能量回收电路及稳压系统

技术领域

本发明涉及能量回收技术领域，尤其涉及一种能量回收电路及稳压系统。

背景技术

旁路稳压器(也称旁路柜或调压柜)是一种用于不间断电源(UninterruptiblePower Supply，UPS)的配套设备。市电经旁路稳压器稳压后，可以输出符合电压精度的旁路电源。旁路稳压器可单独为下游负载供电，也可以作为逆变器的旁路输入。

旁路稳压器中一般设有补偿变压器，补偿变压器可以对旁路稳压器的输出不同档位的补偿电压。一般而言，补偿变压器在档位切换时，存在绕组悬空，会产生电压反峰现象。当前解决电压反峰主要是通过在补偿变压器绕组原边直接并联RC吸收电路，以吸收反峰电压。

然而，RC吸收电路在旁路稳压器正常工作时消耗能量，会降低旁路稳压器的工作效率。

发明内容

本发明实施例提供了一种能量回收电路及稳压系统，以解决RC吸收电路在旁路稳压器正常工作时消耗能量，会降低旁路稳压器的工作效率的问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种能量回收电路，包括：储能模块、泄放模块和控制器；

泄放模块分别与储能模块和控制器连接；储能模块还用于与旁路稳压器中补偿变压器模块的原边连接，以及用于与外部的辅助电源连接；

储能模块用于存储补偿变压器模块的反峰能量，并将反峰能量传递给辅助电源；

控制器，在储能模块的电压值超过预设电压值时，控制泄放模块导通，以使储能模块通过泄放模块释放反峰能量。

在一种可能的实现方式中，储能模块包括整流单元和储能单元；

整流单元，输入端用于与补偿变压器模块的原边连接，输出正极与储能单元的第一端连接，输出负极与储能单元的第二端连接；其中，储能单元还与泄放模块并联连接；

整流单元用于将反峰能量整流，储能单元用于存储整流后的反峰能量。

在一种可能的实现方式中，泄放模块包括泄放单元和开关单元；

泄放单元分别与开关单元和储能单元连接，开关单元分别与储能单元和控制器连接；

控制泄放模块导通，以使储能模块通过泄放模块释放反峰能量，包括：

控制开关单元导通，以使储能单元通过泄放单元释放反峰能量。

在一种可能的实现方式中，泄放单元包括：分别与开关单元和储能单元连接的泄放电阻。

在一种可能的实现方式中，开关单元包括：分别与泄放单元、储能单元和控制器连接的开关管，开关管受控于控制器。

在一种可能的实现方式中，储能单元包括储能电容。

在一种可能的实现方式中，整流单元包括单相桥式整流桥或三相桥式整流桥。

在一种可能的实现方式中，电路还包括连接在储能模块和辅助电源之间的防反模块。

在一种可能的实现方式中，防反模块包括防反二极管；

防反二极管，阳极与储能模块连接，阴极用于与辅助电源连接。

第二方面，本发明实施例提供了一种包括如上第一方面任一项的能量回收电路以及旁路稳压器。

本发明实施例提供一种能量回收电路，储能模块、泄放模块和控制器；泄放模块分别与储能模块和控制器连接；储能模块还用于与旁路稳压器中补偿变压器模块的原边连接，以及用于与外部的辅助电源连接；储能模块用于存储补偿变压器模块的反峰能量，并将反峰能量传递给辅助电源；控制器，在储能模块的电压值超过预设电压值时，控制泄放模块导通，以使储能模块通过泄放模块释放反峰能量，以降低储能模块中的反峰能量。此外，还可以利用旁路稳压器的电压反峰能量为外部辅助电源供电，进而提高旁路稳压器的能量利用率和工作可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的一种旁路稳压器的电路结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种能量回收电路的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的另一种能量回收电路的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本方案，下面将结合本方案实施例中的附图，对本方案实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本方案一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本方案中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本方案保护的范围。

本方案的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”以及其他任何变形，是指“包括但不限于”，意图在于覆盖不排他的包含，并不仅限于文中列举的示例。此外，术语“第一”和“第二”等是用于区别不同对象，而非用于描述特定顺序。

以下结合具体附图对本发明的实现进行详细的描述：

图1是本申请实施例提供的一种旁路稳压器的电路结构示意图、如图1所示，旁路稳压器中包括SCR补偿模块、补偿变压器模块、隔离变压器模块等。SCR补偿模块中设置有多个晶闸管，例如可以包括SCR1-SCR11。隔离变压器模块可以包括隔离变压器。补偿变压器模块可以包括变压器T2或者变压器T3。其中，变压器T2可以补偿15.1V、10.4V或者6.2V的电压，变压器T3可以补偿20V的电压。

一般而言，变压器T2在进行补偿电压切换时，容易在原边绕组出现电压反峰，对晶闸管施加反峰电压，容易损坏晶闸管，进而降低旁路稳压器的工作可靠性。

为解决上述问题，本申请实施例提供一种能量回收电路。图2为本发明实施例提供的一种能量回收电路的结构示意图。参照图2，该能量回收电路10包括：储能模块11、泄放模块12和控制器13.

泄放模块12分别与储能模块11和控制器13连接。储能模块11还用于与旁路稳压器20中补偿变压器模块21的原边连接，以及用于与外部的辅助电源30连接。

储能模块11用于存储补偿变压器模块21的反峰能量，并将反峰能量传递给辅助电源30。

控制器13，在储能模块11的电压值超过预设电压值时，控制泄放模块12导通，以使储能模块11通过泄放模块12释放反峰能量。

旁路稳压器20中的补偿变压器模块21会在进行档位切换，输出不同的补偿电压时，可能存在变压器绕组悬空现象，导致补偿变压器模块21原边绕组的晶闸管承受反向耦合电压，也即反峰电压。通过设置储能模块11，可以将补偿变压器模块21原边绕组产生的反峰电压作为反峰能量进行吸收存储。储能模块11中可以设置有大容量的储能电容。

实际应用时，本发明的发明人发现在仅设有储能模块11的情况下且使用了一段时间后，存在反峰能量无法被储能模块11吸收并进一步导致器件过压损坏的问题。对此，本发明的发明人在分析后认为这是由于外部辅助电源30的负载水平通常不高，在反峰能量积聚的情况下，无法持续消耗储能模块11内储存的反峰能量。在此基础上，本发明设置了泄放模块12，可以在储能模块11无法吸收反峰能量时或外部辅助电源的负载水平较低时对储能模块11的能量进行部分释放。在释放之后，控制器会关闭泄放模块12以停止能量释放，从而防止能量损耗和效率降低。换言之，在泄放模块12未导通时，储能模块11可以将存储的反峰能量传递给辅助电源30，为辅助电源30供电。在储能模块11存储的反峰能量过高时，控制器13会控制泄放模12块导通，此时，储能模块11存储的反峰能量不仅会继续传递给辅助电源30，还会经过泄放模块12进行释放，可以保证储能模块11不会存储过高的反峰能量。

具体的，一种实施例中，控制器13可以实时检测储能模块11两端的电压值。在储能模块11两端的电压值未超过预设电压值时，控制器13控制泄放模块12关断，储能模块11中的反峰能量仅传递给辅助电源30；在储能模块11的电压值超过预设电压值时，控制器13会控制泄放模块12导通，储能模块11中的反峰能量在传递给辅助电源30的同时，也会经过泄放模块12进行释放。预设电压值可以根据实际情况进行设定，例如可以为400V。

其中，在本申请实施例中，能量回收电路中还可以设置有电压检测模块，电压检测模块用于检测储能模块11两端的电压值，控制器13通过电压检测模块获取储能模块11两端的电压值。或者，控制器11中设置有电压检测模块，控制器13可以直接获取储能模块11两端的电压值。具体可以根据实际情况进行设置。

本申请实施例通过设置储能模块11，既可以实现消除反峰，又可以实现对反峰能量的回收利用，极大提高了旁路稳压器的能量利用率。

而在另一种实施例中，控制器13也可以与辅助电源30通信以获取其当前负载任务情况并提前预测负载波动水平，从而可以在预测到负载水平即将大幅降低时，提前释放储能模块11中的部分反峰能量。由于通过泄放模块12释放能量会导致储能模块11中能量快速下降，因而本实施例中，可以使控制器13先与辅助电源30通信以预测辅助电源30的负载水平，在负载降低较大时，先尝试调整其负载水平，优先执行高负载任务。并且，控制器13可以同时检测储能模块11两端的电压值，并设置多个电压阈值，在储能模块11的电压达到较低的第一电压阈值时，控制器13启动泄放模块12以释放反峰能量，并使得辅助电源30恢复其原始负载水平；在储能模块11的电压达到较高的第二电压阈值时，同时启动泄放模块12以释放反峰能量，并维持辅助电源30优先执行高负载任务。

具体的，所述的优先执行高负载任务，可以是增大风机转速以对泄放模块或旁路稳压器的其他热负载散热，以提高旁路稳压器的整体散热水平。而关于调整辅助电源30的负载任务，具体可参考专利号CN114567147A的专利文献，此处不再赘述。

图3为本发明实施例提供的另一种能量回收电路的结构示意图。如图3所示，在本申请的一些实施例中，储能模块11包括整流单元111和储能单元112。

整流单元111，输入端用于与补偿变压器模块21的原边连接，输出正极与储能单元112的第一端连接，输出负极与储能单元112的第二端连接；其中，储能单元112还与泄放模块12并联连接；

整流单元111用于将反峰能量整流，储能单元112用于存储整流后的反峰能量。

变压器模块21的原边输入端的电压一般为交流电压，通过设置整流单元111可以将交流的反峰能量整流为直流反峰能量，储能单元112中存储的可以为直流反峰能量。

其中，储能单元112的第一端和第二端存在压差，储能单元112电压较低的一端可以接地也可以接旁路稳压器20的零线，具体可以根据实际情况进行选择。

可选的，整流单元111可以为整流器或者AC/DC电压变换电路，具体可以根据实际情况进行选择。

示例性的，整流单元111可以为单相桥式整流桥或三相桥式整流桥。

在补偿变压器模块为双绕组变压器时，整流单元111可以包括单相桥式整流桥。具体而言，单相桥式整流桥，第一输入端用于与双绕组变压器的第一原边输入端连接，第二输入端通过用于与双绕组变压器的第二原边输入端连接，输出正负极分别与储能单元112的两端连接。单相桥式整流桥可以将该双绕组变压器的反峰能量进行整流，并将整流后的反峰能量存储在储能单元112中。

在补偿变压器模块为三绕组变压器时，整流单元111可以包括三相桥式整流桥。具体而言，三相桥式整流桥，第一输入端通过用于与三绕组变压器的第一原边输入端连接，第二输入端通过用于与三绕组变压器的第二原边输入端连接，第三输入端通过用于与三绕组变压器的第三原边输入端连接，输出正负极分别与储能单元112的两端连接。三相桥式整流桥可以将该三绕组变压器的反峰能量进行整流，并将整流后的反峰能量存储在储能单元112中。

可选的，储能单元112可以包括储能电容，储能电容由至少一个电容组成。

本申请实施例通过根据补偿变压器模块21的类型适配不同的整流单元111，适配性高，适用范围广，器件选型可以更加精确。

如图3所示，在本申请的一些实施例中，泄放模块12包括泄放单元121和开关单元122。

泄放单元121分别与开关单元122和储能单元112连接，开关单元122分别与储能单元112和控制器13连接。

泄放模块12并联在储能单元112的两端，开关单元122和泄放单元121的位置可以互换，具体可以根据实际情况进行设置。

控制泄放模块12导通，以使储能模块11通过泄放模块12释放反峰能量，包括：

控制开关单元122导通，以使储能单元通过泄放单元121释放反峰能量。

控制器13实时检测储能单元112两端的电压值，在储能单元112两端的电压值超过预设电压值时，控制器13控制开关单元122导通。储能单元112、泄放单元121以及开关单元122组成能量释放回路，储能单元112中的反峰能量通过该能量释放回路进行释放，与此同时，储能单元112中的反峰能量也会向辅助电源30供能。在储能单元112两端的电压值未超过预设电压值时，控制器13控制开关单元122断开，能量释放回路处于断开状态，储能单元112中的反峰能量仅向辅助电源30供能。

可选的，泄放单元121可以包括分别与开关单元122和储能单元112连接的泄放电阻、或者其他可以释放能量的电路，泄放电阻可以包括至少一个电阻。

可选的，开关单元122可以包括：分别与泄放单元122、储能单元112和控制器13连接的开关管、继电器或者其他开关电路。其中，开关管、继电器或者其他开关单元受控于控制器13。

示例性的，当开关单元122为开关管时：开关管，源极与储能单元的第一端连接，漏极与泄放单元连接，栅极与控制器13连接。控制器13通过栅极控制开关单元导通或者关断。

如图3所示，在本申请的一些实施例中，该能量回收电路10还可以包连接在储能模块11和辅助电源30之间的防反模块14。

具体而言，防反模块14连接可以连接在储能单元112的第一端与辅助电源30之间，或者连接在储能单元112的第二端与辅助电源30之间。防反模块14用于防止辅助电源30的能量反灌给能量回收电路10。

可选的，防反模块14可以为防反接电路或者为防反接相关的器件。例如，防反接模块14可以为防反二极管。该防反二极管的阳极与储能模块11，阴极用于与辅助电源30连接。

本申请实施例还提供一种稳压系统，包括如上任一实施例的能量回收电路和旁路稳压器。其中，旁路稳压器可以如图1所示。

本申请实施例的能量回收电路可回收反峰能量、损耗低、发热量低，不存在器件选型的问题。

本申请实施例通过整流单元对旁路稳压器中补偿变压器模块在切换补偿时产生的反峰电压进行整流，随后将整流后的反峰能量存入储能单元。并且，由控制器控制开关单元的导通或者关断。在开关单元导通时，储能单元中的反峰能量可以通过泄放单元进行泄放，以保证储能单元中的反峰能量不会溢出，还会同时向辅助电源30功能。在开关单元关断时，储能单元中的反峰能量也可以向外部辅助电源30供能进而降低反峰，实现反峰能量的高效利用，进而提升整个旁路稳压器的工作效率。此外，本申请实施例中的能量回收电路大多采用硬件电路结构，工作可靠性有保证。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。