电源冗余电路及电力电子设备的制作方法

本技术属于电源，尤其涉及一种电源冗余电路及电力电子设备。

背景技术：

1、在电力电子设备中需要直流电源为系统中的设备提供工作电源。储能系统对设备供电的可靠性需求较高，常采用两路电源冗余供电的方式为设备供电，由于电压源不能直接并联，因此需要使用两个二极管阴极并联，阳极分别与主电源和备用电源进行连接，在分布式电源的方案中隔离主备电源的模块被称为电源冗余模块。使用二极管并联的冗余模块，局部结构简单，成本低廉的优势，广泛应用于有主备电源供电需求的系统中。

2、但二极管并联冗余方案也有如下不足：1)未考虑二极管短路失效模式下，导致主备电源出现环流的风险；2)当前冗余方案安全性较差，当电源输出发生过压失效时无法及时有效的保护负载；3)当前冗余方案供电可靠性较差，当负载端有短路故障时会拉低输出电压，影响正常负载供电。

3、故相关的电源冗余电路安全性和可靠性差。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，本技术提供一种电源冗余电路及电力电子设备，旨在解决相关的电源装置安全性和可靠性差的问题。

2、第一方面，本技术提供了本技术实施例提供了一种电源冗余电路，包括多个功率电路、主控电路、多个保护电路以及直流母线；

3、所述功率电路配置为接入输入直流电源，并对输入直流电压进行调制，以输出第一直流电vc1；

4、所述主控电路与多个所述功率电路连接，所述主控电路配置为基于各个所述输入直流电压对各个所述功率电路进行输入电压的过压保护，并基于各个所述第一直流电vc1的电压对各个所述功率电路进行输出电压的过压保护；

5、所述直流母线，与多个所述功率电路和多个所述保护电路连接，配置为接入多个所述第一直流电vc1，且输出多个第二直流电vc2；

6、多个所述保护电路一一对应接入多个第二直流电vc2，所述保护电路配置为基于所述第二直流电vc2进行电流保护和/或电压保护。

7、本技术实施例的技术方案中，由于主控电路基于各个输入直流电压对各个功率电路进行输入电压的过压保护，并基于各个第一直流电vc1的电压对各个功率电路进行输出电压的过压保护，保护电路基于第二直流电vc2进行电流保护和/或电压保护；采取功率器件进行了防短路失效设计，降低了各个电源的环流风险；并通过主控电路实现了过压保护，切断前级输出保护负载，提高了安全性；且通过多个保护电路实现了集成供电和分区配电设计，在电源侧提供多个供电接口，以对不同负载分区供电，实现单个负载发生短路失效时，不影响电源电压输出，提高了供电可靠性。

8、在一些实施例中，所述主控电路包括多个控制电路；

9、多个所述控制电路与多个所述功率电路一一对应连接，所述控制电路配置为响应于所述输入直流电压大于第一预设电压，且响应于所述第一直流电vc1的电压大于第二预设电压，控制所述功率电路断开所述第一直流电vc1的输出。

10、通过采用上述方案，设置多个控制电路分别对多个功率电路进行过压保护，单个控制电路发生故障时，不影响其它控制电路对其它功率电路进行过压保护，提高了供电可靠性。

11、在一些实施例中，所述控制电路还配置为响应于所述第一直流电vc1的电压大于第三预设电压且小于所述第二预设电压，基于所述第一直流电vc1的电压反馈对所述输入直流电压进行调制，以输出稳定的所述第一直流电vc1。

12、通过采用上述方案，在第一直流电vc1的电压在预设范围时，通过电压调制提高了第一直流电vc1的电压的稳定性，从而保证负载正常用电。

13、在一些实施例中，所述功率电路包括：

14、转换电路，配置为接入所述输入直流电压，并对所述输入直流电压进行转换，以输出所述第一直流电vc1；

15、第一开关电路，与所述转换电路和所述直流母线连接，配置为响应于所述输入直流电压大于所述第一预设电压，且响应于所述第一直流电vc1的电压大于所述第二预设电压，断开所述第一直流电vc1的输出。

16、通过采用上述方案，可以通过转换电路实现直流转换，通过第一开关电路实现输入直流电压过压保护和输出直流电(第一直流电vc1)过压保护提高了安全性和供电可靠性。

17、在一些实施例中，所述控制电路包括：

18、第一比较电路，与所述转换电路连接，配置为将所述输入直流电压与所述第一预设电压作比较，并根据比较结果输出第一判决信号；

19、第一驱动电路，与所述转换电路和所述第一比较电路连接，配置为根据第一判决信号输出第一关断信号；

20、第二比较电路，与所述转换电路和所述第一开关电路连接，配置为响应于所述输入直流电压大于所述第一预设电压，且响应于所述第一直流电vc1的电压大于所述第二预设电压，输出第二关断信号；

21、所述转换电路具体配置为接入所述输入直流电压，并对所述输入直流电压进行转换，以输出所述第一直流电vc1，且基于所述第一关断信号断开所述第一直流电vc1的输出；

22、所述第一开关电路具体配置为接入所述第一直流电vc1，且基于所述第二关断信号断开所述第一直流电vc1的输出。

23、通过采用上述方案，采用第一比较电路和第一驱动电路实现了输入直流电压过压保护，通过第二比较电路实现了输入直流电压过压调制和输出直流电(第一直流电vc1)的过压保护，切断前级输出保护负载，提高了电源安全性及供电可靠性。

24、在一些实施例中，所述第二比较电路包括：

25、第一比较单元，与所述转换电路连接，配置为将所述输入直流电压与所述第一预设电压作比较，并根据比较结果输出第二判决信号；

26、第二比较单元，与所述电流检测电路和所述第一开关电路连接，配置为且将所述第一直流电vc1的电压与所述第二预设电压作比较，并根据比较结果输出第三判决信号；

27、整合单元，与所述第一比较单元、所述第二比较单元和所述第一开关电路连接，配置为根据所述第二判决信号和所述第三判决信号输出所述第二关断信号。

28、通过采用上述方案，简化了第二比较电路的电路设计。

29、在一些实施例中，所述控制电路还包括：

30、电压调制电路，与所述转换电路、所述电流检测电路和所述第一开关电路连接，配置为响应于所述第一直流电vc1的电压大于第三预设电压且小于所述第二预设电压，基于所述第一直流电vc1的电压反馈输出第一pwm信号；

31、所述第一驱动电路还配置为响应于所述第一判决信号的停止，基于所述第一pwm信号输出第二pwm信号；

32、所述转换电路具体配置为接入所述输入直流电压，并基于所述第二pwm信号对所述输入直流电压进行转换，以输出所述第一直流电vc1。

33、通过采用上述方案，在第一直流电vc1的电压在预设范围时，通过复用第一驱动电路，在输出第一关断信号停止第一直流电vc1输出的同时，还通过电压调制提高了第一直流电vc1的电压的稳定性，从而保证负载正常用电且简化了电路结构。

34、在一些实施例中，所述电压调制电路包括：

35、采样电路，与所述转换电路和所述第一开关电路连接，配置为对所述第一直流电vc1的电压进行采样，以输出采样电压；

36、第一运算电路，与所述采样电路和所述第一驱动电路连接，配置为根据所述采样电压和第一参考电压进行运算，并根据运算结果输出第一电压；

37、pwm控制电路，与所述第一运算电路和所述第一驱动电路连接，配置为基于第一电压输出所述第一pwm信号；其中，所述第一pwm信号的占空比与所述第一电压正相关。

38、通过采用上述方案，将采样电压和第一参考电压进行运算，并根据运算结果输出第一电压，根据第一电压调制第一pwm信号的占空比，从而实现了电压调制功能，且电路简单，精确性较高。

39、在一些实施例中，所述控制电路还包括：

40、电流检测电路，与所述转换电路和所述第一开关电路连接，配置为对所述第一直流电vc1的电流进行检测，以输出电流采样信号；

41、所述电源冗余电路还包括均流母线和下拉电阻组件；

42、多个所述控制电路共接于所述均流母线，所述均流母线连接在所述下拉电阻组件和电源地之间；多个所述控制电路还根据所述均流母线的电压和所述电流采样信号对所述多个第一直流电vc1进行均流。

43、通过采用上述方案，实现了各个功率电路的均流功能，使得各个功率电路的使用寿命趋于一致，提高了电源冗余电路的可维护性。

44、在一些实施例中，所述控制电路还包括：

45、均流电路，与所述电流检测电路和所述均流母线连接，配置为根据所述电流采样信号和所述均流母线的电压进行运算，并根据运算结果输出第二电压；

46、加法电路，与所述电压调制电路和所述均流电路连接，配置为将所述第二电压和基准电压作加法运算，以输出所述第一参考电压。

47、通过采用上述方案，实现了各个功率电路的均流控制，且和电压调制功能的电路复用，简化了电路设计，降低了硬件成本。

48、在一些实施例中，所述均流电路包括：

49、第二运算电路，与所述加法电路、所述电流检测电路和所述均流母线连接，配置为根据所述电流采样信号和所述均流母线的电压进行减法运算，并根据运算结果输出第二电压；

50、第三运算电路，与所述电流检测电路和所述均流母线连接，配置为对所述电流采样信号进行缓冲和单向导通；

51、所述均流母线的电压为多个所述电流采样信号缓冲和单向导通后形成的电压，所述均流母线的电压为多个所述电流采样信号的电压最大值。

52、通过采用上述方案，简化了均流电路的电路设计，并降低了均流母线上电流倒灌的可能性，提高了电源冗余电路的均流控制的精确性。

53、在一些实施例中，所述保护电路包括：

54、电流保护电路，与所述直流母线连接，配置为响应于所述第二直流电vc2的电流大于预设电流，断开所述第二直流电vc2的输出。

55、通过采用上述方案，实现对第二直流电vc2的电流进行过流保护，以降低负载短路的可能性。

56、在一些实施例中，所述保护电路包括：

57、电源管理电路，与所述直流母线连接，配置为响应于所述第二直流电vc2的电压大于第四预设电压，且响应于所述第二直流电vc2的电压小于第五预设电压，断开所述第二直流电vc2的输出。

58、通过采用上述方案，实现了第二直流电vc2的过压保护和欠压保护，提高了电源冗余电路的可靠性。

59、第二方面，本发明实施例还提供一种电力电子设备，所述电力电子设备包括上述的电源冗余电路。

60、上述说明仅是本技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本技术的具体实施方式。