[发明专利]一种用于分级加电的电源系统

说明书

本发明公开了一种用于分级加电的电源系统，主要包括常闭交流接触器、常开交流接触器、AC/DC辅助电路、AC/DC主电路和隔离二极管。在正常供电后，常闭交流接触器控制AC/DC辅助电路优先启动，对环控设备等进行先行加电。在合理的延时之后，常开交流接触器控制AC/DC主电路启动，对主体用电设备进行供电。待AC/DC主电路输出稳定后AC/DC辅助电路受控关闭，仅剩主电路工作。本发明中AC/DC辅助电路仅在上电初始阶段工作，因此完全解决了辅助电路持续工作带来的额外功耗问题，同时也大大提高了供电电源的可靠性。此外，由于电源启动以后只剩AC/DC主电路工作，因此仅需要在主电路中加入PFC电路即可有效降低电流谐波，提高电源整机功率因数，在提高电源性能的同时也节约了成本。

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，具体为一种用于分级加电的电源系统。

背景技术

目前大型的工业、生活、医疗用电系统为了实现对系统环境的监测和控制，通常会加入一些环控设备。环控设备需在主体用电设备上电之前实现对系统环境的状态监测、控制保护和故障告警等功能，因此环控设备需要优先进行加电，也就是要求电源系统具有分级加电的功能。为了实现分级加电，电源系统一般按照图1所示的原理进行设计。从图1可知，电源系统分为两部分，一部分为主电路，用于给主体用电设备供电。另一部分为辅助电路，用于给环控设备或控制电路供电。辅助电路优先于主电路启动，因此在电路内部需要加入时序控制。图1所示电源系统的优点是结构简单，原理清晰，但缺点也很明显：一是电源直接从三相交流电网获取输入电，会产生较多的谐波分量，导致用电设备的利用率下降，功率因数降低，谐波分量还会对电网造成谐波污染，产生严重的电磁干扰；二是辅助电源需要一直工作，不仅额外增加功耗，而且一旦发生故障会导致环控设备断电，进而导致整个电源系统无法正常运行。

针对缺点一，通常采取的措施是使用功率因数校正(PFC)技术，使输入电流近似于正弦波以满足谐波抑制的要求。对于图1所示的电源系统，若仅在主电路中加入PFC电路，由于辅助电路的存在，功率因数校正效果将会大打折扣，而若同时在主电路和辅助电路中加入PFC电路(如图2所示)，又会使电路成本大大增加。针对缺点二，通常是增加一路辅助电源作为备份(如图2所示)，当其中一路发生故障时，自动将另一路电源接入工作，保证辅助电路的正常工作，然而额外增加功耗的问题依然无法解决，同时电路成本也相应增加。

总之，现有技术方案的缺点主要表现如下：

(1)分级加电的电源系统存在功率因数(PF)低，电流谐波THDi高，不能够满足设备电磁兼容性CE101传导发射测试要求等问题。若想改善谐波，降低电磁干扰，又需要同时在主电路和辅助电路加入PFC电路，电路成本大大增加。

(2)辅助电路需要在电源启动后一直工作，不仅额外增加功耗，而且一旦损坏会导致整个电源系统无法正常运行。若增加备份电路，只能略微提高辅助电路的可靠性，无法解决增加功耗的问题，同时也增加了成本。

发明内容

有鉴于此，本发明设计了一种用于分级加电的电源系统。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种用于分级加电的电源系统，包括：

常闭交流接触器，用于控制交流供电通断，控制信号为低时处于闭合状态，控制信号为高时处于关断状态；

常开交流接触器，用于控制交流供电通断，控制信号为低时处于关断状态，控制信号为高时处于闭合状态；

AC/DC辅助电路，用于对输入的交流供电进行AC/DC、DC/DC变换，在电路启动阶段提供常开交流接触器的控制信号和环控设备的供电电压；

AC/DC主电路，用于对输入的交流供电进行AC/DC、DC/DC变换，提供常闭交流接触器的控制信号和主体用电设备所需的直流母线供电；在AC/DC辅助电路停止工作后，AC/DC主电路代替AC/DC辅助电路提供常开交流接触器的控制信号和环控设备的供电电压；