[發明專利]用于改進電源裝置以支持負載的控制方法及系統

有效

• 申請號: 201110369952.7
• 申請日: 2011-11-18
• 公開（公告）號: CN103124146A
• 公開（公告）日: 2013-05-29
• 發明（設計）人: 謝凱軍;胡武華
• 申請（專利權）人: 伊頓制造（格拉斯哥）有限合伙莫爾日分支機構
• 主分類號: H02M7/42
• 分類號: H02M7/42
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 楊曉光;于靜

技術領域

本發明一般涉及電源技術領域，尤其涉及用于改進電源裝置以支持負載的控制方法及系統。

背景技術

目前，電源裝置通常用于保障各種用電設備停電之后繼續工作一段時間，以使用戶能夠進行緊急處理，例如在計算機領域中，用戶能夠及時的保存數據，使用戶不會因為停電而影響工作或丟失數據。電源裝置在計算機系統、網絡和通信系統等各種實際應用中，可以作為應急電源來使用，防止突然斷電而影響正常工作，可能給系統造成損害。

有源式功率因數校正電路通常用于處理電源諧波問題及功率因數劣化問題，從而提高供電品質及能源使用效率。有源式功率因數校正電路即是使用有源元件如功率元件、二極管等，除可調整輸出電壓，也可以大幅提高功率因數，然而由于電路復雜度增加，因此需配合良好的控制以維持系統平衡。

安規電容用于這樣的場合，即電容器失效后，不會導致電擊。它包括了X電容和Y電容。X電容是跨接在電力線兩線(L-N)之間的電容，一般選用金屬薄膜電容；Y電容是分別跨接在電力線兩線和地之間(L-E，N-E)的電容，一般是成對出現。基于漏電流的限制，Y電容值不能太大，一般X電容是uF級，Y電容是nF級。X電容抑制差模干擾，Y電容抑制共模干擾。在交流電源輸入端，一般需要增加3個安全電容來抑制EMI傳導干擾。

交流電源輸入分為3個端子：火線(L)/零線(N)/地線(G)。在火線和地線之間以及在零線和地線之間并接的電容，一般統稱為Y電容。這兩個Y電容連接的位置比較關鍵，必須需要符合相關安全標準，以防引起電子設備漏電或機殼帶電，容易危及人身安全及生命。它們都屬于安全電容，從而要求電容值不能偏大，而耐壓必須較高。一般情況下，工作在亞熱帶的機器，要求對地漏電電流不能超過0.7mA；工作在溫帶機器，要求對地漏電電流不能超過0.35mA。因此，Y電容的總容量一般都不能超過4700PF。

在火線和零線抑制之間并聯的電容，一般稱之為X電容。由于這個電容連接的位置也比較關鍵，同樣需要符合相關安全標準。X電容同樣也屬于安全電容之一。根據實際需要，X電容的容值允許比Y電容的容值大，但此時必須在X電容的兩端并聯一個安全電阻，用于防止電源線拔插時，由于該電容的充放電過程而致電源線插頭長時間帶電。安全標準規定，當正在工作之中的機器電源線被拔掉時，在兩秒鐘內，電源線插頭兩端帶電的電壓(或對地電位)必須小于原來額定工作電壓的30％。

通常，X電容多選用紋波電流比較大的聚脂薄膜類電容。這種類型的電容，體積較大，但其允許瞬間充放電的電流也很大，而其內阻相應較小。普通電容紋波電流的指標都很低，動態內阻較高。用普通電容代替X電容，除了電容耐壓無法滿足標準之外，紋波電流指標也難以符合要求。

目前廣泛使用的離線式電源裝置，例如離線式不間斷電源(UPS，Uninterrupted?Power?Supply)廣泛應用于各個領域。當市電存在時，離線式電源裝置的充電器對蓄電池充電并浮充。市電掉電時，離線式電源裝置的輸出轉換開關斷開電網，接通逆變器，繼續向負載供電。此時逆變器工作，由它將直流電壓(電池供給)變成符合負載要求的交流電壓。

圖1是現有技術中方波電源裝置的示意圖。所述方波電源裝置包括：繼電器、電池以及逆變器。當市電正常供電時，繼電器保持與市電線路I/P-L的正常連接，通過市電輸入線路I/P-L和I/P-N對負載進行供電。同時，在市電正常供電時，對方波電源裝置中的電池進行充電，以使得在市電故障時能夠由電池對負載進行供電。當市電掉電、或市電故障時，繼電器斷開與市電線路線路I/P-L的連接，并與逆變器的輸出端INV-L相連，電池輸出電能至逆變器，逆變器輸出方波，并通過線路INV-L和INV-N對負載進行供電。逆變器的輸出如INV?O/P的方波波形所示。

圖2是現有技術中另一種方波電源裝置的示意圖。所述方波電源裝置包括：繼電器、電池、逆變器以及變壓器。當市電正常供電時，繼電器保持與市電線路線路I/P-L的正常連接，通過市電輸入線路I/P-L和I/P-N對負載進行供電。同時，在市電正常供電時，對方波電源裝置中的電池進行充電，以使得在市電故障時能夠由電池對負載進行供電。當市電掉電、或市電故障時，繼電器斷開與市電線路線路I/P-L的連接，并與逆變器的輸出端INV-L相連，電池輸出電能至逆變器，逆變器通過變壓器進行電壓調節并輸出方波，由通過線路INV-L和INV-N對負載進行供電。逆變器的輸出如INV?O/P的方波波形所示。