[发明专利]一种直流电源及提供直流电源的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种直流电源及提供直流电源的方法。

背景技术

在电源传输中，经常需要将交流电源转换成直流电源。实现此目的的电路称为整流电路。典型的整流电路包含一个或多个二极管以保证输出信号为恒定的极性。然后用电容滤波电路平滑输出信号以提供稳定的直流输出。

整流电路可以是单相的，也可以是多相的。国内使用的小功率整流电路通常是单相的，但是大功率的多相整流电路，尤其是三相整流电路，应用也很普遍。

在三相全桥整流电路中，设置有六个二极管。在串联的一对二极管中间传送每一相电源，产生的输出在一个周期包含六个脉冲。

已被建议，将整流电路与包含一组或多组并联电容的电路滤波电路结合。也就是说，每组电容串联联结但是组内多个电容并联设置。这能够确保当使用可用元件时可获得充足的电容去管理直流输出达到所需水平。

组内一个或多个电容失效将导致短路，即不通过组内剩余的电容。结果，电容滤波电路两端的电压将落到联结至整流电路的电容剩余组上。电容剩余组两端增高了的电压将最终导致故障，引起可能破坏整流电路的冲击电流。

为了减缓这个问题，常常设有熔断器。特别地，通常在交流电源三相输入端的每一相输入端设置一个熔断器，与串联联结到电容滤波电路的快速熔断器一起。当短路发生时，这些熔断器中的一个或多个由于增大的电流而爆掉以阻止损坏更多的有用元件，例如整流电路。

在许多情况下，使用的熔断器既价格贵又尺寸大。而且，合适熔断器的选择是苛刻的。如果熔断器容量太小，那么熔断器很容易爆掉，例如当大负载加在系统上时。另一方面，如果熔断器容量太大，那么它不可能为系统中的元件提供充足的保护。串联联结到电容滤波电路的快速熔断器在组合装置中也经常被应用，它也使故障事件后的维修复杂化。

发明内容

为了解决以上问题，本发明提供了一种直流电源和提供直流电源的方法。

根据本发明的第一方面，提供了一种直流电源，包括：

联结到交流电源的整流电路，所述整流电路被设置用于产生直流输出；

用于平滑整流电路的直流输出的电容滤波电路，所述电容滤波电路包含至少一个电容；

用于监控至少一个所述电容滤波电路两端电压的短路检测单元，所述短路检测单元被设置用于产生取决于监控电压的故障信号；以及

控制器，当所述故障信号暗示所述监控电压低于阈值时，所述控制器用于限制穿过所述电容滤波电路的电流。

当电容滤波电路的元件失效时，本发明能够避免对电源其它特征的破坏，并且不需要依赖熔断器就能做到这些。这在大功率应用中尤其有用，因为合适熔断器的选择是困难的，并且这种熔断器既大又贵。本发明特别能够识别元件的短路，例如电容滤波电路中的电容，因为这会导致测量到的电容两端电压的减少。然后控制器能够限制通过电容滤波电路的电流，这减少了电容滤波电路中出现进一步故障的风险，意味着对电源中其它元件（如整流电路）的破坏变得不太可能。通过减少电容滤波电路的负载来实现。电容滤波电路上负载的减少意味着穿过电容滤波电路的电势差的减少。

在优选实施例中，电容滤波电路包括多个电容组，各个电容组之间串联连接，每个电容组包含一个或多个并联连接的电容。其中短路检测单元被设置用于监控一个或多个电容组两端的电压。每一组两端可得到一个直流输出。当一组中的一个电容短路时，整组会被短路因为它是并联结构。然而，电容滤波电路中的剩余组将需要承担全部电压，这将引起的电流冲击通过电源。如果任一电容的工作电压超过其额定值，那么直到整流电路和/或电容滤波电路的元件坏了后系统中的熔断器才跳闸。当检测到穿过任意一组的电压减少时，通过限制穿过电容组的电流，本发明能够避免上述问题。

在优选实施例中，每个电容组包含至少两个并联的电容。这在每一组和整个电容滤波电路中允许电容量的增大，从而提高了直流输出的平滑效果。

控制器能够限制电容滤波电路中的电流，在整流电路和电容滤波电路之间串联连接着一个电阻元件。该电阻元件可以是一个电阻器，但可选择地也可以是具有电阻特性的其它元件。在一个优选实施例中，所述电源进一步包括软启动电路，所述软启动电路包含并联连接的接触器和电阻，其中当故障信号暗示监控电压低于阈值时，调节所述控制器打开所述接触器。因此，当所述控制器识别到监控电压下降时，它将前述的旁路电阻实际引进电路中。软启动电路也能够限制电源启动期间的冲击电流，以避免当电容滤波电路内的电容最初充电时产生过电流。