用于持久DC电力板转换的装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及用于持久DC电力板转换的装置和方法。一种装置将AC电力板转换成具有持久电力开关的持久DC电力板。持久电力开关包括可移除电力单元，其用于耦接到AC电力开关以便将AC电力板转换成持久DC电力板。可移除的电力单元可以安装在电力板中，或者可以被实施为用于连接到电力板的独立外部设备。接到电力板的独立外部设备。接到电力板的独立外部设备。

【技术实现步骤摘要】
用于持久DC电力板转换的装置和方法


[0001]本专利技术涉及DC(Direct Current)电力板，并且更特别地，涉及用于利用持久(persistent)电力开关将AC(Alternating Current)电力板转换成持久DC电力板的装置和方法。

技术介绍

[0002]在大多数物理基础设施(例如，办公室、住宅或公共设施)中，AC电力占主导地位。AC电力通过安装在AC电力板(power panel)中的AC断路器分配到建筑物中的配电电路，以便装备或设备接入AC电力。
[0003]使用AC电力方面存在很多缺点。AC比DC更危险。当几乎所有的电子设备含以DC电力进行操作的集成电路。因此，用户经常需要携带电源适配器将AC电力转换成DC，以便设备进行操作。电源适配器不方便携带。旧的电源适配器经常变成电子垃圾，从而破坏绿色环境。在物理基础设施中能方便地获得DC电力的技术是有用的。
[0004]使用DC电力具有附加优势。可以选择较薄的绝缘用于DC电力递送。DC电力不施加杂散的电容耦接。由于没有涡流效应，在DC中在相同的铜线上可以传送更高的电流密度。由于AC电流中的电抗，AC电力在电力递送中遭受更多的能量损失。显然，相比于使用AC，直接可用于物理基础设施中的DC电力具有更多的优势。
[0005]太阳能电池板在屋顶顶部或建筑物房屋周围越来越流行。然而，再生的DC能量经常被转换成AC，以并入附近的AC电网。然后，进入公用电网的AC电力将重新进入建筑物，并通过电力板将重新进入的AC分配到配电电路，在配电电路中，使用电源适配器或电源将AC电力转换回DC以供家用电子设备(例如，计算机、电视(TV)或各种手持设备)使用。再生DC能量的反转和转换在电力使用方面是低效的。在转换过程中，相当大比例的可用能量作为热量被浪费。
[0006]如果再生能量直接进入建筑物中的电力板使用而没有经过反转和转换过程，则可更有效地使用再生能量。最终，高能效环境不应以AC为中心。高能效环境一定是广泛存在的DC，同时设备和电子设备全部以DC电力在物理基础设施中操作。
[0007]使用DC方面存在普遍的问题。再生DC能量并不总是可用的。例如，在晚上不生成太阳能，在风力发电机停止旋转时不产生风能。储能设备(例如，电池)大规模安装太昂贵而不能作为可行的DC备用解决方案。在建筑物中使用DC电力时，DC电力必须连续地且始终可用，也就是说，它必须是持久DC电力才能在物理基础设施中成为替代AC的主导电力。能够有效利用再生能量并以有成本效益的方式持久地提供DC电力而不需要对建筑物中的配电系统进行实质性改造的技术是有用的，并且将在下文中对其进行描述。

技术实现思路

[0008]为了在对现有AC电力系统的最小改变的情况下在建筑物中提供DC电力，一种方法是将现有的AC电力板转换成持久DC电力板，并将现有的AC配电电路用于DC电力分配。
[0009]DC电力板的一个重要要求是，DC电力板必须能够有效利用再生的DC能源。再生能源将是到持久DC电力板的主要能量。当再生能源不可用时，备用解决方案必须可用于连续地持久提供DC电力。最经济、最可靠的备用解决方案仍然是使用AC电力。因此，AC电力也将作为辅助能量被输入到持久DC电力板。
[0010]在DC广泛存在的环境中，DC电力分配将是用于整个建筑的主要技术。一种无需对现有配电系统进行实质性改造但能够将建筑物中的整个电力系统从AC转换为DC并还能够提供持久DC电力的技术是利用持久DC电力开关替换AC电力板中的AC主开关。
[0011]AC主开关具有从AC电力输入到两相线的连接。AC主开关还具有到电力板中的电力轨(power rail)的两个输出连接，其与安装在AC电力板中的断路器对接。除了从AC电力到外部DC电力、接地和零线的附加输入连接，持久电力开关将保持相同的连接和结构。持久电力开关保留了电力板中相同的AC主开关，并在开关中并入了新的持久DC电力模块，以促进DC电力的生成和重定向以方便从电力板输出。到持久电力开关的附加输入连接实际上是到持久DC电力模块的输入。
[0012]持久DC电力模块可以是可拆卸的，并且可以利用不同的DC电力范围中的不同的一个来替换。持久DC电力模块的输出也可以是可调的，以输出不同的DC电压。持久DC电力模块可以包括在持久电力开关中，以将电力板转换成持久DC电力板。或者，可以将其从持久电力开关中移除，以将其转换回AC电力板。持久DC电力模块可以是嵌入持久电力开关中的集成单元，或者其可以是可插拔的扩展单元，或者可以利用电力线缆连接而耦接到AC电力开关。
[0013]持久DC电力模块可以是集成电路(IC)，或多芯片模块(MCP，multi
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chip module)，或与衬底或印刷电路板上的一组分立设备组装在一起。持久DC电力模块包括监控外部DC电力输入的可用性的控制器，并基于DC外部电源的可用性，通过嵌入式AC到DC转换器(ADC)控制AC电力输入能被转换成DC电力。持久DC电力模块还包括基于外部DC电源的可用性而选择来自外部DC电源的经调节的DC电力或从ADC生成的经转换DC电力以便进行输出的控制器。
[0014]持久电力开关非常灵活，以在具有持久电力开关方面的简单的连接更改的情况下向整个建筑物提供AC电力或DC电力。持久电力开关可以利用现有的AC电力板提供多达两个持久DC电力。如果DC电力板中的内部电力轨的数量增加，它可提供更持久的DC电力以供使用。DC电力板也可以利用一种新的接地连接方法进行构造，以简化用于DC配电电路的接地输出方面的布线。持久电力开关的配置和电力板的构造方面的变化将在下文中描述。
附图说明
[0015]图1示出了AC电力板的示例性配置。
[0016]图2示出了AC电力板的示例性物理配置。
[0017]图3示出了经转换的持久DC电力的示例性配置。
[0018]图4示出了持久多DC电力模块的示例性配置。
[0019]图5示出了具有AC电力板的配置的最小变化的经转换的持久DC电力板的示例性物理配置。
[0020]图6示出了AC板转换的持久双DC电力板的另一物理配置。
[0021]图7示出了持久双DC电力板的新的示例性物理配置。
[0022]图8示出了持久三DC电力板的示例性物理配置。
[0023]图9示出了可配置电力板的示例性框架结构。
具体实施方式
[0024]在DC广泛存在的环境中，在整个建筑中具有占据主导地位的持久DC能量并且能够有效地利用再生的DC能量将是常态。包括固态电子产品的大多数家用电子产品(例如，电视(TV)、娱乐设备、微波炉、通讯设备、计算机、笔记本电脑、照明设备和手持设备等)最终将被设计和制造成使用DC电力作为输入。消除大多数便携式电源适配器和家用电子产品内部的AC
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DC电力供应可以减少能源浪费，并且使电力转换产品中使用的大量电子部件最小化。
[0025]通过修改物理基础设施中的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于耦接到电力板的装置，其中，所述装置包括：AC输入端口，所述AC输入端口用于耦接到AC电力；DC输入端口，所述DC输入端口用于耦接到外部DC电力；DC输出端口；以及第一持久DC电力模块，所述第一持久DC电力模块包括AC输入端口模块，用于从所述AC输入端口耦接到所述AC电力，DC输入端口模块，用于从所述DC输入端口耦接到DC输入，DC输出端口模块，用于向所述DC输出端口输出持久DC电压，接地输入端口；以及控制电路，所述控制电路适于监控所述DC输入，所述控制电路适于：当所述外部DC电力高于阈值电压时，使从所述DC输入调节的经调节的DC电压能够作为所述持久DC电压递送到所述DC输出端口模块；并且当所述外部DC电力低于所述阈值电压时，使所述AC电力能够递送到嵌入式AC到DC转换器(ADC)，所述嵌入式ADC适于生成经转换的DC电压并将经转换的DC电压作为所述持久DC电压递送到所述DC输出端口，其中，经转换的DC电压基本上处于与经调节的DC电压相同的电压。2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述电力板包括：AC电力开关，所述AC电力开关具有耦接到所述AC电力的相线输入的输入端和耦接到输出连接器的输出端；断路器接口连接器，所述断路器接口连接器耦接到设置在所述电力板中的多个断路器；零线连接器，所述零线连接器耦接到所述AC电力的零线输入；以及接地连接器，所述接地连接器耦接到大地地面。3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述电力板通过以下方式被配置为AC电力板：将所述输出连接器连接到所述断路器接口连接器，以将所述AC电力的相线输入耦接到所述多个断路器，并且将所述零线连接器连接到所述接地连接器，以将所...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈拱辰，
申请(专利权)人：電能安传科技公司，
类型：发明
国别省市：