[发明专利]供电系统、电压变换器和计算设备

说明书

本申请提供一种供电系统、电压变换器和计算设备。该供电系统包括直流供电模块、控制模块和电压变换模块。直流供电模块的输入端用于通过直流母线连接供电电源，直流供电模块的输出端用于连接负载。电压变换模块的输入端与直流供电模块的输入端并联。控制模块用于基于预设功率和直流供电模块的输入电压获得目标电流，并控制电压变换模块中的各开关管导通或关断，使得电压变换模块的输入电流达到目标电流。

技术领域

本申请涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种供电系统、电压变换器和计算设备。

背景技术

直流(Direct Current,DC)供电模块在供电系统中可以为负载提供电能。在直流供电模块为恒功率负载供电的场景下，该直流供电模块的输入功率表现为恒功率输入，因此该直流供电模块也表现出恒功率负载的负阻抗特性，即当直流供电模块的输入电压上升(或降落)时其输入电流降落(或上升)，两者变化呈反比例。该直流供电模块的电能由供电电源经过供电线路(也可称为直流母线)传输得到，在供电电源与直流供电模块之间的供电线路较长时，该供电线路中存在线路阻抗，结合直流供电模块的负阻抗特性，容易引发直流供电模块的电压电流振荡稳定性问题。该振荡会引起直流供电模块欠压、过流、过压等故障，使得直流供电模块的可靠性恶化。

本申请的发明人在研究和实践过程中发现，目前可以通过增大直流供电模块中的电容，或者在直流供电模块中增加电阻或滤波器等方式来解决直流供电模块的工作稳定性问题。但使用这些方式时需要重新设计研发直流供电模块的结构，成本高，适用性差。

发明内容

本申请实施例提供一种供电系统、电压变换器和计算设备，可提高供电系统的稳定性，适用性高。

第一方面，本申请实施例提供了一种供电系统，包括直流供电模块、控制模块和电压变换模块，直流供电模块的输入端和电压变换模块的输入端并联，直流供电模块的输入端用于通过直流母线连接供电电源，直流供电模块的输出端用于连接负载。这里，供电电源可以包括直流电源、交流-直流变换器、直流-直流变换器等。直流供电模块可以包括直流-交流变换器或直流-直流变换器等。电压变换模块包括储能元件和串联的两个开关管，两个开关管的串联连接点连接直流供电模块的输入端，两个开关管串联后并联于储能元件的两端；控制模块用于基于预设功率和直流供电模块的输入电压，并控制电压变换模块中的各开关管导通或关断，使得电压变换模块的输入电流达到目标电流，以抑制直流供电模块的电压振荡或电流振荡。其中，预设功率大于直流供电模块的输入功率。

本申请实施例中，控制模块基于预设功率和直流供电模块的输入电压获得目标电流，并控制电压变换模块中的开关管工作使得电压变换模块的输入电流达到目标电流，在直流供电模块的输入电压波动时，由于电压变换模块的输入电流随之波动，可抵消直流供电模块的输入电压波动导致的能量变化，从而降低直流母线电压波动对直流供电模块产生的影响，减小了直流供电模块的电流的瞬时波动，实现对供电系统中的电压振荡或电流振荡的抑制。

在一种可行的实施方式中，两个开关管包括第一开关管和第二开关管，电压变换模块还包括第一电感；第一开关管的第二端与第二开关管的第一端串联，第一开关管的第一端与第二开关管的第二端分别与储能元件的两端连接；第一电感的一端与第一开关管和第二开关管的串联连接点相连，第一电感的另一端连接直流供电模块的输入端。这里，第一开关管和第二开关管可以为IGBT或MOSFET等。该电压变换模块的电路拓扑可以称为Boost/Buck拓扑，该电压变换模块利用储能元件可以实现能量的吸收和释放，从而实现能量的双向流动。

本申请实施例中，当直流供电模块的输入电压发生波动时，控制模块通过控制电压变换模块中的第一开关管和第二开关管导通或关断，可使得储能元件充电和/或放电，使得电压变换模块的输入电流(等于目标电流)也相应变化，从而降低了直流供电模块的输入电压波动对直流供电模块产生的影响，减小了直流供电模块的电流的瞬时波动，抑制了直流供电模块的电压振荡或电流振荡。上述电压变换模块的结构简单，与直流供电模块并联即可实现抑制振荡，提升系统稳定性，操作灵活，适用性高。