一种具有交直流任意切换功能的电源及切换控制方法与流程

本发明属于电源，具体涉及一种具有交直流任意切换功能的电源及切换控制方法。

背景技术：

1、通常电源的交直流切换，采用晶闸管作为开关元件，晶闸管为半控型器件，其开通可以被控制，但是无法控制关断，要实现关断只能依赖于晶闸管的两端加反(负)压，也即晶闸管阴极端电压高于阳极端电压。利用晶闸管进行交流电源和直流电源的切换过程中会存在瞬态电流冲击问题，在瞬态电流冲击下，可能出现交流电源和直流电源短路情况，短路时会有不可预知的极大电流通过，一旦出现极可能造成通路中所包含的元器件损坏和损伤。现有解决的方法以牺牲成本为代价。在每一条可能存在交流电源和直流电源联通通路上设置晶闸管以及对应的电感器件以及采集供电信息的传感器等。

2、而过多器件必然意味着成本上要增加很多；其次，电源设备的体积(重量)无法缩小、结构、pcb布局、散热和可靠性等问题接踵而至。

3、需要一种能避免瞬态电流冲击问题，同时还能减少元器件个数，缩小体积(重量)、节约成本，具备很好的经济价值及推广应用价值的具有交直流任意切换功能的电源及其切换控制方法。

技术实现思路

1、鉴于上述的分析，本发明旨在公开了一种具有交直流任意切换功能的电源及切换控制方法，采用尽量少的器件解决交直流切换过程中电流冲击问题。

2、本发明公开了一种具有交直流任意切换功能的电源，包括：交流电源、直流电源、切换开关组件、boost升压变换器、交直流电压采集电路、切换控制电路；

3、所述交流电源和直流电源分别通过切换开关组件连接boost升压变换器；boost升压变换器连接负载；

4、所述交直流电压采集电路与交流电源和直流电源分别连接，采集交流电源和直流电源的电压信号，输出到切换控制电路；

5、所述切换控制电路，根据采集的交流电源和直流电源的电压信号和切换指令，输出切换控制信号到切换开关组件，使交流电源或直流电源通过切换开关组件与boost升压变换器联通，进行交流电源或直流电源供电。

6、进一步地，所述交流电源为三相交流电，所述直流电源包括电池组1和电池组2，所述boost升压变换器为三相boost升压变换器；电池组1和电池组2串联，电池组1和电池组2连接端与三相交流电的零线等电位；

7、所述三相交流电三相输出端通过切换开关组件分别与三相boost升压变换器的三个输入端连接；

8、所述电池组1通过切换开关组件与三相boost升压变换器的其中一个输入端连接；

9、所述电池组2通过切换开关组件与三相boost升压变换器的剩余两个输入端中一个输入端连接。

10、进一步地，包括：所述切换开关组件包括ac侧晶闸管q1-q6和dc侧晶闸管q7-q8；

11、ac侧晶闸管的连接关系为：

12、所述晶闸管q1的阳极与三相交流电第一相输出端连接，阴极与三相boost升压变换器第一相输入端连接，控制极与切换控制电路连接；

13、所述晶闸管q2的阴极与三相交流电第一相输出端连接，阳极与三相boost升压变换器第一相输入端连接，控制极与切换控制电路连接；

14、所述晶闸管q3的阳极与三相交流电第二相输出端连接，阴极与三相boost升压变换器第二相输入端连接，控制极与切换控制电路连接；

15、所述晶闸管q4的阴极与三相交流电第二相输出端连接，阳极与三相boost升压变换器第二相输入端连接，控制极与切换控制电路连接；

16、所述晶闸管q5的阳极与三相交流电第三相输出端连接，阴极与三相boost升压变换器第三相输入端连接，控制极与切换控制电路连接；

17、所述晶闸管q6的阴极与三相交流电第三相输出端连接，阳极与三相boost升压变换器第三相输入端连接，控制极与切换控制电路连接；

18、dc侧晶闸管的连接关系为：

19、所述晶闸管q7的阳极与电池组1的正极输出端连接，阴极与三相boost升压变换器第一相输入端连接，控制极与切换控制电路连接；

20、所述晶闸管q8的阴极与电池组2的负极输出端连接，阳极与三相boost升压变换器第二相输入端连接，控制极与切换控制电路连接。

21、进一步地，所述三相boost升压变换器，包括第一、第二、第三相输入端，电感l1-l3，二极管d1-d6，mos管s1-s6；电容c1、c2，输出端正、负极和接地端；

22、所述第一相输入端与电感l1的线圈同名端连接，电感l1的线圈异名端与二极管d1的阳极和二极管d2的阴极连接，二极管d1的阴极与输出端正极连接，二极管d2的阳极与输出端的负极连接；

23、所述第二相输入端与电感l2的线圈同名端连接，电感l2的线圈异名端与二极管d3的阳极和二极管d4的阴极连接，二极管d3的阴极与输出端正极连接，二极管d4的阳极与输出端的负极连接；

24、所述第三相输入端与电感l3的线圈同名端连接，电感l3的线圈异名端与二极管d5的阳极和二极管d6的阴极连接，二极管d5的阴极与输出端正极连接，二极管d6的阳极与输出端的负极连接；

25、输出端正极和接地端之间连接电容c1，接地端和输出端负极之间连接电容c2；

26、mos管s1的漏极与电感l1的线圈异名端连接，mos管s1的源极与mos管s2的源极连接，mos管s2的漏极与接地端连接；

27、mos管s3的漏极与电感l2的线圈异名端连接，mos管s3的源极与mos管s4的源极连接，mos管s4的漏极与接地端连接；

28、mos管s5的漏极与电感l3的线圈异名端连接，mos管s5的源极与mos管s6的源极连接，mos管s6的漏极与接地端连接。

29、进一步地，包括：所述交流电源为单相交流电，所述直流电源包括电池组，所述boost升压变换器为单相boost升压变换器；

30、所述单相交流电的输出端通过切换开关组件与单相boost升压变换器的输入端连接；

31、所述电池组通过切换开关组件与单相boost升压变换器的输入端连接。

32、进一步地，所述切换开关组件包括ac侧晶闸管q21、q22，dc侧晶闸管q23；所述单相boost升压变换器包括电感l21、mos管s21-s24和电容c21；

33、所述晶闸管q21的阳极与单相交流电的阳极连接，阴极与电感l21的线圈同名端连接，控制极与切换控制电路连接；

34、所述晶闸管q22的阴极与单相交流电的阳极连接，阳极与电感l21的线圈同名端连接，控制极与切换控制电路连接；

35、所述晶闸管q23的阳极与电池组的正极连接，阴极与电感l21的线圈同名端连接，控制极与切换控制电路连接；

36、电感l21的线圈异名端与mos管s21的源极、mos管s22的漏极连接，

37、单相交流电的阴极、电池组的负极与mos管s23的源极、mos管s24的漏连接；

38、mos管s21和mos管s23的漏极连接在一起与boost升压变换器的输出端正极连接；

39、mos管s22和mos管s24的源极连接在一起与boost升压变换器的输出端负极连接；

40、boost升压变换器的输出端正、负极之间连接电容c21。

41、进一步地，所述切换开关组件包括ac侧晶闸管q31、q32，dc侧晶闸管q33；所述单相boost升压变换器包括电感l31，二极管d31、d32，mos管s31、s32和电容c31、c32；

42、所述晶闸管q31的阳极与单相交流电的阳极连接，阴极与电感l31的线圈同名端连接，控制极与切换控制电路连接；

43、所述晶闸管q32的阴极与单相交流电的阳极连接；阳极与电池组的负极连接，控制极与切换控制电路连接；

44、所述晶闸管q33的阳极与电池组的负极连接，阴极与电感l31的线圈同名端连接，控制极与切换控制电路连接；

45、电感l31的线圈异名端与mos管s31的漏极、二极管d31的阳极连接；二极管d31的阴极与单相boost升压变换器输出端正极连接；

46、电池组的负极与mos管s32的源极、二极管d32的阴极连接，二极管d32的阳极与单相boost升压变换器输出端负极连接；

47、mos管s31的源极与mos管s32的漏极连接，并与交流电的阴极连接，

48、电容c31连接在单相boost升压变换器输出端正极与交流电的阴极之间，

49、电容c32连接在单相boost升压变换器输出端负极与交流电的阴极之间。

50、本发明还公开了一种对于如上所述的具有交直流任意切换功能的电源的切换控制方法，包括以下步骤：

51、系统初始化后，切换控制电路接收交直流采集电路采集的采集交流电源和直流电源的电压值；

52、切换控制电路根据采集的交流电源的电压值，判断交流电源是否正常，正常则输出控制信号到切换开关组件，开通ac侧晶闸管，采用交流供电的市电模式；

53、判断交流电源异常，则继续判断采集的直流电源的电压值是否正常，不正常则指示开机故障；正常则输出控制信号到切换开关组件，开通dc侧晶闸管，采用直流供电的电池模式；

54、在市电模式下，当直流电源正常时，切换控制电路在电池切换指令的控制下，关断ac侧晶闸管，开通dc侧晶闸管，停止市电模式，切换到电池模式供电；

55、在电池模式下，当交流电源正常时，切换控制电路在市电切换指令的控制下，关断dc侧晶闸管，开通ac侧晶闸管，停止电池模式，切换到市电模式供电。

56、进一步地，在电池切换指令的控制下，停止市电模式切换到电池模式的切换时机为：

57、接收到电池切换指令，并且市电电压为正半周时。

58、进一步地，在市电切换指令的控制下，停止电池模式切换到市电模式的切换时机为：

59、接收到市电切换指令，市电电压为正半周，并且检测到交流电源的电压幅值大于电池电压时。

60、本发明至少可实现以下有益效果：

61、本发明公开的具有交直流任意切换功能的电源及切换控制方法，实现了交直流电源的任意切换，并且解决了交直流切换过程中电流冲击问题，同时还能减少元器件个数，缩小体积(重量)、节约成本，具备很好的经济价值及推广应用价值。