CN218124387U - 兼容供电电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种兼容供电电路，包括：辅助电源110，包括第一输入端口和第二输入端口，第一输入端口和第二输入端口之间设置有第一电容器，第二输入端口接地；光伏供电单元120的第一光伏输出端口通过单向导通单元140与第一输入端口连接，光伏供电单元120的第二光伏输出端口接地，单向导通单元140的导通方向与光伏供电单元120所输出电流的流向一致；电网供电单元130用于将电网侧的交流电转化为直流电，电网供电单元130的第一电网输出端口与第一输入端口连接，电网供电单元130的第二电网输出端口接地。本实用新型提供的实施例能够兼容光伏直流侧和电网交流侧为辅助电源供电，有效地提高为辅助电源供电的可靠程度，提高用户的使用体验。

Description

兼容供电电路

技术领域

本实用新型涉及电子技术领域，尤其涉及一种兼容供电电路。

背景技术

光伏逆变器的辅助电源为MCU，驱动回路等负载提供电源，起着举足轻重的作用。相关技术中，在消费者不配备储能电池的情况下，户用光伏逆变器产品的辅助电源一般只从直流母线侧取电，或者只从电网交流侧取电。在辅助电源只从直流母线侧取电的情况下，当遇到光照强度较弱的情况，辅助电源将无法正常取电；在辅助电源只从电网交流侧取电的情况下，当遇到电网停电的情况，辅助电源也将无法正常取电。即当取电点出现故障时，会对辅助电源的取电工作造成较大的影响，进而影响光伏逆变器无法启动正常工作，影响用户体验。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本实用新型提出一种兼容供电电路，能够兼容光伏直流侧和电网交流侧为辅助电源供电，有效地提高为辅助电源供电的可靠程度，提高用户的使用体验。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种兼容供电电路，包括：辅助电源，包括第一输入端口和第二输入端口，所述第一输入端口和所述第二输入端口之间设置有第一电容器，所述第二输入端口接地；光伏供电单元，所述光伏供电单元的第一光伏输出端口通过单向导通单元与所述第一输入端口连接，所述光伏供电单元的第二光伏输出端口接地，所述单向导通单元的导通方向与所述光伏供电单元所输出电流的流向一致；电网供电单元，用于将电网侧的交流电转化为直流电，所述电网供电单元的第一电网输出端口与所述第一输入端口连接，所述电网供电单元的第二电网输出端口接地。

根据本实用新型第一方面实施例提供的兼容供电电路，至少具有以下的有益效果：辅助电源包括第一输入端口和第二输入端口，第一输入端口和第二输入端口之间设置有第一电容器，第二输入端口接地；光伏供电单元的第一光伏输出端口通过单向导通单元与第一输入端口连接，光伏供电单元的第二光伏输出端口接地，单向导通单元的导通方向与光伏供电单元所输出电流的流向一致，光伏供电单元通过第一光伏输出端口输出光伏供电电流，第一光伏输出端口具有第一电位；电网供电单元将电网侧的交流电转化为直流电，电网供电单元的第一电网输出端口与第一输入端口连接，电网供电单元的第二电网输出端口接地，直流电从第一电网输出端口输出，第一电网输出端口具有第二电位；在第一电位高于第二电位的情况下，单向导通单元处于导通状态，光伏供电单元输出的光伏供电电流通过单向导通单元后为第一电容器充电，通过第一电容器的平滑滤波作用后，为辅助电源提供电能；在第二电位高于第一电位的情况下，单向导通单元处于截止状态，电网供电单元通过第一电网输出端口输出直流电，直流电为设置于辅助电源的第一输入端口和第二输入端口之间的第一电容器充电，通过第一电容器的平滑滤波作用后，为辅助电源提供电能。在电网供电单元、光伏供电单元其中之一发生故障的情况下，使得另一个供电单元仍能正常工作为辅助电源供电，有效地保障了辅助电源的正常工作，即是说，通过本实用新型实施例，能够兼容光伏直流侧和电网交流侧为辅助电源供电，有效地提高为辅助电源供电的可靠程度，提高用户的使用体验。

根据本实用新型的一些实施例，所述第一光伏输出端口和所述第二光伏输出端口之间连接有第二电容器。

根据本实用新型的一些实施例，所述单向导通单元包括正极和负极，所述负极与所述第一输入端口连接，所述正极与所述第一光伏输出端口连接，导通状态下电流从所述正极流向所述负极。

根据本实用新型的一些实施例，所述第一电网输出端口与所述单向导通单元的所述正极之间连接有阻值随温度的升高而增大的第二热敏电阻。

根据本实用新型的一些实施例，所述第一电网输出端口与所述单向导通单元的所述正极之间还连接有与所述第二热敏电阻串联的限流电阻。

根据本实用新型的一些实施例，所述第一电网输出端口与所述单向导通单元的所述负极之间连接有阻值随温度升高而减小的第一热敏电阻。

根据本实用新型的一些实施例，所述电网供电单元包括第一滤波模块、第二滤波模块和整流模块，所述第二滤波模块的第二滤波输入端口与所述第一滤波模块的第一滤波输出端口连接，所述第二滤波模块的第二滤波输出端口与所述整流模块的整流输入端口连接。

根据本实用新型的一些实施例，所述电网供电单元还包括设置于所述第一滤波输出端口与所述第二滤波输入端口之间的开关单元。

根据本实用新型的一些实施例，所述光伏供电单元包括升压单元和直流母线，所述升压单元的升压输出端口连接有所述直流母线，所述直流母线包括所述第一光伏输出端口和所述第二光伏输出端口。

根据本实用新型的一些实施例，所述兼容供电电路还包括：电池供电单元，所述电池供电单元包括第一电池输出端口和第二电池输出端口，所述第一电池输出端口与所述第一光伏输出端口连接，所述第二电池输出端口接地。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

附图用来提供对本实用新型技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型的技术方案，并不构成对本实用新型技术方案的限制。

图1是本实用新型一实施例提供的兼容供电电路的结构示意图；

图2是本实用新型一实施例提供的兼容供电电路的电路示意图；

图3是本实用新型另一实施例提供的兼容供电电路的电路示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

在本实用新型的描述中，如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。

辅助电源是户用光伏逆变器的核心部件，能够为光伏逆变器的MCU、驱动回路、检测回路和控制回路等等关键功能模块提供电源。而目前，大部分光伏逆变器的辅助电源一般是从电网交流侧取电，或是从直流母线侧取电，辅助电源的取电方式较为单一。单一取电的方式存在诸多的问题。例如，当辅助电源仅从电网交流侧取电时，当电网交流侧供电出现故障，如电网停电的情况下，辅助电源将无法正常工作；当辅助电源仅从直流母线侧取电时，当直流母线侧供电出现故障，如光伏发电组件损坏、户外光照条件不佳的情况下，辅助电源将无法正常工作，进而使得光伏逆变器无法正常运行。基于此，本实用新型提出一种兼容供电电路，能够在电网供电单元、光伏供电单元其中之一发生故障的情况下，另一个供电单元仍能正常工作为辅助电源供电，有效地保障了辅助电源的正常工作，即是说，通过本实用新型实施例，能够兼容光伏直流侧和电网交流侧为辅助电源供电，有效地提高为辅助电源供电的可靠程度，提高用户的使用体验。

下面结合附图，对本实用新型实施例作进一步阐述。

参照图1至图2，本实用新型实施例提供了一种兼容供电电路100，包括：辅助电源110，包括第一输入端口和第二输入端口，第一输入端口和第二输入端口之间设置有第一电容器101，第二输入端口接地；光伏供电单元120，光伏供电单元120的第一光伏输出端口通过单向导通单元140与第一输入端口连接，光伏供电单元120的第二光伏输出端口接地，单向导通单元140的导通方向与光伏供电单元120所输出电流的流向一致；电网供电单元130，用于将电网侧的交流电转化为直流电，电网供电单元130的第一电网输出端口与第一输入端口连接，电网供电单元130的第二电网输出端口接地。

根据本实用新型实施例提供的兼容供电电路100，辅助电源110包括第一输入端口和第二输入端口，第一输入端口和第二输入端口之间设置有第一电容器101，第二输入端口接地；光伏供电单元120的第一光伏输出端口通过单向导通单元140与第一输入端口连接，光伏供电单元120的第二光伏输出端口接地，单向导通单元140的导通方向与光伏供电单元120所输出电流的流向一致，光伏供电单元120通过第一光伏输出端口输出光伏供电电流，第一光伏输出端口具有第一电位；电网供电单元130将电网侧的交流电转化为直流电，电网供电单元130的第一电网输出端口与第一输入端口连接，电网供电单元130的第二电网输出端口接地，直流电从第一电网输出端口输出，第一电网输出端口具有第二电位；在第一电位高于第二电位的情况下，单向导通单元140处于导通状态，光伏供电单元120输出的光伏供电电流通过单向导通单元140后为第一电容器101充电，通过第一电容器101的平滑滤波作用后，为辅助电源110提供电能；在第二电位高于第一电位的情况下，单向导通单元140处于截止状态，电网供电单元130通过第一电网输出端口输出直流电，直流电为设置于辅助电源110的第一输入端口和第二输入端口之间的第一电容器101充电，通过第一电容器101的平滑滤波作用后，为辅助电源110提供电能。在电网供电单元130、光伏供电单元120其中之一发生故障的情况下，使得另一个供电单元仍能正常工作为辅助电源110供电，有效地保障了辅助电源110的正常工作，即是说，通过本实用新型实施例，能够兼容光伏直流侧和电网交流侧为辅助电源110供电，有效地提高为辅助电源110供电的可靠程度，提高用户的使用体验。具体地，第一电位为DC+，第二电位为P+。

具体地，在用户未为光伏逆变器配备储能电池的情况下，光伏逆变器未工作前，电网供电单元130将电网交流侧的市电转化为直流电，此时，第二电位高于第一电位，单向导通单元140处于截止状态，即单向导通单元140所在的支路断路，由电网供电单元130为第一电容器101充电，通过第一电容器101的平滑滤波后，为辅助电源110提供电能。辅助电源110为光伏逆变器的MCU、驱动回路、检测回路和控制回路等等关键功能模块提供电源，使得光伏逆变器正常运行。

实际应用中，光伏发电受到环境的影响较大，可能会存在光伏发电组件损坏无法发电、或者受天气影响光照强度弱无法发电的情况，导致光伏发电单元无法正常工作。在光伏供电单元120出现故障无法正常供电，而电网供电单元130正常工作的情况下，此时，第二电位高于第一电位，单向导通单元140处于截止状态，即单向导通单元140所在的支路断路，由电网供电单元130为第一电容器101充电，通过第一电容器101的平滑滤波后，为辅助电源110提供电能。辅助电源110为光伏逆变器提供电能，使光伏逆变器正常运行。

实际应用中，可能会存在电高峰期停电、或者输电线路被损坏导致输电异常的情况，导致电网供电单元130无法正常工作。在电网供电单元130出现故障无法正常供电，而光伏供电单元120正常工作的情况下，此时，第一电位高于第二电位，单向导通单元140处于导通状态，即单向导通单元140所在的支路为通路，光伏供电单元120输出的光伏供电电流通过单向导通单元140后为第一电容器101充电，通过第一电容器101的平滑滤波作用后，为辅助电源110提供电能。辅助电源110为光伏逆变器提供电能，使光伏逆变器正常运行，能够并网输送电能给电网。

在电网供电单元130和光伏供电单元120都能够正常供电时，在第一电位高于第二电位的情况下，单向导通单元140处于导通状态，由光伏供电单元120为辅助电源110提供电能；在第二电位高于第一电位的情况下，单向导通单元140处于截止状态，由电网供电单元130为辅助电源110提供电能。在一实施例中，当第一电位低于第二电位时，由电网供电单元130为辅助电源110提供电能，随着光照增强，光伏供电电流逐渐增大，第一电位逐渐升高，当第一电位高于第二电位时，单向导通单元140由截止状态切换为导通状态，兼容供电电路100自动切换为由光伏供电单元120为辅助电源110供电。本实用新型体提供的兼容供电电路100的实现方式更为经济，便于实现。

本领域技术人员可以理解的是，图1中示出的兼容供电电路100并不构成对本实用新型实施例的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

需要说明的是，本实用新型实质上是对硬件部分的组成以及连接关系的改进，不涉及对软件程序本身的改进。

如图1所示，根据本实用新型的一些实施例，单向导通单元140包括正极和负极，负极与第一输入端口连接，正极与第一光伏输出端口连接，导通状态下电流从正极流向负极。

单向导通单元140具有单向导通特性，其负极与第一输入端口连接、第一电网输出端口连接，第一电网输出端口具有第二电位，第一光伏输出端口具有第一电位，在第一电位和第二电位的作用下，单向导通单元140能够在导通状态与截止状态之间切换，使得供电方式在光伏供电单元120供电与电网供电单元130供电之间切换。实现了兼容光伏直流侧和电网交流侧为辅助电源110供电，有效地提高为辅助电源110供电的可靠程度，提高用户的使用体验。

具体地，单向导通单元140为二极管。需要说明的是，单向导通单元140还可以采用IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)，或者采用MOS管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，MOSFET，金属-氧化物半导体场效应晶体管)。因此，本实用新型对单向导通单元140所采用的实现方式不做具体的限制。

根据本实用新型的一些实施例，电网供电单元130包括第一滤波模块131、第二滤波模块132和整流模块133，第二滤波模块132的第二滤波输入端口与第一滤波模块131的第一滤波输出端口连接，第二滤波模块132的第二滤波输出端口与整流模块133的整流输入端口连接。

具体地，第一滤波模块131采用电磁干扰(Electromagnetic Interference，EMI)滤波电路，EMI滤波电路能够滤除外界电网的高频脉冲对电源的干扰。此外，EMI滤波电路主要由X电容和Y电容组成，X电容和Y电容都属于安规电容，其中X电容并接在火线和零线之间，块头通常比较大，负责滤除差模干扰；而Y电容则是在火线与地线之间以及零线与地线之间并接的电容，通常以成对的形式出现，负责滤除共模干扰，EMI滤波电路还包括共模电感，共模电感能增强滤波作用。市电经过EMI滤波电路的滤波后输入第二滤波模块132。第二滤波模块132采用RC滤波电路，RC滤波电路能够去高频干扰。整流模块133采用桥式整流电路，桥式整流电路包括四个整流二极管，分别是：第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3和第四二极管D4，交流电经过桥式整流电路整流后，输出直流脉动电压，使得第一电网输出端口具有第二电位。第一电容器101能够平滑整流后的电流，在第一光伏输出端口具有的第一电位低于第二电位的情况下，为辅助电源110提供较为稳定的电源。

参照图1和图2，根据本实用新型的一些实施例，第一电网输出端口与单向导通单元140的负极之间连接有阻值随温度升高而减小的第一热敏电阻102。

具体地，第一热敏电阻102为NTC(Negative Temperature Coefficient，负温度系数)热敏电阻。在整流滤波电路中，在电子电路开始运行瞬间容性负载充电会产生浪涌电流，损坏电源。NTC热敏电阻能够起到防浪涌电流，保护辅助电源110的作用。并且NTC热敏电阻在完成抵制浪涌电流的工作后，电流持续作用在NTC热敏电阻上，随着温度的升高，NTC热敏电阻的阻值将下降到非常小的值，其消耗的功率非常小基本可以忽略，不会对电路的正常工作造成影响。

参照图3，根据本实用新型的一些实施例，电网供电单元130还包括设置于第一滤波输出端口与第二滤波输入端口之间的开关单元105。

光伏组件将光能转化为直流电，光伏逆变器将光伏组件输出的直流电逆变成交流电，可并入电网或供电器、设备使用。光伏***的绝缘特性是评估安全性能的关键因素，在绝缘失效的情况下，易对人员产生危害并间接降低光伏***的发电性能。因此，光伏逆变器必须要对光伏***的正、负极对大地的绝缘阻抗大小检测，即光伏逆变器需要做绝缘电阻检测。可以理解的是，当使用本实用新型实施例提供的兼容供电电路100时，交流输入电源的零线、火线对大地的阻抗会影响对绝缘电阻的检测，使得检测结果不准确。因此，在电网供电单元130的第一滤波输出端口与第二滤波输入端口之间设置开关单元105，正常工作状态下该开关单元105常闭。当需要对光伏***进行绝缘电阻检测时，则将该开关单元105断开，即断开电网交流侧交流输入电源的零线和火线，提高绝缘电阻检测的准确性。

具体地，开关单元105采用继电器。本领域技术人员可以理解的是，当开关单元105采用继电器时，可以是常闭型的双刀单掷继电器或双刀双掷继电器，可以为常闭型的双刀固态继电器组成，也可以由两个常闭型的单刀单掷继电器或单刀双掷的继电器组合。此外，开关单元105还可以是数字开关电路或是模拟开关电路。因此，本实用新型对开关单元105的实现形式不做具体的限制。

如图2所示，根据本实用新型的一些实施例，光伏供电单元120包括升压单元12和直流母线124，升压单元121的升压输出端口连接有直流母线124，直流母线124包括第一光伏输出端口和第二光伏输出端口。第一光伏输出端口和第二光伏输出端口之间连接有第二电容器104。在由光伏供电单元130供电时，第二电容器104能对输出的电流起到平滑滤波的作用。

需要说明的是，光伏供电单元120还包括光伏组件123，光伏组件123的发电输出端口与升压单元121的升压输入端口连接。光伏组件123用于将光能转化为直流电，直流电从发电输出端口输出后，通过升压单元121的升压输入端口输入升压单元121，升压单元121用于升高直流电的电压，电压升高的直流电从升压单元121的升压输出端口输出至直流母线124。

在电网供电单元130和光伏供电单元120都能够正常供电的情况下，第一电位和第二电位均不为零。在第二电位高于第一电位的情况下，单向导通单元140处于截止状态，开始时，辅助电源110从电网供电单元130取电，而后辅助电源110为光伏逆变器提供电能，使得光伏逆变器正常运行。而后升压单元121也能够正常工作，将第一电位升高，使第一电位高于第二电位，使得单向导通单元140处于导通状态，兼容供电电路100自动切换为：由光伏供电单元120为辅助电源110供电。此外，兼容供电电路100还包括逆变单元122，升压单元121的升压输出端口还与逆变单元122的逆变输入端口连接，逆变单元122还包括并网输出端口，通过并网输出端口为电网输送电能。具体地，升压单元121为BOOTS模块。

如图2所示，根据本实用新型的一些实施例，第一电网输出端口与单向导通单元140的正极之间连接有阻值随温度的升高而增大的第二热敏电阻103。第一电网输出端口与单向导通单元140的正极之间还连接有与第二热敏电阻103串联的限流电阻106。

第二热敏电阻103和限流电阻106能够限制电流大小，起到保护第二电容器104的作用。具体地，在未配备储能电池的情况下，光伏逆变器未工作前，市电经过第一滤波模块131、第二滤波模块132和整流模块133的处理后，分为两路电流。其中一路电流经过第一热敏电阻102后，为辅助电源110供电。另一路电流经过第二热敏电阻103和限流电阻106的限流作用后，直流母线124上的第二电容器104进行充电，减小滤波整流输出后的直流电对第二电容器104的电流冲击。此外，当直流母线124的第一光伏输出端口与第二光伏输出端口之间出现短路等故障时，经过第二热敏电阻103的电流也会变大，而第二热敏电阻103的阻值随着温度的升高而增大，当第二热敏电阻103的阻值升高到一定的数值后，其所在的电路相当于断路，能够起到保护直流电路的作用。具体地，第二热敏电阻103为PTC(PositiveTemperature Coefficient，正温度系数)热敏电阻。

如图3所示，根据本实用新型的一些实施例，兼容供电电路100还包括：电池供电单元150，电池供电单元150包括第一电池输出端口和第二电池输出端口，第一电池输出端口与第一光伏输出端口连接，第二电池输出端口接地。

具体地，电池供电单元150包括储能电池和电源开关模块，储能电池的电池输出端与电源开关模块的输入端连接，电源开关模块的输出端与直流母线124连接，此时储能电池作为直流母线124的负载。当电网供电单元130与光伏供电单元120都无法正常工作供电的情况下，储能电池能够通过电源开关模块将电能输出到直流母线124上，使得直流母线124的第一光伏输出端口具有第一电位。此时第一电位高于第二电位，单向导通单元140处于导通状态，由电池供电单元150为辅助电源110供电。需要说明的是，电源开关模块采用DC/DC转换器。

以上是对本实用新型的较佳实施进行了具体说明，但本实用新型并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的共享条件下还可作出种种等同的变形或替换，这些等同的变形或替换均包括在本实用新型所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种兼容供电电路，其特征在于，包括：

辅助电源，包括第一输入端口和第二输入端口，所述第一输入端口和所述第二输入端口之间设置有第一电容器，所述第二输入端口接地；

光伏供电单元，所述光伏供电单元的第一光伏输出端口通过单向导通单元与所述第一输入端口连接，所述光伏供电单元的第二光伏输出端口接地，所述单向导通单元的导通方向与所述光伏供电单元所输出电流的流向一致；

电网供电单元，用于将电网侧的交流电转化为直流电，所述电网供电单元的第一电网输出端口与所述第一输入端口连接，所述电网供电单元的第二电网输出端口接地。

2.根据权利要求1所述的兼容供电电路，其特征在于，所述第一光伏输出端口和所述第二光伏输出端口之间连接有第二电容器。

3.根据权利要求1所述的兼容供电电路，其特征在于，所述单向导通单元包括正极和负极，所述负极与所述第一输入端口连接，所述正极与所述第一光伏输出端口连接，导通状态下电流从所述正极流向所述负极。

4.根据权利要求3所述的兼容供电电路，其特征在于，所述第一电网输出端口与所述单向导通单元的所述正极之间连接有阻值随温度的升高而增大的第二热敏电阻。

5.根据权利要求4所述的兼容供电电路，其特征在于，所述第一电网输出端口与所述单向导通单元的所述正极之间还连接有与所述第二热敏电阻串联的限流电阻。

6.根据权利要求3所述的兼容供电电路，其特征在于，所述第一电网输出端口与所述单向导通单元的所述负极之间连接有阻值随温度升高而减小的第一热敏电阻。

7.根据权利要求1所述的兼容供电电路，其特征在于，所述电网供电单元包括第一滤波模块、第二滤波模块和整流模块，所述第二滤波模块的第二滤波输入端口与所述第一滤波模块的第一滤波输出端口连接，所述第二滤波模块的第二滤波输出端口与所述整流模块的整流输入端口连接。

8.根据权利要求7所述的兼容供电电路，其特征在于，所述电网供电单元还包括设置于所述第一滤波输出端口与所述第二滤波输入端口之间的开关单元。

9.根据权利要求1所述的兼容供电电路，其特征在于，所述光伏供电单元包括升压单元和直流母线，所述升压单元的升压输出端口连接有所述直流母线，所述直流母线包括所述第一光伏输出端口和所述第二光伏输出端口。

10.根据权利要求1至9任意一项所述的兼容供电电路，其特征在于，所述兼容供电电路还包括：电池供电单元，所述电池供电单元包括第一电池输出端口和第二电池输出端口，所述第一电池输出端口与所述第一光伏输出端口连接，所述第二电池输出端口接地。

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