CN110048586A - 一种可配置的电源*** - Google Patents

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林永清
程利军
焦道海
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Abstract

本发明提供了一种可配置的电源***；所述电源***包括交流发电***、交流输出***、直流输出***和控制管理***；所述交流发电***、交流输出***和直流输出***的直流侧Udc1～Udc3并联，共同构成多端直流网络；所述交流发电***将普通的220V、50Hz的三相交流电Uac1整流成直流电Udc1，输入多端直流网络，作为交流输出***和直流输出***的直流电源；控制管理***检测出直流网络的电压电流信号和用户所需的电源信号，并计算出控制信号对交流输出***和直流输出***进行阀级控制；所述交流输出***和直流输出***根据控制管理***的阀级控制信号，输出用户所需的直流电和交流电；此电源***可以满足客户对不同电源的需求。

Description

一种可配置的电源***
技术领域
本发明涉及电气设计领域，尤其涉及一种可配置的电源***。
背景技术
随着电子工业和数学电路的不断发展，各种具备不同功能的电子产品正在走入人们的生活。电子业的最大亮点是集成电路技术的不断发展和改进，例如采用的电路日趋小巧，速度不断提升，同时能耗与成本不断下跌。根据摩尔定律的预测，未来几年的数字逻辑电路的成本将会呈几何级不断降低，但性能将不断提高。
传统的客制电源都是根据规格固定的标准元件进行设计的，因此只适用于一般电路设计经常采用的输入和输出，***的功率、输出数目、尺寸大小、相关的环保规定以及其他必要的参数都必须符合特定的规格；一旦电路设计的参数改变和升级，就需要按照新的电路参数重新设计新的客制电源供电***。由于电子设备更新速度快，种类繁多，应用客制电源在电子设备的设计和升级中会造成物料的大量浪费，延长电子产品推出市场的时间；因此，研究一种可配置的电源***及控制方法，对于开发型号更多、功能更齐备的电子产品，以满足不同市场板块的不同需要，具有一定的现实意义；而且生产同一系列的不同型号产品时，也无需为了符合新的电源规格而改用全新的电路板布局和生产模具，只需要更换另一模块便可立即生产另一款产品。
发明内容
为了解决上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种可配置的电源***及控制方法，以满足电子电路的发展趋势。
为了实现上述目的，本发明提供了一种可配置的电源***；所述电源***包括交流发电***、交流输出***、直流输出***和控制管理***；所述交流发电***的直流电压输出端Udc1与交流输出***的直流电压输入端Udc2、直流输出***的直流电压输入端Udc3并联连接，共同构成树枝式多端直流网络；所述控制管理***检测多端直流网络的电压和电流信号，同时控制交流输出***和直流输出***。
优选地，所述交流发电***包括AC发电机组、滤波电路I和整流器I；其中，所述AC发电机组的交流电压Uac1经过滤波电路I，输入所述整流器I的交流侧，作为三相输入交流电；所述整流器I的直流侧作为直流电压输出端Udc1。
优选地，所述交流输出***包括三相交流电输出端口Uac2、滤波电路II和逆变器；其中，所述滤波电路II一端与三相交流电输出端口Uac2电连接，另一端与逆变器交流侧电连接；所述逆变器直流侧作为直流电压输入端Udc2。
优选地，所述直流输出***包括两相直流电输出端口Uout、Cuk斩波DC-DC电路和滤波电路III；其中，所述滤波电路III一端与两相直流电输出端口Uout电连接，另一端与Cuk斩波DC-DC电路电连接；所述Cuk斩波DC-DC电路的另一端作为直流电压输入端Udc3。
本发明还提供了一种采用所述可配置电源***的控制方法，所述方法包括以下步骤：
1)控制管理***检测交流发电***的交流侧电压值Uac1和电流值Iac1，以及直流网络的电压值Udc；同时发出阀级控制信号控制所述交流发电***的整流器I；
2)所述交流发电***的整流器I采用“外环定直流电压-内环电流解耦”双闭环控制，保证交流发电***对多端直流网络的稳定供电，无论负载功率多大，保持整个***的功率平衡；
3)若用户所需要的是交流电；控制管理***接收用户输入的所需交流电Uac2的幅值和相位，对Uac2进行Park变换和Clark变换，同时发出阀级控制信号控制所述交流输出***的逆变器；
4)所述交流输出***的逆变器采用“定交流电压”单闭环控制，使所述交流输出***输出用户所需的交流电Uac2；
5)若用户所需要的是直流电；控制管理***接收用户输入的所需交流电Uout的电压值，同时发出阀级控制信号(占空比α)控制所述直流输出***的Cuk斩波DC-DC电路；
6)所述直流输出***的Cuk斩波DC-DC电路根据直流网络电压值Udc和所需交流电Uout，以及Cuk斩波公式使所述直流输出***输出用户所需的直流电Uout。
优选地，所述滤波电路II和滤波电路III可以根据所需的电能质量进行LC调参。
同现有技术相比，本发明的有益效果体现在：
(1)本发明可以根据用户的需求，输出不同类型和大小的交流电以及直流电，方便不同电子设备的供电；即使供电要求有变，电源***仍然可以正常使用，节约了设计成本和空间成本。
(2)本发明可以同时供应交流电和直流电，一种电源多种设备供电，节约了整个***的物料成本。
(3)本发明的滤波电路II和滤波电路III可以进行LC调参，满足不同设备对于电能质量的要求。
附图说明
图1为本发明的一种可配置的电源***的结构示意图；
图2为本发明的一种可配置的电源***的控制方法流程图。
具体实施方式
为了能够进一步了解本发明的结构、特征及其他目的，现结合所附较佳实施例附以附图详细说明如下，本附图所说明的实施例仅用于说明本发明的技术方案，并非限定本发明。
首先，如图1所示，图1是本发明的一种可配置的电源***的结构示意图；所述电源***包括交流发电***、交流输出***、直流输出***和控制管理***；所述交流发电***的直流电压输出端Udc1与交流输出***的直流电压输入端Udc2、直流输出***的直流电压输入端Udc3并联连接，共同构成树枝式多端直流网络；所述控制管理***检测多端直流网络的电压和电流信号，同时控制交流输出***和直流输出***。
所述交流发电***包括AC发电机组、滤波电路I和整流器I；所述AC发电机组的交流电压Uac1经过滤波电路I，输入所述整流器I的交流侧，作为三相输入交流电；所述整流器I的直流侧作为直流电压输出端Udc1。
所述交流输出***包括三相交流电输出端口Uac2、滤波电路II和逆变器；所述直流电压输入端Udc2经过所述逆变器逆变、所述滤波电路II滤波，作为三相交流电输出端Uac2。
所述直流输出***包括两相直流电输出端口Uout、Cuk斩波DC-DC电路和滤波电路III；所述直流电压输入端Udc3经过所述Cuk斩波DC-DC电路变流、所述滤波电路III滤波，作为两相直流电输出端Uout。
进一步地，请参看图2，图2为本发明的一种可配置的电源***的控制方法流程图；所述方法主要包括以下步骤：
1)控制管理***检测交流发电***的交流侧电压值Uac1和电流值Iac1，以及直流网络的电压值Udc；同时发出阀级控制信号控制所述交流发电***的整流器I；
2)所述交流发电***的整流器I采用“外环定直流电压-内环电流解耦”双闭环控制，保证交流发电***对多端直流网络的稳定供电，无论负载功率多大，保持整个***的功率平衡；
3)若用户所需要的是交流电；控制管理***接收用户输入的所需交流电Uac2的幅值和相位，对Uac2进行Park变换和Clark变换，同时发出阀级控制信号控制所述交流输出***的逆变器；
4)所述交流输出***的逆变器采用“定交流电压”单闭环控制，使所述交流输出***输出用户所需的交流电Uac2；
5)若用户所需要的是直流电；控制管理***接收用户输入的所需交流电Uout的电压值，同时发出阀级控制信号(占空比α)控制所述直流输出***的Cuk斩波DC-DC电路；
6)所述直流输出***的Cuk斩波DC-DC电路根据直流网络电压值Udc和所需交流电Uout，以及Cuk斩波公式使所述直流输出***输出用户所需的直流电Uout。
另外，所述滤波电路II和滤波电路III可以根据所需的电能质量进行LC调参。
最后，本发明的一种可配置的电源***及控制方法，其具体的技术特点如下：
(1)本发明可以根据用户的需求，输出不同类型和大小的交流电以及直流电，方便不同电子设备的供电；即使供电要求有变，电源***仍然可以正常使用，节约了设计成本和空间成本。
(2)本发明可以同时供应交流电和直流电，一种电源多种设备供电，节约了整个***的物料成本。
(3)本发明的滤波电路II和滤波电路III可以进行LC调参，满足不同设备对于电能质量的要求。
需要声明的是，上述发明内容及具体实施方式意在证明本发明所提供技术方案的实际应用，不应解释为对本发明保护范围的限定。本领域技术人员在本发明的精神和原理内，当可作各种修改、等同替换或改进。本发明的保护范围以所附权利要求书为准。

Claims (6)

1.一种可配置的电源***，其特征在于，所述电源***包括交流发电***、交流输出***、直流输出***和控制管理***；其中，所述交流发电***的直流电压输出端Udc1与交流输出***的直流电压输入端Udc2、直流输出***的直流电压输入端Udc3并联连接，共同构成树枝式多端直流网络；所述控制管理***检测多端直流网络的电压和电流信号，同时控制交流输出***和直流输出***。
2.根据权利要求1所述的电源***，其特征在于，所述交流发电***包括AC发电机组、滤波电路I和整流器I：其中，所述AC发电机组的交流电压Uac1经过滤波电路I，输入所述整流器I的交流侧，作为三相输入交流电；所述整流器I的直流侧作为直流电压输出端Udc1。
3.根据权利要求1所述的电源***，其特征在于，所述交流输出***包括三相交流电输出端口Uac2、滤波电路II和逆变器；其中，所述滤波电路II一端与三相交流电输出端口Uac2电连接，另一端与逆变器交流侧电连接；所述逆变器直流侧作为直流电压输入端Udc2。
4.根据权利要求1所述的电源***，其特征在于，所述直流输出***包括两相直流电输出端口Uout、Cuk斩波DC-DC电路和滤波电路III；其中，所述滤波电路III一端与两相直流电输出端口Uout电连接，另一端与Cuk斩波DC-DC电路电连接；所述Cuk斩波DC-DC电路的另一端作为直流电压输入端Udc3。
5.一种采用权利要求1-4所述电源***的控制方法，所述控制方法包括如下步骤：
1)控制管理***检测交流发电***的交流侧电压值Uac1和电流值Iac1，以及直流网络的电压值Udc；同时发出阀级控制信号控制所述交流发电***的整流器I；
2)所述交流发电***的整流器I采用“外环定直流电压-内环电流解耦”双闭环控制，保证交流发电***对多端直流网络的稳定供电，无论负载功率多大，保持整个***的功率平衡；
3)若用户所需要的是交流电；控制管理***接收用户输入的所需交流电Uac2的幅值和相位，对Uac2进行Park变换和Clark变换，同时发出阀级控制信号控制所述交流输出***的逆变器；
4)所述交流输出***的逆变器采用“定交流电压”单闭环控制，使所述交流输出***输出用户所需的交流电Uac2；
5)若用户所需要的是直流电；控制管理***接收用户输入的所需交流电Uout的电压值，同时发出阀级控制信号(占空比α)控制所述直流输出***的Cuk斩波DC-DC电路；
6)所述直流输出***的Cuk斩波DC-DC电路根据直流网络电压值Udc和所需交流电Uout，以及Cuk斩波公式使所述直流输出***输出用户所需的直流电Uout。
6.根据权利要求3-4所述的电源***，其特征在于，所述滤波电路II和滤波电路III可以根据所需的电能质量进行LC调参。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN109687463A (zh) * 2019-01-31 2019-04-26 上海泓语电气技术有限公司 与配电变压整流器集成的交直流混合微网架构

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