[发明专利]AC和持久DC共分配

说明书

一种装置通过将持久DC电力模块包括到电力板中而充分利用现有的电力互连进行DC电力递送，从而实现能量的更有效的使用。持久DC电力模块部分地包括控制单元，该控制单元适应外部DC电源的变化和可用性，以确保DC电压的恒定和一致的递送。该装置最小化能源浪费和电子垃圾，并与现有的传统AC基础设施兼容。

技术领域

本发明涉及用于AC(Alternating Current)和持久(persistent)DC(DirectCurrent)共分配的装置和方法，以及更特别地，涉及持久DC电力模块的配置和控制。

背景技术

在大多数物理基础设施中(例如办公室、住宅或公共设施)AC电力占主导地位。使用AC存在很多缺点。它比DC更危险。如今，几乎所有的电子设备包含以DC电力运行的集成电路，并且通常需要用户携带电源适配器将AC电力转换成DC。

转换过程浪费电力。电源适配器也不方便携带。旧的电源适配器通常变成电子垃圾，并且破坏宝贵的绿色环境。如果DC电力可直接使用，则便携式电源适配器是多余的。在物理基础设施中方便地获得DC电力的技术是极其有用的。

使用DC电力具有附加优势。可以选择较薄的绝缘用于DC配电。DC不会遭受通过电容耦合进行的杂散的能量损失。由于不存在涡流效应，在相同的铜线上以DC可以传送更高的电流密度。由于AC电流中的电抗，AC在电力递送中有更多的能量损失。因此，使得在物理基础设施中直接使用DC电力比其AC对应物更有优势。

电池通常用于获得DC电力。然而，电池是昂贵的。电池具有有限的寿命、太重难以搬运、需要花时间进行充电。电池的制造或处理会污染环境。电池是辅助储能设备，而不是作为关键DC电源的主要解决方案。在保留使用AC传统设备的物理基础设施中持久地且经济高效地实现DC电力的广泛可用性的技术在必要的情况下是极其有用的。

发明内容

根据一个实施方式，一种装置和方法将持久DC电力模块并入到电力板中，以向安装在电力板中的断路器提供AC电力或持久DC电力，从而利用AC电力或DC电力在整个建筑物中为多个配电电路供电。本文中，术语“持久DC电力”被理解为指持久可用的DC电力，而不管外部DC电力(例如再生太阳能或风力涡轮机电能)的可用性如何。太阳能电池板晚上不发电。当风力涡轮机处的风叶停止旋转时，就没有风能。作为持久DC电力，电池具有有限的储能容量和有限的寿命。一旦DC电力被选择在物理基础设施中使用，就必须具有以成本效益好的方式持久可用的DC电力。

在一个实施方式中，持久DC电力模块部分地包括到AC电力和一个或多个外部DC电力源的输入连接。AC-DC转换设备(ADC)设置在持久DC电力模块中，但不能连续地将AC电力转换为DC。仅当不能获得外部DC电力时，ADC才被激活。持久DC电力模块监控外部电力的强度，以确定何时激活其ADC而输出DC电力。

持久DC电力模块中存在自动控件。持久DC电力模块默认选择外部DC电力用于输出。持久DC电力模块包括电压检测设备(例如AC切换控制比较器)，该电压检测设备适于相对于基准电压(例如作为AC开关基准电压Vrefa供应的基准电压)监控来自外部DC电力的衰减的电压输入。当衰减的电压降至Vrefa以下时，AC切换控制比较器的输出将关闭嵌入持久DC电力模块的常开AC电力开关，以使AC电力能够为嵌入式ADC上电。

持久DC电力模块还包括第二电压检测设备(例如输出切换控制比较器(outputswitching control comparator))，该第二电压检测设备适于相对于基准电压(例如作为输出切换控制基准电压Vrefo供应的基准电压)监控从外部DC电力输入的衰减的电压，以控制嵌入持久DC电力模块中的一对DC开关的打开或闭合状态方面的变化。AC开关基准电压高于输出切换控制基准电压。

在外部DC电压变小并降至输出切换控制基准电压(其作为输入公用到输出切换控制比较器)以下时，输出切换控制比较器的输出开关一对DC开关的状态，以断开经调节的外部DC电力，并将经调节的输出从嵌入式ADC连接到持久DC电力模块的输出端口。