信号同时送到功率计算模块(H)。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的认知电源，其特征在于：所述处理器模块(G)为DSP芯片。
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