电源装置及其控制方法

摘要

本发明适用于电力电子技术领域，提供了一种电源装置及其控制方法，电源装置包括：开关模块、直流储能模块及两个双向变换器；开关模块包括两个第一接口及两个第二接口；两个第二接口分别用于与交流电源端和负载端一一对应连接，交流电源端和负载端通过开关模块双向导通；两个双向变换器的直流端均与直流储能模块连接；两个双向变换器的交流端被配置为自适应接口，两个双向变换器的交流端分别用于与两个第一接口一一对应连接；两个第一接口分别与两个第二接口一一对应连接。上述电源装置可双向接入，不会因反接造成功能失效及其他不必要的损害，安装便捷。

权利要求

1.一种电源装置控制方法，其特征在于，应用于电源装置，所述电源装置包括：开关模块、直流储能模块及两个双向变换器；所述开关模块包括两个第一接口及两个第二接口；所述两个第二接口分别用于与交流电源端和负载端一一对应连接，所述交流电源端和所述负载端通过所述开关模块双向导通；所述两个双向变换器的直流端均与所述直流储能模块连接；所述两个双向变换器的交流端被配置为自适应接口，所述两个双向变换器的交流端分别用于与所述两个第一接口一一对应连接；所述两个第一接口分别与所述两个第二接口一一对应连接；

所述电源装置控制方法包括：

检测所述电源装置的接入方向；

根据所述接入方向，将交流电源侧的双向变换器标记为第一双向变换器，将负载侧的双向变换器标记为第二双向变换器；

检测市电供电状态，并根据市电供电状态控制所述第一双向变换器及所述第二双向变换器的工作模式。

2.如权利要求1所述的电源装置控制方法，其特征在于，所述双向变换器包括：双向DC/AC变换器、双向DC/DC变换器及第一开关；

所述双向DC/AC变换器，交流端通过所述第一开关与所述双向变换器的交流端连接，直流端与所述双向DC/DC变换器的第一端连接；

所述双向DC/DC变换器的第二端与所述双向变换器的直流端连接。

3.如权利要求1所述的电源装置控制方法，其特征在于，所述开关模块包括：双向开关；

所述双向开关的两端分别与所述开关模块的两个第二接口一一对应连接。

4.如权利要求3所述的电源装置控制方法，其特征在于，所述开关模块还包括：第一接触器；

所述第一接触器与所述双向开关并联连接。

5.如权利要求3或4任一项所述的电源装置控制方法，其特征在于，所述开关模块还包括：旁路开关；

所述旁路开关的第一端和所述旁路开关的第二端分别与所述两个第二接口连接。

6.如权利要求1所述的电源装置控制方法，其特征在于，所述根据市电供电状态控制所述第一双向变换器及所述第二双向变换器的工作模式，包括：当所述市电供电状态为正常时，控制所述双向开关闭合、所述第一双向变换器中的第一开关闭合、所述第一双向变换器工作在整流降压模式；

当所述市电供电状态为异常时，控制所述双向开关断开、所述第二双向变换器中的第一开关闭合、所述第二双向变换器工作在逆变升压模式。

7.如权利要求6所述的电源装置控制方法，其特征在于，所述根据市电供电状态控制所述第一双向变换器及所述第二双向变换器的工作模式，还包括：当所述市电供电状态为正常时，控制所述第二双向变换器中的第一开关闭合、所述第二双向变换器工作在整流降压模式；

当所述市电供电状态为异常且未断电时，控制所述第一双向变换器中的第一开关闭合、所述第一双向变换器工作在整流降压模式。

8.如权利要求1所述的电源装置控制方法，其特征在于，所述电源装置控制方法还包括：当双向开关故障时，控制第一接触器闭合。

9.如权利要求6至8任一项所述的电源装置控制方法，其特征在于，所述电源装置控制方法还包括：当所述电源装置故障时，控制旁路开关闭合；或

当所述电源装置故障时，控制第一双向变换器中的第一开关断开、第二双向变换器中的第一开关断开及第一接触器闭合。

说明书

电源装置及其控制方法

技术领域

[0001] 本发明属于电力电子技术领域，尤其涉及一种电源装置及其控制方法。

背景技术

[0002] 现有技术中，电源装置一端与交流母线端连接，一端接负载端，在设备安装及使用过程中很容易出现反接的情况。若电源装置反接，轻则影响电能的质量，引起用户端设备故障，重则对电路中的各个器件造成不可逆的损害。

发明内容

[0003] 有鉴于此，本发明实施例提供了一种电源装置及其控制方法，以解决现有技术中电源装置反接引起用户端设备故障，对电路器件造成损害的问题。

[0004] 本发明实施例的第一方面提供了一种电源装置，包括：开关模块、直流储能模块及两个双向变换器；开关模块包括两个第一接口及两个第二接口；

[0005] 两个第二接口分别用于与交流电源端和负载端一一对应连接，交流电源端和负载端通过开关模块双向导通；

[0006] 两个双向变换器的直流端均与直流储能模块连接；两个双向变换器的交流端被配置为自适应接口，两个双向变换器的交流端分别用于与两个第一接口一一对应连接；

[0007] 两个第一接口分别与两个第二接口一一对应连接。

[0008] 本发明实施例的第二方面提供了一种电源装置控制方法，包括：

[0009] 检测电源装置的接入方向；

[0010] 根据接入方向，将交流电源侧的双向变换器标记为第一双向变换器，将负载侧的双向变换器标记为第二双向变换器；

[0011] 检测市电供电状态，并根据市电供电状态控制第一双向变换器及第二双向变换器的工作模式。

[0012] 发明实施例提供了一种电源装置，包括：开关模块、直流储能模块及两个双向变换器；开关模块包括两个第一接口及两个第二接口；两个第二接口分别用于与交流电源端和负载端一一对应连接，交流电源端和负载端通过开关模块双向导通；两个双向变换器的直流端均与直流储能模块连接；两个双向变换器的交流端被配置为自适应接口，两个双向变换器的交流端分别用于与两个第一接口一一对应连接；两个第一接口分别与两个第二接口一一对应连接。上述电源装置可双向接入，不会因反接造成功能失效从而导致用户端设备故障及其他不必要的损害；同时，由于该电源装置可双向安装，降低了工程人员的工作量，安装便捷，使用方便。

附图说明

[0013] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0014] 图1是本发明实施例提供的一种电源装置的结构示意图；

[0015] 图2是本发明实施例提供的又一种电源装置的结构示意图；

[0016] 图3是本发明实施例提供的一种电源装置控制方法的实现流程示意图；

[0017] 图4是本发明实施例提供的一种电源装置控制系统的示意图；

[0018] 图5是本发明实施例提供的终端设备的示意图。

具体实施方式

[0019] 以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

[0020] 为了说明本发明的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

[0021] 参考图1，本发明实施例提供了一种电源装置，包括：开关模块20、直流储能模块12及两个双向变换器11；开关模块20包括两个第一接口1及两个第二接口2；

[0022] 两个第二接口2分别用于与交流电源端和负载端一一对应连接，交流电源端和负载端通过开关模块20双向导通；

[0023] 两个双向变换器11的直流端均与直流储能模块12连接；两个双向变换器11的交流端被配置为自适应接口，两个双向变换器11的交流端分别用于与两个第一接口1一一对应连接；

[0024] 两个第一接口1分别与两个第二接口2一一对应连接。

[0025] 本发明实施例提供的电源装置中包括两个双向变换器11，交流侧母线通过一个双向变换器11整流降压后对直流储能模块12充电，同时直流储能模块12通过另一个双向变换器11对负载侧电压进行补偿。由于本发明实施例中的两个变换器均是双向的，两个双向变换器11的交流端被配置为自适应接口，可双向接入，工作过程中仅需根据接入方向变换工作模式即可正常工作，同时开关模块20也可双向导通，因此不会因反接造成功能失效从而导致用户端设备故障及其他不必要的损害。同时，无论开关模块20与两个双向变换器11之间，或是开关模块20与交流电源端及负载端，均可双向连接，降低了工程人员的工作量，安装快速便捷，使用方便。

[0026] 一些实施例中，双向变换器11包括：双向DC/AC变换器111、双向DC/DC变换器112及第一开关K1；

[0027] 双向DC/AC变换器111，交流端通过第一开关K1与双向变换器11的交流端连接，直流端与双向DC/DC变换器112的第一端连接；

[0028] 双向DC/DC变换器112的第二端与双向变换器11的直流端连接。

[0029] 例如，第一个双向DC/AC变换器111和第一个双向DC/DC变换器112设置在交流电源侧，第一个双向DC/AC变换器111工作在整流模式，第一个双向DC/DC变换器112工作在降压模式，则可为直流储能模块12充电；第二个双向DC/AC变换器111工作在逆变模式，第二个双向DC/DC变换器112工作在升压模式，则直流储能模块12放电，对负载侧电压进行补偿。

[0030] 一些实施例中，第一开关K1可以为接触器。

[0031] 一些实施例中，参考图2，直流储能模块12可以包括：至少一个电容储能单元；

[0032] 其中，各个电容储能单元并联连接。

[0033] 本发明实施例采用电容储能，功率密度大，免维护，使用寿命长。根据工作需求，可对电容储能单元的数量进行灵活设置。

[0034] 一些实施例中，电容储能单元包括串联连接的电容隔离开关K6、电容接触器KM2、电容熔断器FU2及超级电容C1。

[0035] 一些实施例中，参考图1，开关模块20可以包括：双向开关SCR1；

[0036] 双向开关SCR1的两端分别与开关模块20的两个第二接口2一一对应连接。

[0037] 一些实施例中，双向开关SCR1可以为双向晶闸管。

[0038] 一些实施例中，参考图2，开关模块20还可以包括：第一接触器KM1；

[0039] 第一接触器KM1与双向开关SCR1并联连接。

[0040] 一些实施例中，开关模块20还可以包括：旁路开关K5；

[0041] 旁路开关K5的第一端和旁路开关K5的第二端分别与两个第二接口2连接。

[0042] 当设备故障时，旁路开关K5闭合，在负载不断电的情况下对设备进行维修。

[0043] 一些实施例中，开关模块20还可以包括：第一熔断器FU1；

[0044] 第一熔断器FU1用于防止电流过大损毁设备。

[0045] 一些实施例中，参考图2，电源装置还可以包括：第二开关K3和第三开关K4；

[0046] 第二开关K3，第一端与其中一个第二接口2连接，第二端与同侧的第一接口1连接；

[0047] 第三开关K4，第一端与第二个第二接口2连接，第二端与同侧的第一接口1连接。

[0048] 第二开关K3和第三开关K4用于控制母线供电。

[0049] 一些实施例中，电源装置还可进行扩容，参考图2，为了满足功率需求，可以有并联的多组双向变换器11。

[0050] 参考图3，对应于上述电源装置，本发明实施例还提供了一种电源装置控制方法，包括：

[0051] 步骤S101：检测电源装置的接入方向；

[0052] 步骤S102：根据接入方向，将交流电源侧的双向变换器11标记为第一双向变换器，将负载侧的双向变换器11标记为第二双向变换器；

[0053] 步骤S103：检测市电供电状态，并根据市电供电状态控制第一双向变换器及第二双向变换器的工作模式。

[0054] 电源装置接入后首先确定接入方向，并根据接入方向对双向变换器11进行标记，进而根据工作状态确定两个双向变换器11的工作模式。

[0055] 一些实施例中，步骤S103可以包括：

[0056] 步骤S1031：当市电供电状态为正常时，控制双向开关SCR1闭合、第一双向变换器中的第一开关K1闭合、第一双向变换器工作在整流降压模式；

[0057] 步骤S1032：当市电供电状态为异常时，控制双向开关SCR1断开、第二双向变换器中的第一开关K1闭合、第二双向变换器工作在逆变升压模式。

[0058] 当市电供电正常时，双向开关SCR1闭合，由主供电回路直接供电，第一双向变换器工作在整流降压模式，为直流储能模块12充电。

[0059] 当市电供电状态异常，双向开关SCR1断开，切断主回路供电，第二双向变换器工作在逆变升压模式，直流储能模块12放电为负载端供电。

[0060] 一些实施例中，步骤S103还可以包括：

[0061] 步骤S1033：当市电供电状态为正常时，控制第二双向变换器中的第一开关K1闭合、第二双向变换器工作在整流降压模式；

[0062] 步骤S1034：当市电供电状态为异常且未断电时，控制第一双向变换器中的第一开关K1闭合、第一双向变换器工作在整流降压模式。

[0063] 当市电供电正常时，负载端也可通过第二双向变换器为直流储能模块12充电；

[0064] 当市电供电异常但未断电时，直流储能模块12在放电时，第一双向变换器可为直流储能模块12充电，延长后备时间。或第一双向变换器直接为第二双向变换器供能，缓解直流储能模块12的压力。

[0065] 一些实施例中，电源装置控制方法，还可以包括：

[0066] 步骤S104：当双向开关SCR1故障时，控制第一接触器KM1闭合。

[0067] 一些实施例中，电源装置控制方法，还可以包括：

[0068] 当电源装置故障时，控制旁路开关K5闭合；或

[0069] 当电源装置故障时，控制第一双向变换器中的第一开关K1断开、第二双向变换器中的第一开关K1断开及第一接触器KM1闭合。

[0070] 应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

[0071] 参考图4，本发明实施例还提供了一种电源装置控制系统，包括：

[0072] 接入方向确定模块31，用于检测电源装置的接入方向；

[0073] 标记模块32，用于根据接入方向，将交流电源侧的双向变换器11标记为第一双向变换器，将负载侧的双向变换器11标记为第二双向变换器；

[0074] 模式设定模块33，用于检测市电供电状态，并根据市电供电状态控制第一双向变换器及第二双向变换器的工作模式。

[0075] 一些实施例中，模式设定模块33可以包括：

[0076] 第一模式设定单元331，用于当市电供电状态为正常时，控制双向开关SCR1闭合、第一双向变换器中的第一开关K1闭合、第一双向变换器工作在整流降压模式；

[0077] 第二模式设定单元332，用于当市电供电状态为异常时，控制双向开关SCR1断开、第二双向变换器中的第一开关K1闭合、第二双向变换器工作在逆变升压模式。

[0078] 一些实施例中，模式设定模块33可以包括：

[0079] 第三模式设定单元333，用于当市电供电状态为正常时，控制第二双向变换器中的第一开关K1闭合、第二双向变换器工作在整流降压模式；

[0080] 第三模式设定单元334，用于当市电供电状态为异常且未断电时，控制第一双向变换器中的第一开关K1闭合、第一双向变换器工作在整流降压模式。

[0081] 一些实施例中，电源装置控制系统，还可以包括：

[0082] 第一故障切换模块34，用于当双向开关SCR1故障时，控制第一接触器KM1闭合。

[0083] 一些实施例中，电源装置控制系统，还可以包括：

[0084] 第二故障切换模块35，用于当电源装置故障时，控制旁路开关K5闭合；或[0085] 第三故障切换模块36，用于电源装置故障时，控制第一双向变换器中的第一开关K1断开、第二双向变换器中的第一开关K1断开及第一接触器KM1闭合。

[0086] 所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将终端设备的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述装置中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

[0087] 图5是本发明一实施例提供的终端设备的示意框图。如图5所示，该实施例的终端设备4包括：一个或多个处理器40、存储器41以及存储在存储器41中并可在处理器40上运行的计算机程序42。处理器40执行计算机程序42时实现上述各个电源装置控制方法实施例中的步骤，例如图3所示的步骤S101至S103。或者，处理器40执行计算机程序42时实现上述电源装置控制系统实施例中各模块/单元的功能，例如图4所示模块31至33的功能。

[0088] 示例性地，计算机程序42可以被分割成一个或多个模块/单元，一个或者多个模块/单元被存储在存储器41中，并由处理器40执行，以完成本申请。一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述计算机程序42在终端设备4中的执行过程。例如，计算机程序42可以被分割成接入方向确定模块31、标记模块32及模式设定模块33。

[0089] 接入方向确定模块31，用于检测电源装置的接入方向；

[0090] 标记模块32，用于根据接入方向，将交流电源侧的双向变换器11标记为第一双向变换器，将负载侧的双向变换器11标记为第二双向变换器；

[0091] 模式设定模块33，用于检测市电供电状态，并根据市电供电状态控制第一双向变换器及第二双向变换器的工作模式。

[0092] 其它模块或者单元在此不再赘述。

[0093] 终端设备4包括但不仅限于处理器40、存储器41。本领域技术人员可以理解，图5仅仅是终端设备的一个示例，并不构成对终端设备4的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如终端设备4还可以包括输入设备、输出设备、网络接入设备、总线等。

[0094] 处理器40可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field‑Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

[0095] 存储器41可以是终端设备的内部存储单元，例如终端设备的硬盘或内存。存储器41也可以是终端设备的外部存储设备，例如终端设备上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，存储器41还可以既包括终端设备的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器41用于存储计算机程序42以及终端设备所需的其他程序和数据。存储器41还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

[0096] 在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

[0097] 本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

[0098] 在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的终端设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的终端设备实施例仅仅是示意性的，例如，模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。

[0099] 作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

[0100] 另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

[0101] 集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，计算机程序包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读介质可以包括：能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read‑Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括是电载波信号和电信信号。

[0102] 以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。