一种交直流供电电源和系统

技术领域

本申请的实施例涉及电源技术领域，尤其涉及一种交直流供电电源及系统。

背景技术

大、中型数据中心作为通讯运营商、银行服务业、大型商业集团公司等各行各业信息化建设的核心基础设施，承载着海量数据资料存储、传输、交换、管理、处理等重要工作，必须保证其业务正常运转的连续性、稳定性。例如，若遇到异常供电中断哪怕只有短短1秒，IT设备上所承载的业务可能就会中断几个小时。因为断电后的IT设备要重启、检查硬件故障、检查数据是否丢失、重新加载业务，一系列的动作下来至少几个小时。因此各数据中心供配电系统的可靠性异常重要，进而组成供配电系统的各分设备也就异常重要。

发明内容

为了确保对负载不间断供电，本申请实施例提供了一种交直流供电电源及系统。

在本申请的第一方面，提供了一种交直流供电电源，包括：具有第一直流汇流母排的交直流变换装置；直流开关阵列，包括多个直流开关和多个与所述直流开关对应的第一熔断器，多个所述直流开关均连接于所述第一直流汇流母排，每个所述第一熔断器对应连接于每个所述直流开关；与多个所述第一熔断器对应的多个DC/DC转换器，每个所述DC/DC转换器连接于一个所述第一熔断器；用于连接负载的第二直流汇流母排，多个所述DC/DC转换器的输出端并联后连接至所述第二直流汇流母排。

在一中可选择的实现方式中，所述交直流变换装置包括：具有多组延边三角形移相绕组的移相变压器，多组所述延边三角形移相绕组与多个所述DC/DC转换器对应；交流开关阵列，包括与多组所述延边三角形移相绕组对应的多个三相交流开关和多个与所述三相交流开关对应的第二熔断器，每个所述三相交流开关分别连接于每个所述延边三角形移相绕组，每个所述第二熔断器对应连接于每个所述三相交流开关；与多个所述第二熔断器对应的多个AC/DC转换器，每个所述AC/DC转换器连接于一个所述第二熔断器；多个所述AC/DC转换器的输出端并联后连接至所述第一直流汇流母排。

在本申请的第二方面，提供了一种包括如第一方面部分所述的交直流供电电源的系统，还包括与所述交直流供电电源中所有的DC/DC转换器、所有的直流开关以及所有的第一熔断器连接的控制器，所述控制器被配置为：当某个DC/DC转换器出现故障时，封锁该DC/DC转换器的输出，并打开对应该DC/DC转换器的直流开关，同时唤醒未处于工作状态的DC/DC转换器；当某个第一熔断器熔断时，打开对应该第一熔断器的直流开关。

在一中可选择的实现方式中，还包括所述控制器连接的人机界面(HMI)设备，所述人机界面(HMI)设备被配置为控制所述控制器以实现：当某个DC/DC转换器出现故障时，封锁该DC/DC转换器的输出，并打开对应该DC/DC转换器的直流开关，同时唤醒未处于工作状态的DC/DC转换器；当某个第一熔断器熔断时，打开对应该第一熔断器的直流开关。

在一中可选择的实现方式中，所述控制器通过CAN总线与所述交直流供电电源中所有的DC/DC转换器、所有的直流开关以及所有的第一熔断器连接。

在本申请的第三方面，提供了一种包括如第一方面部分所述的交直流供电电源的系统，还包括与所述交直流供电电源中所有的AC/DC转换器、所有的DC/DC转换器、所有的三相交流开关以及所有的直流开关连接的控制器，所述控制器被配置为：当某个AC/DC转换器出现故障时，封锁该AC/DC转换器的输出，并打开对应该AC/DC转换器的三相交流开关，同时控制其他处于工作状态的AC/DC转换器释放冗余容量，或者控制其他处于工作状态的AC/DC转换器释放冗余容量，且唤醒未处于工作状态的AC/DC转换器；当某个DC/DC转换器出现故障时，封锁该DC/DC转换器的输出，并打开对应该DC/DC转换器的直流开关，同时唤醒未处于工作状态的DC/DC转换器；当某个第一熔断器熔断时，打开对应该第一熔断器的直流开关；当某个第二熔断器熔断时，打开对应该第二熔断器的三相交流开关。

在一中可选择的实现方式中，还包括所述控制器连接的人机界面(HMI)设备，所述人机界面(HMI)设备被配置为控制所述控制器以实现：当某个AC/DC转换器出现故障时，封锁该AC/DC转换器的输出，并打开对应该AC/DC转换器的三相交流开关，同时控制其他处于工作状态的AC/DC转换器释放冗余容量，或者控制其他处于工作状态的AC/DC转换器释放冗余容量，且唤醒未处于工作状态的AC/DC转换器；当某个DC/DC转换器出现故障时，封锁该DC/DC转换器的输出，并打开对应该DC/DC转换器的直流开关，同时唤醒未处于工作状态的DC/DC转换器；当某个第一熔断器熔断时，打开对应该第一熔断器的直流开关；当某个第二熔断器熔断时，打开对应该第二熔断器的三相交流开关。

在一中可选择的实现方式中，所述控制器通过CAN总线与所述交直流供电电源中所有的AC/DC转换器、所有的DC/DC转换器、所有的三相交流开关以及所有的直流开关连接。

在本申请实施例提供的交直流供电电源及系统中，采用在DC/DC转换器和第二直流汇流母排之间设置直流开关阵列，使得该电源在DC/DC转换器发生故障时，不影响对负载的正常供电，或者负载发生变化、检修、停运时，能够在线解列或复投DC/DC转换器。

应当理解，发明内容部分中所描述的内容并非旨在限定本申请的实施例的关键或重要特征，亦非用于限制本申请的范围。本申请的其它特征将通过以下的描述变得容易理解。

附图说明

结合附图并参考以下详细说明，本申请各实施例的上述和其他特征、优点及方面将变得更加明显。在附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素，其中：

图1示出了根据本申请的实施例的交直流供电电源的结构示意图。

图2示出了根据本申请的实施例的交直流供电系统的架构图。

其中：1、移相变压器；2、三相交流开关；3、第一熔断器；4、AC/DC转换器；5、第一直流汇流母排；6、直流开关；7、第二熔断器；8、DC/DC转换器；9、第二直流汇流母排；10、控制器；11、人机界面(HMI)设备。

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，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的全部其他实施例，都属于本申请保护的范围。

图1示出了根据本申请的实施例的交直流供电电源的结构示意图。如图1所示，交直流供电电源包括交直流供电装置，该交直流供电装置包括移相变压器1、交流阵列开关、多个AC/DC转换器4以及第一直流汇流母排5。其中，交流阵列开关包括多个三相交流开关2和多个第一熔断器3。

具体地，移相变压器1的副边具有多组延边三角形移相绕组，每个延边三角形移相绕组上连接有一个三相交流开关2，每个三相交流开关2上连接有一个第二熔断器7，每个第二熔断器7上连接有一个AC/DC转换器4，多个AC/DC转换器4的输出端并联后连接至第一直流汇流母排5。

在一中可能的实现方式中，可以通过实时采集该交直流供电装置的电压、电流和温度，来实时监测该交直流供电装置的运行状态。需要说明的是，采集该交直流供电装置的电压、电流和温度，可以采用在该交直流供电装置上设置电压采集模块、电流采集模块和温度采集模块来实现。

通常每个AC/DC转换器4正常运行时，其输出容量未达到其最大输出容量，例如其输出容量是其最大容量的80％，在某个AC/DC转换器4出现故障时，可以提升其他正常运行的AC/DC转换器4的输出容量，以使该交直流供电电源的输出容量来满足负载所需的容量，若其他正常运行的AC/DC转换器4的输出容量均提升至最大输出容量后，还未满足负载所需的容量，可以唤醒未正常运行的AC/DC转换器4。

在这个过程中，还需要同时封锁出现故障的AC/DC转换器4的输出，并打开与故障AC/DC转换器4对应的三相交流开关2，以解列故障的AC/DC转换器4，从而使得其他部分仍能正常工作，保证了AC/DC转换器4在故障解列时，不会影响电源对负载进行供电。

在对解列后的AC/DC转换器4进行更换后，可以在闭合该AC/DC转换器4对应的三相交流开关2，以使其正常工作，同时调整所有AC/DC转换器4的输出容量至负载所需的容量。

当然，在某个AC/DC转换器4及其后续回路中出现短路故障时，对应该AC/DC转换器4的第二熔断器7会及时熔断，在第二熔断器7熔断后，打开对应第二熔断器7的三相交流开关2，以对该AC/DC转换器4及其后续回路进行检测，为了确保在此期间能够满足负载所需的输出容量，其处理方式与上述AC/DC转换器4出现故障的处理方式相同，此处不再赘述。

继续参见图1，该交直流供电电源还包括直流开关阵列、多个DC/DC转换器8以及第二直流汇流母排9。其中，直流开关阵列包括多个直流开关6和多个第一熔断器3。

具体地，多个直流开关6均连接至第一直流汇流母排5，每个直流开关6连接有一个第一熔断器3，每个第一熔断器3连接有一个DC/DC转换器8，多个DC/DC转换器8的输出端并联后连接至第二直流汇流母排9。

通常，交直流供电电源为负载供电时，并不是所有的DC/DC转换器8均处于工作状态，会有部分DC/DC转换器8处于未工作状态，以作为冗余DC/DC转换器，在某个DC/DC转换器8出现故障时，可以唤醒冗余DC/DC转换器8，并打开对应出现故障的DC/DC转换器8的直流开关6，同时封锁该故障的DC/DC转换器8的输出，以解列该故障DC/DC转换器8，对其进行更换，在更换后可以作为冗余DC/DC转换器以等待被唤醒。

当用户负载需要检修、停运时，可以通过打开所有的直流开关6，从而解列所有的DC/DC转换器8，在检修、停运完成后，可以通过闭合所有的直流开关6，从而复投所有的DC/DC转换器8，以为负载进行正常的供电。

当然，在某个DC/DC转换器8及其后续回路中出现短路故障时，对应该DC/DC转换器8的第一熔断器3会及时熔断，在第一熔断器3熔断后，打开对应第一熔断器3的直流开关6，以对该DC/DC转换器8及其后续回路进行检测，为了确保在此期间能够满足负载所需的输出容量，其处理方式与上述DC/DC转换器8出现故障的处理方式相同，此处不再赘述。

在本申请实施例中，移相变压器1可以选用干式移相变压器，与传统交直流变换装置直接接于电网母线不同，本申请实施例中的交直流变换电源将来自电网的三相高压电直接接于干式移相变压器的原边，干式移相变压器的原边配置有±5％的抽头，以便于用户根据现场网压灵活地调整输入电压。

在本申请实施例中，通过多个AC/DC转换器+交流开关阵列、多个DC/DC转换器+直流开关阵列的两次解耦，能够实现DC/DC转换器在线更换，使得移相变压器及其副边绕组不受用户负载载荷及不同组负载载荷变化、检修、停运的影响，保证移相变压器副边输出的平衡及其内部磁铜平衡。

图2示出了根据本申请的实施例的交直流供电系统的架构图。如图2所示，该系统包括上述的交直流供电电源和控制器10，控制器10分别与交直流供电电源中所有的AC/DC转换器4、所有的DC/DC转换器8、所有的三相交流开关2以及所有的直流开关6连接。

控制器10用于：当某个AC/DC转换器4出现故障时，封锁该AC/DC转换器4的输出，并打开对应该AC/DC转换器4的三相交流开关2，同时控制其他处于工作状态的AC/DC转换器4释放冗余容量，或者控制其他处于工作状态的AC/DC转换器4释放冗余容量，且唤醒未处于工作状态的AC/DC转换器4；当某个DC/DC转换器8出现故障时，封锁该DC/DC转换器8的输出，并打开对应该DC/DC转换器8的直流开关6，同时唤醒未处于工作状态的DC/DC转换器8；当某个第一熔断器3熔断时，打开对应该第一熔断器3的直流开关6；当某个第二熔断器7熔断时，打开对应该第二熔断器7的三相交流开关2。

在一些实施例中，该系统还包括与控制器10连接的人机界面(HMI)设备11，人机界面(HMI)设备11被配置为控制控制器以实现：当某个AC/DC转换器4出现故障时，封锁该AC/DC转换器4的输出，并打开对应该AC/DC转换器4的三相交流开关2，同时控制其他处于工作状态的AC/DC转换器4释放冗余容量，或者控制其他处于工作状态的AC/DC转换器4释放冗余容量，且唤醒未处于工作状态的AC/DC转换器4；当某个DC/DC转换器8出现故障时，封锁该DC/DC转换器8的输出，并打开对应该DC/DC转换器8的直流开关6，同时唤醒未处于工作状态的DC/DC转换器8；当某个第一熔断器3熔断时，打开对应该第一熔断器3的直流开关6；当某个第二熔断器7熔断时，打开对应该第二熔断器7的三相交流开关2。

在一些实施例中，控制器10通过CAN总线与交直流供电电源中所有的AC/DC转换器4、所有的DC/DC转换器8、所有的三相交流开关2以及所有的直流开关6连接。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的申请范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离前述申请构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中申请的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。