AC和持久DC共分配制造技术

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。并与现有的传统AC基础设施兼容。并与现有的传统AC基础设施兼容。

【技术实现步骤摘要】
AC和持久DC共分配


[0001]本专利技术涉及用于AC(Alternating Current)和持久(persistent)DC(Direct Current)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。

技术介绍

[0002]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。
[0003]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。
[0004]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。
[0005]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。/>
技术实现思路

[0006]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。
[0007]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
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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。
[0008]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。
[0009]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(output switching 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。
[0010]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。
[0011]第三基准电压(例如作为调节器基准电压Vrefr供应的电压)控制嵌入式外部DC电压调节器和嵌入式ADC的输出电压电平。向两个嵌入式器件施加相同的基准电压Vrefr，以确保两者具有相同的DC电压输出。调节器基准电压Vrefr低于输出切换控制基准电压Vrefo。
[0012]由于在美国典型的配电互连中有三根线，连接到AC和DC共存电力板中的DC断路器的经转换的DC配电电路能够携带多达两个持久DC电力。
[0013]本公开的实施方式利用再生的能量和从AC公用电力接收电力作为补充备份的现有的AC电力基础设施(例如现有的AC电力板、AC配电电路和AC插座)，以使得电力使用能够平稳且经济地从AC电力过渡到DC电力。
[0014]通过修改设施或房屋处的电力板，并在面板中包括持久DC电力单元，电力板可以被配置为用于用作AC电力板、持久DC电力板或并行AC和持久DC电力板。因此，它能够以方便、经济和节能的方式共同使用AC电力和DC电力。提供了各种图示来描述并发(共存)AC和DC电力板的新配置。本文还示出和描述了并入电力板中的持久DC电力模块的实施方式，以及利用现有AC配电电路进行DC配电。
[0015]在一个实施方式中，一对DC电力开关或电力多路复用器(power mux)促进了持久DC电力模块中的自动DC电力切换。一对DC电力开关或电力多路复用器两者实现了相同的功能。
[0016]当使用一对电压比较器进行自动切换控制时，用于与输入基准电压进行比较的第一比较器控制嵌入在持久DC电力模块中的AC电力开关的导通，并且用于与输出切换控制基准电压进行比较的第二比较器控制也嵌入在持久DC电力模块中的一对DC开关的切换，以选择合适的DC电力用于输出。
[0017]由于输入基准电压高于输出切换控制基准电压，当外部DC电力下降时，AC电力开关可以提前接通，使得嵌入式ADC可以在一对DC开关的切换之前稳定其输出。比输出切换控制基准电压更高的输入基准电压也确保了当外部DC电力恢复时嵌入式AC电力开关不过早关闭。
[0018]电力多路复用器可以用作这一对DC开关的直接替换，因为两者实现了相同的DC电力切换功能。当输出切换控制比较器输出高电平时，电力多路复用器选择经调节DC电力用于输出，并且当输出切换控制比较器输出低电平时，电力多路复用器选择经调节的ADC输出。
[0019]在一个实施方式中，分离的调节器基准电压被施加到外部DC电力调节器和ADC两
者，以调节它们的输出电压以具有相同的值。调节器基准电压低于输出切换控制电压，使得在一对DC开关切换它们的状态(该状态由输出切换控制比较器的输出所控制)之前，外部DC电力调节器通过恢复的外部DC电力提前充电。
[0020]尽管两个相线和零线被输入到电力板，但是在美国包括三个互连线的AC配电电路在其中通常只包括相线、零线和接地，其中零线是相线的AC电流返回路径，并且接地线是AC的安全特征，并且通常不携带电流。在一个实施方式中，用于DC配电的三条互连线可以被重新分配以将AC配电电路转换成DC配电电路。这是本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适于提供持久DC电力的装置，所述装置包括：AC输入端口，所述AC输入端口耦接到AC电力供应；DC输入端口，所述DC输入端口耦接到外部DC电力，其中，根据第一基准电压调节所述外部DC电力以生成经调节的DC电压；DC输出端口；AC到DC转换器(ADC)，所述ADC适于根据所述第一基准电压将所述AC电力供应转换成经转换的DC电压；控制电路，所述控制电路适于监控所述外部DC电力，所述控制电路适于：当所述外部DC电力被检测到高于第二基准电压时，使经调节的DC电压能够被递送到所述DC输出端口，并且当所述外部DC电力被检测到低于所述第二基准电压时，使经转换后的DC电压能够递送到所述DC输出端口。2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第二基准电压高于所述第一基准电压。3.根据权利要求1所述的装置，其中，与所述AC电力供应相关联的相线和零线被施加到所述ADC。4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述AC电力供应中的第一相线和第二相线被施加到所述ADC。5.根据权利要求1所述的装置，其中，所述控制电路还包括：第一开关和第二DC开关；以及第一监控设备，所述第一监控设备适于将所述外部DC电力与所述第二基准电压进行比较，其中，当所述第一监控设备的输出为高电平时，所述第一DC开关将所述经调节的DC电压连接到所述DC输出端口，并且所述第二DC开关将所述经转换的DC电压从所述DC输出端口断开，并且当所述第一监控设备的输出为低电平时，所述第一DC开关将所述经调节的DC电压从所述DC输出端口断开，并且所述第二DC开关将所述经转换的DC电压连接到所述DC输出端口。6.根据权利要求1所述的装置，还包括：电源多路复用器；以及比较器，所述比较器适于将所接收的电压与所述第二基准电压进行比较，其中：当所述比较器的输出为高电平时，所述经调节的DC电压被递送到所述DC输出端口，并且当所述比较器的输出为低电平时，所述经转换的DC电压被递送到所述DC输出端口。7.根据权利要求1所述的装置，其中，所述装置使用分立器件形成，并且具有模块化形状因数。8.根据权利要求1所述的装置，其中，所述装置被组装在多芯片封装中。9.根据权利要求1所述的装置，其中，所述装置被制造成一个或多个集成电路。10.根据权利要求9所述的装置，其中，所述一个或多个集成电路被设置在电力板中，以提供多个持久DC电力向外部设备递送。11.根据权利要求1所述的装置，还包括：
AC电力开关；以及第二监控设备，所述第二监控设备适于：当所述外部DC电力被检测到低于第三基准电压时，向所述ADC启用所述AC电力供应，并且当所述DC电力被检测到高于所述第三基准电压时，...

【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：