CN220964393U - 供电电路、电路板组件及电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请实施例涉及电路技术领域，公开了一种供电电路、电路板组件及电子设备，本申请的供电电路包括：电源切换单元、电压检测单元、控制单元、电压补偿单元；电源切换单元的两个输入端分别连接主电源、备用电源，电源切换单元的输出端连接电压补偿单元的第一端，电压补偿单元的第二端连接用电设备；电压检测单元的第一端连接电源切换单元的输出端，电压检测单元的第二端连接控制单元，控制单元还连接电压补偿单元的控制端；电压检测单元用于实时检测电源切换单元的输出端的电压；控制单元用于在电压异常的情况下，控制电压补偿单元给用电设备提供补偿电压。本申请实施例在双电源切换过程中，确保用电设备能够稳定工作，提高用电设备的生产效率。

Description

供电电路、电路板组件及电子设备

技术领域

本申请实施例涉及电路技术领域，特别涉及一种供电电路、电路板组件及电子设备。

背景技术

目前，在工业控制、医疗器械、精密制造等领域，随着智能配电的不断发展，不但要求有较高的功率因数用于高效生产，也要求配电的可靠性，于是越来越多的供电回路，不仅应用到变频器提高用电效率，同样在线路前端配备双电源切换装置增强用电可靠性。当所在配电网发生线路故障时，可以快速的切换到另一侧电网。

然而，由于双电源切换过程中，会使电网电压短暂失电，即使时间很短，也会造成不同程度的电压波动，变频器内部的半导体控制器件极易受到电网波动造成的浪涌冲击而损坏，如果电网恢复时间较慢，变频器很快会因为低电压而跳闸，导致连续生产的停止，造成不可估量的损失。

实用新型内容

本申请实施例的目的在于提供一种供电电路、电路板组件及电子设备，从而即使在双电源切换过程中，仍能确保用电设备能够稳定工作，提高用电设备的生产效率。

为解决上述技术问题，本申请的实施例提供了一种供电电路，包括：电源切换单元、电压检测单元、控制单元、电压补偿单元；所述电源切换单元的两个输入端分别连接所述主电源、所述备用电源，所述电源切换单元的输出端连接所述电压补偿单元的第一端，所述电压补偿单元的第二端连接用电设备；所述电压检测单元的第一端连接所述电源切换单元的输出端，所述电压检测单元的第二端连接所述控制单元，所述控制单元还连接所述电压补偿单元的控制端；所述电压检测单元用于实时检测所述电源切换单元的输出端的电压；所述控制单元用于在所述电压异常的情况下，控制所述电压补偿单元给所述用电设备提供补偿电压。

本申请的实施例还提供了一种电路板组件，包括上述的供电电路。

本申请的实施例还提供了一种电子设备，包括上述的电路板组件。

另外，所述电压补偿单元包括：初级线圈、次级线圈、逆变器、直流储能模块；所述直流储能模块的正输出端、负输出端分别连接所述逆变器的正输入端、负输入端，所述逆变器的正输出端、负输出端分别连接所述初级线圈的两端；所述次级线圈的两端分别作为所述电压补偿单元的第一端、所述电压补偿单元的第二端；所述控制单元连接所述电压补偿单元的控制端，具体为：所述控制单元连接所述逆变器的控制端；所述控制单元用于在所述电压异常的情况下，控制所述逆变器将所述直流储能模块的直流电转换为交流电，以给所述用电设备提供所述补偿电压。

另外，所述逆变器为整流逆变器；所述整流逆变器在所述电压异常的情况下，将所述直流储能模块的直流电转换为交流电以给所述用电设备提供所述补偿电压；所述整流逆变器在所述电压正常的情况下，将所述初级线圈的交流电转化为直流电以给所述直流储能模块充电。

另外，所述电压补偿单元还包括滤波器；所述滤波器设置在所述逆变器与所述初级线圈之间。

另外，所述电压补偿单元还包括直流支撑电容；所述直流支撑电容的两端分别连接所述直流储能模块的正输出端、负输出端。

另外，所述电源切换单元为双电源自动转换开关。

另外，所述整流逆变器为电压源逆变器。

另外，所述初级线圈、次级线圈由变压器或电抗器提供。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是根据本申请一实施例的供电电路的电路结构示意图；

图2是根据本申请一实施例的供电电路的电路结构示意图；

图3是根据本申请一实施例的供电电路的电路结构示意图；

图4是根据本申请一实施例的供电电路的电路结构示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请的各实施例进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本申请各实施例中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施例的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。以下各个实施例的划分是为了描述方便，不应对本申请的具体实现方式构成任何限定，各个实施例在不矛盾的前提下可以相互结合相互引用。

本申请一实施例涉及一种供电电路，具体电路结构示意图如图1所示，供电电路10包括：电源切换单元101、电压检测单元102、控制单元103、电压补偿单元104。

具体地说，电源切换单元101的两个输入端分别连接主电源201、备用电源202，电源切换单元101的输出端连接电压补偿单元104的第一端，电压补偿单元104的第二端连接用电设备203；电压检测单元102的第一端连接电源切换单元101的输出端，电压检测单元102的第二端连接控制单元103，控制单元103还连接电压补偿单元104的控制端；电压检测单元102用于实时检测电源切换单元101的输出端的电压；控制单元103用于在该电压异常的情况下，控制电压补偿单元104给用电设备203提供补偿电压。

具体地说，电源切换单元101的输入端连接主电源201和备用电源202，并检测网侧两路电源的电压状态，当主电源201发生故障或失电，自动切换至备用电源202继续工作，电源切换单元101的转换时间Δt＝Δt1+Δt2,Δt1为转换动作时间,人为延时时间Δt2。电压检测单元102实时采集监测电源切换单元101的输出端的电网电压，控制单元103能够快速检测电压凹陷的起止时刻，一旦转换Δt时间内电网电压瞬时失电、电压凹陷或者其他电压扰动，则由控制单元103产生准确的补偿指令电压信号，包括凹陷补偿指令信号和除电压基波分量以外的总畸变量补偿指令信号，从而使得电压补偿单元104可以产生准确的补偿电压。

相关技术在双电源切换电路中，当主电源发生故障时迅速切换至备用电源，故障排除后又能自动切回常用电源；即使主电源、备用电源之间的切换过程很短，也会使电网电压短暂失电，造成不同程度的电压波动，后续用电设备例如变频器内部的半导体控制器件极易受到电网波动造成的浪涌冲击而损坏，如果电网恢复时间较慢，用电设备也会很快会因为低电压而跳闸，导致连续生产的停止，造成不可估量的损失。

也就是说，由于双电源切换单元101从主电源201切换至备用电源202，或者备用电源202切换至主电源201的过程中，电网的电压会存在一定幅度的降低，无法给用电设备提供足够的工作电压，即电网电压会存在短暂失电导致用电设备的运行出现异常。

因此，本实施例通过在双电源切换的供电电路10中设置电压检测单元102、控制单元103、电压补偿单元104，电压检测单元102实时获取电源切换单元101输出端的电压即电网的电压，并传输至控制单元103，控制单元103可以根据该电压判断电网是否处于异常状态，此时，电源切换单元101会切换电源以保护电路，在切换过程中，电压会存在大幅度降低的情况；同时，控制单元103在电压处于异常的情况下，控制电压补偿单元104给用电单元203提供补偿电压，从而在电压异常的情况下，给用电设备203提供补偿电压，使得用电设备203能够稳定工作，提高生产效率。另外，本实施例由于在电网电压处于异常状态的情况下，迅速给用电设备203提供补偿电压，使得输入至用电设备203的电压能够快速地进行调整，时间可以控制在1ms以内，使得输入至用电设备203的电压较为稳定，避免了输入至用电设备203的电压出现大幅度的变化，进而避免了用电设备203在电压大幅度变化过程中出现损坏的现象。

在一个实施例中，电源切换单元101为双电源自动转换开关(ATS，Automatictransfer Switching equipment)。双电源自动转换开关ATS由两个转换开关电器和其它必需的电器组成，双电源自动转换开关ATS具备判断电源欠压、失压故障判断的能力，双电源自动转换开关ATS用于检测主电源是否异常即是否存在欠压、失压的情况，并在主电源异常的情况下，将一个或多个负载电路从主电源自动转换到备用电源，并在主电源故障排除之后，将一个或多个负载电路从备用电源自动转换回到主电源，从而确保重要负荷连续、可靠运行。ATS自动转换具有快速、便捷的优点，转换时间一般为0.1-2秒。

如图2所示，为本申请一实施例提供的供电电路的电路结构示意图，本实施例进一步限定了电压补偿单元104的结构，电压补偿单元104包括：初级线圈L1、次级线圈L2、逆变器1041、直流储能模块1042；直流储能模块1042的正输出端、负输出端分别连接逆变器1041的正输入端、负输入端，逆变器1041的正输出端、负输出端分别连接初级线圈L1的两端；次级线圈L2的两端分别作为电压补偿单元104的第一端、电压补偿单元104的第二端，即次级线圈L2设置在电源切换单元101的输出端以及用电设备203之间；控制单元103连接电压补偿单元104的控制端，具体为：控制单元103连接逆变器1041的控制端；控制单元103用于在电压异常的情况下，控制逆变器1041将直流储能模块1042的直流电转换为交流电，以给用电设备203提供补偿电压。

本实施例通过限定电压补偿单元104的具体结构，控制单元103处理分析电网电压，并通过控制单元103控制逆变器1041的高频开断，将直流储能模块1042的直流电转换为交流电，经初级线圈L1、次级线圈L2向用电设备203提供同频、锁相、幅值可变的补偿电压，直流储能模块1042在动态电压补偿过程中为逆变器1041提供必要的功率支持；从而可以实现在电网的电压出现异常的情况下，及时给用电设备203提供补偿电压，维持用电设备203输入电压的稳定性，使得用电设备203能够稳定工作，提高生产效率。

具体地说，由于本实施例使用初级线圈L1、次级线圈L2将电能传递至用电设备203，初级线圈L1、次级线圈L2可以很好地隔离电压补偿单元104与用电设备203，避免电压补偿单元104干扰用电设备203，进一步提高用电设备203运行的稳定性。

具体地说，直流储能模块1042的容量取决于用电设备203的功率和电源切换单元101的切换时间Δt，转换时间Δt一般引入延时时间主要为了避免来自高压侧干扰的误转换，通常会设置在150ms～3s，所以直流储能模块1042的容量只需要支持切换时间内的所需功率即可，所需容量小，一般为用电设备的20％左右，设置的成本较低。

在其他实施例中，电压补偿单元104还可以为其他结构，例如，电压补偿单元104可以为校正储能模块和旁路组成的结构，同样也可以完成上述的要求，即控制单元检测到电源切换单元输出端的电压跌落或瞬间中断，可以控制旁路开关打开，校正储能模块工作，在电网电压上叠加适当的补偿电压，给用电设备提供近似的工作电压。

在一个实施例中，初级线圈L1、次级线圈L2由变压器或电抗器提供。具体的说，初级线圈L1、次级线圈L2可以是变压器的一部分，也可以是电抗器的一部分，变压器、电抗器均能够提供如图2所示的初级线圈L1、次级线圈L2，从而实现相同的功能，使得本实施例的初级线圈L1、次级线圈L2可以集成在一个设备中，提高集成度。

在一个实施例中，逆变器1041为整流逆变器；整流逆变器在电压异常的情况下，将直流储能模块1042的直流电转换为交流电以给用电设备203提供补偿电压；整流逆变器在电压正常的情况下，将初级线圈L1的交流电转化为直流电以给直流储能模块1042充电。

具体地说，本实施例在电源切换单元101的输出端电压为正常的情况下，电压从次级线圈L2输入至用电设备，在此过程中，次级线圈L2可以将部分电能通过初级线圈L1传输至逆变器1041，由于逆变器1041为整流逆变器，此时控制单元103无需控制逆变器1041的控制端，逆变器1041即可实现整流的功能，可以将初级线圈L1传送的交流电转换为直流电以供直流储能模块1042充电，直流储能模块1042存储电能，为下次电压补偿做准备。

本实施例在电源切换单元101的输出端电压为异常的情况下，电压检测单元102检测出电源切换单元101的输出端的电压并发送至控制单元103，控制单元103经过内部的运算可以判断出该电压异常，此时，控制单元103控制逆变器1041的控制端，使逆变器1041作为逆变器使用，将直流储能模块1042的直流电转换为交流电，并通过初级线圈L1、次级线圈L2将补偿电压提供给用电设备203。

在一个实施例中，整流逆变器为电压源逆变器(VSI，Voltage Source Inverter)。本实施例的电压源逆变器VSI可以是单相半桥电压源逆变器或者三相全桥电压源逆变器。

如图3所示，为本申请一实施例提供的供电电路的电路结构示意图，本实施例中，电压补偿单元104还包括滤波器1043；滤波器1043设置在逆变器1041与初级线圈L1之间。

具体地说，逆变器1041收到控制单元103的补偿指令后，以小于1ms的速度发出高频的PWM波，由于逆变器1041不能产生纯正弦波，只能靠脉冲的宽窄得到近似的正弦波，因此，本实施例在逆变器1041与初级线圈L1之间设置滤波器1043，使用滤波器1043将高阶奇次谐波滤除从而得到基波，即所需的正弦波。之后，再通过初级线圈L1、次级线圈L2注入到电网中，给用电设备203载提供理想的电压。

如图4所示，为本申请一实施例提供的供电电路的电路结构示意图，本实施例中，电压补偿单元104还包括直流支撑电容C；直流支撑电容C的两端分别连接直流储能模块1042的正输出端、负输出端。本实施例采用直流支撑电容C可以提高直流储能模块1042输出电压的稳定性，进而使得逆变器1041能够提供稳定的补偿电压。

本申请实施例另一方面还提供了一种电路板组件，包括：如上任一实施例的供电电路。

不难发现，本实施例为与电路实施例相对应的电路板组件实施例，本实施例可与电路实施例互相配合实施。电路实施例中提到的相关技术细节在本实施例中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施例中提到的相关技术细节也可应用在电路实施例中。

此外，为了突出本申请的创新部分，本实施例中并没有将与解决本申请所提出的技术问题关系不太密切的单元引入，但这并不表明本实施例中不存在其它的单元。

本申请实施例另一方面还提供了一种电子设备，包括：如上实施例的电路板组件。

上面各种部件的划分，只是为了描述清楚，实现时可以合并为一个部件或者对某些部件进行拆分，分解为多个部件，只要包括相同的逻辑关系，都在本专利的保护范围内。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施例是实现本申请的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本申请的精神和范围。

Claims (10)

1.一种供电电路，其特征在于，包括：电源切换单元、电压检测单元、控制单元、电压补偿单元；

所述电源切换单元的两个输入端分别连接主电源、备用电源，所述电源切换单元的输出端连接所述电压补偿单元的第一端，所述电压补偿单元的第二端连接用电设备；

所述电压检测单元的第一端连接所述电源切换单元的输出端，所述电压检测单元的第二端连接所述控制单元，所述控制单元还连接所述电压补偿单元的控制端；

所述电压检测单元用于实时检测所述电源切换单元的输出端的电压；

所述控制单元用于在所述电压异常的情况下，控制所述电压补偿单元给所述用电设备提供补偿电压。

2.根据权利要求1所述的供电电路，其特征在于，所述电压补偿单元包括：初级线圈、次级线圈、逆变器、直流储能模块；

所述直流储能模块的正输出端、负输出端分别连接所述逆变器的正输入端、负输入端，所述逆变器的正输出端、负输出端分别连接所述初级线圈的两端；所述次级线圈的两端分别作为所述电压补偿单元的第一端、所述电压补偿单元的第二端；

所述控制单元连接所述电压补偿单元的控制端，具体为：所述控制单元连接所述逆变器的控制端；

所述控制单元用于在所述电压异常的情况下，控制所述逆变器将所述直流储能模块的直流电转换为交流电，以给所述用电设备提供所述补偿电压。

3.根据权利要求2所述的供电电路，其特征在于，所述逆变器为整流逆变器；所述整流逆变器在所述电压异常的情况下，将所述直流储能模块的直流电转换为交流电以给所述用电设备提供所述补偿电压；所述整流逆变器在所述电压正常的情况下，将所述初级线圈的交流电转化为直流电以给所述直流储能模块充电。

4.根据权利要求2或3所述的供电电路，其特征在于，所述电压补偿单元还包括滤波器；

所述滤波器设置在所述逆变器与所述初级线圈之间。

5.根据权利要求2所述的供电电路，其特征在于，所述电压补偿单元还包括直流支撑电容；

所述直流支撑电容的两端分别连接所述直流储能模块的正输出端、负输出端。

6.根据权利要求1所述的供电电路，其特征在于，所述电源切换单元为双电源自动转换开关。

7.根据权利要求3所述的供电电路，其特征在于，所述整流逆变器为电压源逆变器。

8.根据权利要求2所述的供电电路，其特征在于，所述初级线圈、次级线圈由变压器或电抗器提供。

9.一种电路板组件，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的供电电路。

10.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求9所述的电路板组件。