一种高效率电源系统及方法技术方案

本发明专利技术提出一种高效率电源系统及方法，所述高效率电源系统包括:电力变压器，接收电网电力输入并对电网电力进行隔离降压，所述电力变压器至少包括第一输出绕组和第二输出绕组，所述第一输出绕组为后级高压直流总线提供电力，所述第二输出绕组提供辅助交流供电；以及AC/DC变换器，将所述第一输出绕组提供的交流电转化为高压直流电，实现高压直流供电。由此，本发明专利技术实现了从高压交流电网同时获得高压直流供电和辅助交流供电，并且提高了从电网侧至高压直流总线的转换效率，还可以为机房的交流用电设备提供后备供电保障。因此，使得一次供电更加高效，简洁，可靠。

A high efficiency power system and method

【技术实现步骤摘要】
一种高效率电源系统及方法
本专利技术涉及化妆用具
，尤其涉及一种高效率电源系统。
技术介绍
大型电子设备，如大型通讯设备，大型数据存储设备，超级计算机等，通常采用高压直流总线的集中供电方式，即通过一次电源系统将电网提供的工频交流电转化为稳定可控的高压直流电，然后再将该高压直流电通过直流母线引入设备机房实现分布式供电。这个一次电源系统除了提供交流转直流的整流功能外，还提供在电网中断的情况下后备供电的功能，在直流母线上挂有一定容量的后备电池，在正常情况下一次电源对后备电池维持浮充状态，在交流输入中断的情况下，由后备电池向直流母线提供电力，保证机房设备的持续供电。目前国内有中国电信制定的240VDC高压直流总线标准和中国移动制定的336VDC高压直流总线标准，分别以标称电压为240V和336V的电池作为后备电池，一次电源系统也同时为后备电池提供充电管理功能。一次电源的输入通常是机房提供的380VAC的三相交流电。考虑到高压直流总线与机房内其它用电设备的安全隔离问题，一次电源通常是一个隔离型的AC/DC电源变换器，一般包含一个隔离型的DC/DC变换器和一个前置的功率因数校正器(PFC)，考虑到一次电源系统的可靠性和扩容的灵活性，一次电源通常做成几kW到几十kW的模块电源，再通过并联方式提供几十到几百kw的输出功率。随着电子设备用电功率的增加，特别是新建的大规模数据中心，设备的用电功率达到了MW(1000kW)甚至几十MW的量级，电费成为数据中心主要的运营费用，人们越来越关注电源变换器的效率。目前380VAC通常是由10kVAC的交流电网经过电力变压器降压获得，这一级的转换效率大约是99％，380VAC再通过隔离性AC/DC转化为240/336VDC，这一级的效率大约是95～96％，因此整个一次电源的效率在94～95％左右，在一次电源系统上大约有5～6％的功率损耗。数据中心机房除了直流用电设备外，还要一些辅助的电气设备，如空调，风机等，需要交流供电。为了保证供电的可靠性，机房通常需要配备一定容量的UPS，当电网供电中断时通过UPS向这些辅助电设备提供380VAC的交流电；或者在电源系统中增加一个逆变器，将后备电池的直流电转换为380VAC的交流电，在电网电力中断时将这些辅助切换至该逆变器的输出，保障设备的供电。如何整合机房的这些辅助设备的供电，也是一个非常有价值的课题。可见，现有技术中的一次电源供电系统，不论是从效率上，还是从结构复杂度上，都需要进行改善。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于提出一种高效率电源系统，可以直接从高压交流电网同时获得高压直流供电和辅助交流供电。本专利技术的一个目的在于提出一种高效率电源系统，提高从电网侧至高压直流总线的转换效率。根据本专利技术的第一方面，提供一种高效率电源系统，从高压交流电网同时获得高压直流供电和辅助交流供电，包括:电力变压器，接收电网电力输入并对电网电力进行隔离降压，所述电力变压器至少包括第一输出绕组和第二输出绕组，所述第一输出绕组为后级高压直流总线提供电力，所述第二输出绕组提供辅助交流供电；以及AC/DC变换器，将所述第一输出绕组提供的交流电转化为高压直流电，实现高压直流供电。可选的，对于所述的高效率电源系统，所述AC/DC变换器为双向属性；所述高效率电源系统还包括：后备电池，所述后备电池的电压与所述高压直流电匹配，并直接与高压直流总线并联连接；以及控制单元，用于检测电网电压，当电网电力中断时为所述AC/DC变换器提供信号，使所述AC/DC变换器进入DC至AC的工作模式，从而将后备电池的电力送至所述电力变压器，进而通过电力变压器的第二输出绕组提供辅助交流供电。可选的，对于所述的高效率电源系统，所述AC/DC变换器为非隔离型。可选的，所述高压直流的总线标称电压为240V或336V。可选的，非隔离型AC/DC变换器的输入电压与高压直流的总线电压相匹配。可选的，对于所述的高效率电源系统，所述AC/DC变换器包含多个变换单元，所述多个变换单元的输入与输出分别并联，工作于并联均流状态，达成冗余备份的高可靠性系统结构。可选的，对于所述的高效率电源系统，所述AC/DC变换器包含六开关的PFC整流电路。可选的，对于所述的高效率电源系统，所述AC/DC变换器包含三相三电平的PFC整流电路。可选的，对于所述的高效率电源系统，所述AC/DC变换器中功率器件的耐压等于或低于650V。可选的，对于所述的高效率电源系统，所述电力变压器的铁芯呈横着的“日”字型，输入绕组为U、V、W三相，输入绕组、第一输出绕组和第二输出绕组分别皆绕在铁芯的三个柱上；第一输出绕组与输入绕组之间以及第二输出绕组与第一输出绕组之间皆设置有绝缘层以提供绝缘距离。可选的，对于所述的高效率电源系统，所述第一输出绕组的标称电压为240Vrms，所述第二输出绕组的标称电压为380Vrms。根据本专利技术的第二方面，提供一种高效率电源获取方法，包括:利用电力变压器从高压电网获得相互隔离的第一组三相交流电和第二组三相交流电，所述第二组三项交流电提供辅助交流供电；以及所述第一组三相交流电经过AC/DC变换器获得高压直流电，实现高压直流供电。可选的，对于所述的高效率电源获取方法，所述第一组三相交流电的线电压峰值与所述高压直流电的最大值相匹配。可选的，对于所述的高效率电源获取方法，在AC/DC变换器的输出并联有后备电池，当电网中断时，由后备电池向高压直流总线提供电力，并通过AC/DC变换器逆向变换向电力变压器提供电力，进而维持第二组三相交流电的输出。与现有技术相比，本专利技术提供一种高效率电源系统，包括:电力变压器，接收电网电力输入并对电网电力进行隔离降压，所述电力变压器至少包括第一输出绕组和第二输出绕组，所述第一输出绕组为后级高压直流总线提供电力，所述第二输出绕组提供辅助交流供电；以及AC/DC变换器，将所述第一输出绕组提供的交流电转化为高压直流电，实现高压直流供电。由此，本专利技术实现了从高压交流电网同时获得高压直流供电和辅助交流供电，并且提高了从电网侧至高压直流总线的转换效率；进一步的，本专利技术还可以为机房的交流用电设备提供后备供电保障。因此，使得一次供电更加高效，简洁，可靠。附图说明图1为本专利技术一实施例的高效率电源系统的电路结构框图；图2为本专利技术一实施例中三相电力变压器的绕组示意图；图3为本专利技术一实施例中非隔离AC/DC变换器的一种电路图；图4为本专利技术一实施例中非隔离AC/DC变换器的又一种电路图；图5为本专利技术一实施例中非隔离AC/DC变换器的控制电路图；图6为本专利技术一实施例中非隔离AC/DC变换器的输入输出波形；图7为本专利技术一实施例中非隔离AC/DC变换器的另一种电路图。具体实施方式为了加深对本专利技术的理解，下面将结合实施例对本专利技术做进一步详述，本实施例仅用于解释本专利技术，并不构本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高效率电源系统，从高压交流电网同时获得高压直流供电和辅助交流供电，其特征在于，包括:/n电力变压器，接收电网电力输入并对电网电力进行隔离降压，所述电力变压器至少包括第一输出绕组和第二输出绕组，所述第一输出绕组为后级高压直流总线提供电力，所述第二输出绕组提供辅助交流供电；以及/nAC/DC变换器，将所述第一输出绕组提供的交流电转化为高压直流电，实现高压直流供电。/n

【技术特征摘要】
1.一种高效率电源系统，从高压交流电网同时获得高压直流供电和辅助交流供电，其特征在于，包括:
电力变压器，接收电网电力输入并对电网电力进行隔离降压，所述电力变压器至少包括第一输出绕组和第二输出绕组，所述第一输出绕组为后级高压直流总线提供电力，所述第二输出绕组提供辅助交流供电；以及
AC/DC变换器，将所述第一输出绕组提供的交流电转化为高压直流电，实现高压直流供电。


2.根据权利要求1所述的高效率电源系统，其特征在于，所述AC/DC变换器为双向属性；所述高效率电源系统还包括：
后备电池，所述后备电池的电压与所述高压直流电匹配，并直接与高压直流总线并联连接；以及
控制单元，用于检测电网电压，当电网电力中断时为所述AC/DC变换器提供信号，使所述AC/DC变换器进入DC至AC的工作模式，从而将后备电池的电力送至所述电力变压器，进而通过电力变压器的第二输出绕组提供辅助交流供电。


3.根据权利要求1或2所述的高效率电源系统，其特征在于，所述AC/DC变换器为非隔离型；优选的，所述高压直流的总线标称电压为240V或336V，进一步优选的，非隔离型AC/DC变换器的输入电压与高压直流的总线电压相匹配。


4.根据权利要求3所述的高效率电源系统，其特征在于，所述AC/DC变换器包含多个变换单元，所述多个变换单元的输入与输出分别并联，工作于并联均流状态，达成冗余备份的高可靠性系统结构。


5.根据权利要求3所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄贵松，
申请(专利权)人：上海钧功电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31