[發(fā)明專利]一種直流電源及提供直流電源的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310293949.0
• 申請日: 2013-07-12
• 公開（公告）號: CN104283441B
• 公開（公告）日: 2017-08-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 龍三平
• 申請（專利權(quán)）人: 尼得科控制技術(shù)有限公司
• 主分類號: H02M7/06
• 分類號: H02M7/06;H02M1/14
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11227
• 代理人: 陳煒,李德山

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種直流電源及提供直流電源的方法。

背景技術(shù)

在電源傳輸中，經(jīng)常需要將交流電源轉(zhuǎn)換成直流電源。實現(xiàn)此目的的電路稱為整流電路。典型的整流電路包含一個或多個二極管以保證輸出信號為恒定的極性。然后用電容濾波電路平滑輸出信號以提供穩(wěn)定的直流輸出。

整流電路可以是單相的，也可以是多相的。國內(nèi)使用的小功率整流電路通常是單相的，但是大功率的多相整流電路，尤其是三相整流電路，應(yīng)用也很普遍。

在三相全橋整流電路中，設(shè)置有六個二極管。在串聯(lián)的一對二極管中間傳送每一相電源，產(chǎn)生的輸出在一個周期包含六個脈沖。

已被建議，將整流電路與包含一組或多組并聯(lián)電容的電路濾波電路結(jié)合。也就是說，每組電容串聯(lián)聯(lián)結(jié)但是組內(nèi)多個電容并聯(lián)設(shè)置。這能夠確保當使用可用元件時可獲得充足的電容去管理直流輸出達到所需水平。

組內(nèi)一個或多個電容失效將導致短路，即不通過組內(nèi)剩余的電容。結(jié)果，電容濾波電路兩端的電壓將落到聯(lián)結(jié)至整流電路的電容剩余組上。電容剩余組兩端增高了的電壓將最終導致故障，引起可能破壞整流電路的沖擊電流。

為了減緩這個問題，常常設(shè)有熔斷器。特別地，通常在交流電源三相輸入端的每一相輸入端設(shè)置一個熔斷器，與串聯(lián)聯(lián)結(jié)到電容濾波電路的快速熔斷器一起。當短路發(fā)生時，這些熔斷器中的一個或多個由于增大的電流而爆掉以阻止損壞更多的有用元件，例如整流電路。

在許多情況下，使用的熔斷器既價格貴又尺寸大。而且，合適熔斷器的選擇是苛刻的。如果熔斷器容量太小，那么熔斷器很容易爆掉，例如當大負載加在系統(tǒng)上時。另一方面，如果熔斷器容量太大，那么它不可能為系統(tǒng)中的元件提供充足的保護。串聯(lián)聯(lián)結(jié)到電容濾波電路的快速熔斷器在組合裝置中也經(jīng)常被應(yīng)用，它也使故障事件后的維修復雜化。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決以上問題，本發(fā)明提供了一種直流電源和提供直流電源的方法。

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種直流電源，包括：

聯(lián)結(jié)到交流電源的整流電路，所述整流電路被設(shè)置用于產(chǎn)生直流輸出；

用于平滑整流電路的直流輸出的電容濾波電路，所述電容濾波電路包含至少一個電容；

用于監(jiān)控至少一個所述電容濾波電路兩端電壓的短路檢測單元，所述短路檢測單元被設(shè)置用于產(chǎn)生取決于監(jiān)控電壓的故障信號；以及

控制器，當所述故障信號暗示所述監(jiān)控電壓低于閾值時，所述控制器用于限制穿過所述電容濾波電路的電流。

當電容濾波電路的元件失效時，本發(fā)明能夠避免對電源其它特征的破壞，并且不需要依賴熔斷器就能做到這些。這在大功率應(yīng)用中尤其有用，因為合適熔斷器的選擇是困難的，并且這種熔斷器既大又貴。本發(fā)明特別能夠識別元件的短路，例如電容濾波電路中的電容，因為這會導致測量到的電容兩端電壓的減少。然后控制器能夠限制通過電容濾波電路的電流，這減少了電容濾波電路中出現(xiàn)進一步故障的風險，意味著對電源中其它元件（如整流電路）的破壞變得不太可能。通過減少電容濾波電路的負載來實現(xiàn)。電容濾波電路上負載的減少意味著穿過電容濾波電路的電勢差的減少。

在優(yōu)選實施例中，電容濾波電路包括多個電容組，各個電容組之間串聯(lián)連接，每個電容組包含一個或多個并聯(lián)連接的電容。其中短路檢測單元被設(shè)置用于監(jiān)控一個或多個電容組兩端的電壓。每一組兩端可得到一個直流輸出。當一組中的一個電容短路時，整組會被短路因為它是并聯(lián)結(jié)構(gòu)。然而，電容濾波電路中的剩余組將需要承擔全部電壓，這將引起的電流沖擊通過電源。如果任一電容的工作電壓超過其額定值，那么直到整流電路和/或電容濾波電路的元件壞了后系統(tǒng)中的熔斷器才跳閘。當檢測到穿過任意一組的電壓減少時，通過限制穿過電容組的電流，本發(fā)明能夠避免上述問題。

在優(yōu)選實施例中，每個電容組包含至少兩個并聯(lián)的電容。這在每一組和整個電容濾波電路中允許電容量的增大，從而提高了直流輸出的平滑效果。

控制器能夠限制電容濾波電路中的電流，在整流電路和電容濾波電路之間串聯(lián)連接著一個電阻元件。該電阻元件可以是一個電阻器，但可選擇地也可以是具有電阻特性的其它元件。在一個優(yōu)選實施例中，所述電源進一步包括軟啟動電路，所述軟啟動電路包含并聯(lián)連接的接觸器和電阻，其中當故障信號暗示監(jiān)控電壓低于閾值時，調(diào)節(jié)所述控制器打開所述接觸器。因此，當所述控制器識別到監(jiān)控電壓下降時，它將前述的旁路電阻實際引進電路中。軟啟動電路也能夠限制電源啟動期間的沖擊電流，以避免當電容濾波電路內(nèi)的電容最初充電時產(chǎn)生過電流。