一种降低无功电流的电源供电电路及其控制方法
阅读说明：本技术 一种降低无功电流的电源供电电路及其控制方法 (Power supply circuit for reducing reactive current and control method thereof ) 是由 刘钧 冯颖盈 徐金柱 张远昭 于 2021-06-25 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种降低无功电流的电源供电电路及其控制方法,本发明具有预充电模式、工作模式和待机模式；所述预充电模式中,开关切换模块接通限流电阻与工作供电模块,交流输入端经限流电阻向工作供电模块供电；所述工作模式中,开关切换模块接通交流输入端与工作供电模块和待机供电模块,交流输入端直接向工作供电模块和待机供电模块供电；所述待机模式中,开关切换模块断开,交流输入端经限流电阻向待机供电模块供电；本发明进入待机模式时,待机供电模块无需通过后端的滤波模块,消除了由于滤波模块带来的无功电流,能有效减小无功电流,并进而减小系统的待机功耗；本发明同时具有结构简单,操作方便,造价低廉的优点。(The invention discloses a power supply circuit for reducing reactive current and a control method thereof, wherein the power supply circuit has a pre-charging mode, a working mode and a standby mode; in the pre-charging mode, the switch switching module is connected with the current-limiting resistor and the working power supply module, and the alternating current input end supplies power to the working power supply module through the current-limiting resistor; in the working mode, the switch switching module is connected with the alternating current input end, the working power supply module and the standby power supply module, and the alternating current input end directly supplies power to the working power supply module and the standby power supply module; in the standby mode, the switch switching module is switched off, and the alternating current input end supplies power to the standby power supply module through the current limiting resistor; when the standby power supply module enters the standby mode, the standby power supply module does not need to pass through a rear-end filtering module, so that reactive current caused by the filtering module is eliminated, the reactive current can be effectively reduced, and the standby power consumption of a system is further reduced; the invention has the advantages of simple structure, convenient operation and low cost.)
技术领域
本发明涉及一种电源电路结构，特别是涉及一种降低无功电流的电源供电电路及其控制方法。
背景技术
目前，大功率电源的需求日益增加，尤其是一些大功率直流电源的需求。但是，直流电源模块的容量有限，常采用多模块并联运行，多模块并联的输出能量是单模块输出的数倍，提高了直流电源的功率等级，同时多模块并联工作使系统具有一定的冗余，提高了整个系统的可靠性，且还可根据实际需求灵活组合。
现有电路处于待机状态时，滤波电路中会产生无功电流，特别是应用于多模块并联电源电路时，三相电网在连入电源电路后，首先会经过EMI滤波电路，然后经过缓冲电阻、整流桥后，母线电压缓慢升压，辅源由母线Cbus取电，待机电路开始工作。当待机电路未工作时，滤波电路中会产生无功电流，在电网侧接入端监测到的无功电流偏大，影响电网质量，且会使系统的待机功耗偏大。
图1为现有多模块并联结构示意图，在电源开关电路待机时，由于输入滤波器产生的无功电流经过并联后，在交流输入端采样可以监测到非常大的无功电流，不仅会影响电网质量，还会造成电路损耗。
针对上述多模块并联电源电路待机状态下，电网侧接入端监测到无功电流偏大，影响电网质量这一问题，业界亟需设计一种输出功率大待机功率小、无功电流小的电源供电电路及其控制方法。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述缺陷，本发明提出一种降低无功电流的电源供电电路及其控制方法。
本发明采用的技术方案是设计一种降低无功电流的电源供电电路，包括依次连接的交流输入端、工作供电模块、工作电路连接端，还包括串联后连接交流输入端的限流电阻、待机供电模块、待机电路连接端，以及分别连接交流输入端、限流电阻、工作供电模块和待机供电模块的开关切换模块；所述待机供电模块的输出端还连接待机电路连接端；所述电源供电电路具有预充电模式、工作模式和待机模式；所述预充电模式中，开关切换模块接通限流电阻与工作供电模块，交流输入端经限流电阻向工作供电模块供电；所述工作模式中，开关切换模块接通交流输入端与工作供电模块和待机供电模块，交流输入端直接向工作供电模块和待机供电模块供电；所述待机模式中，开关切换模块断开，交流输入端经限流电阻向待机供电模块供电。
所述交流输入端连接N相线路时，只需在N-1相线路中设置限流电阻和开关切换模块。
在一个实施例中，所述交流输入端包括U端、V端和W端，可连接三相交流电，所述限流电阻包括第一电阻R1和第二电阻R2，所述开关切换模块包括第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3和第四开关K4；所述第一电阻R1连接在U端与A输入端之间，第一开关K1连接在U端与U1输入端之间，第二开关K2连接在A输入端与U1输入端之间；所述第二电阻R2连接在W端与B输入端之间，第三开关K3连接在W端与W1输入端之间，第四开关K4连接在B输入端与W1输入端之间；A输入端和B输入端为待机供电模块的输入端，U1输入端、V端和W1输入端为工作供电模块的输入端。
在一个实施例中，所述交流输入端包括U端和W端，可连接单相交流电，所述限流电阻包括第一电阻R1，所述开关切换模块包括第一开关K1和第二开关K2；所述第一电阻R1连接在U端与A输入端之间，第一开关K1连接在U端与U1输入端之间，第二开关K2连接在A输入端与U1输入端之间；A输入端和W端为待机供电模块的输入端，U1输入端和W输入端为工作供电模块的输入端。
所述工作供电模块的输入端串接滤波模块。
所述工作供电模块通过第六二极管D6连接待机电路连接端；所述待机供电模块通过第五二极管D5连接待机电路连接端。
所述交流输入端连接三相电源时，所述工作供电模块采用三相整流电路，待机供电模块采用单相整流电路或三相整流电路。
所述交流输入端连接单相电源时，所述工作供电模块和待机供电模块皆采用单相整流电路。
本发明还设计了一种降低无功电流的电源供电电路的控制方法，所述电源供电电路采用上述的降低无功电流的电源供电电路，所述控制方法包括：设置预充电模式、工作模式和待机模式；所述预充电模式中，开关切换模块接通限流电阻与工作供电模块，交流输入端经限流电阻向工作供电模块供电；所述工作模式中，开关切换模块接通交流输入端与工作供电模块和待机供电模块，交流输入端直接向工作供电模块和待机供电模块供电；所述待机模式中，开关切换模块断开，交流输入端经限流电阻向待机供电模块供电。
所述交流输入端连接三相交流电时：所述预充电模式中，第一开关K1和第三开关K3断开，第二开关K2和第四开关K4导通；所述工作模式中，第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3和第四开关K4导通；所述待机模式中，第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3和第四开关K4断开。
所述交流输入端连接单相交流电时：所述预充电模式中，第一开关K1断开，第二开关K2导通；所述工作模式中，第一开关K1和第二开关K2导通；所述待机模式中，第一开关K1和第二开关K2断开。
本发明提供的技术方案的有益效果是：
本发明具有预充电模式、工作模式和待机模式，功能多样，尤其是进入待机模式时，待机供电模块无需通过后端的滤波模块，消除了由于滤波模块带来的无功电流，能有效减小无功电流，并进而减小系统的待机功耗；本发明同时具有结构简单，操作方便，造价低廉的优点。
附图说明
下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明，其中：
图1是现有技术中多电源模块并联运行的原理框图；
图2是本发明的原理框图；
图3是本发明一实施例中工作供电模块采用三相结构的电路图；
图4是本发明一实施例中工作供电模块采用单相结构并且使用一个限流电阻的电路图；
图5是本发明一实施例中工作供电模块采用单相结构并且使用两个限流电阻的电路图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明公开了一种降低无功电流的电源供电电路，参看图2示出的本发明原理框图，电源供电电路包括依次连接的交流输入端、工作供电模块、工作电路连接端，还包括串联后连接交流输入端的限流电阻、待机供电模块、待机电路连接端，以及分别连接交流输入端、限流电阻、工作供电模块和待机供电模块的开关切换模块；所述待机供电模块的输出端还连接待机电路连接端。
降低无功电流的电源供电电路具有预充电模式、工作模式和待机模式。所述预充电模式中，开关切换模块接通限流电阻与工作供电模块，交流输入端经限流电阻向工作供电模块供电。由于有限流电阻的限流作用，电路中电流相对较小，电流冲击作用小，起到缓冲预充的作用，可以保护电器、延长使用寿命。所述工作模式中，开关切换模块接通交流输入端与工作供电模块和待机供电模块，交流输入端直接向工作供电模块和待机供电模块供电，此时限流电阻相当于被短接，退出运行不起作用，电源进入大功率运行。所述待机模式中，开关切换模块断开，交流输入端经限流电阻向待机供电模块供电，工作供电模块退出运行，有效减小无功电流，并进而减小整个系统的待机功耗。
所述交流输入端连接N相线路时，只需在N-1相线路中设置限流电阻和开关切换模块。
参看图3示出的一个实施例，所述交流输入端包括U端、V端和W端，可连接三相交流电，所述限流电阻包括第一电阻R1和第二电阻R2，所述开关切换模块包括第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3和第四开关K4；所述第一电阻R1连接在U端与A输入端之间，第一开关K1连接在U端与U1输入端之间，第二开关K2连接在A输入端与U1输入端之间；所述第二电阻R2连接在W端与B输入端之间，第三开关K3连接在W端与W1输入端之间，第四开关K4连接在B输入端与W1输入端之间；A输入端和B输入端为待机供电模块的输入端，U1输入端、V端和W1输入端为工作供电模块的输入端。
参看图4示出的一个实施例，所述交流输入端包括U端和W端，可连接单相交流电，所述限流电阻包括第一电阻R1，所述开关切换模块包括第一开关K1和第二开关K2；所述第一电阻R1连接在U端与A输入端之间，第一开关K1连接在U端与U1输入端之间，第二开关K2连接在A输入端与U1输入端之间；A输入端和W端为待机供电模块的输入端，U1输入端和W输入端为工作供电模块的输入端。
在较佳实施例中，所述工作供电模块的输入端串接滤波模块。图3中为L1、L2、L3，图4中为L1、L3。
在较佳实施例中，所述工作供电模块通过第六二极管D6连接待机电路连接端。所述待机供电模块通过第五二极管D5连接待机电路连接端。这样工作供电模块和待机供电模块都可以向待机电路供电，可提高供电可靠性。由于第五二极管D5和第六二极管D6的作用，电流不会逆向流动，可保护工作供电模块和待机供电模块。
参看图3示出的一个实施例，所述交流输入端包括U端、V端和W端，以连接三相交流电；工作供电模块采用三相整流电路，其输入端为U1输入端、V1输入端、W1输入端。待机供电模块采用单相整流电路或三相整流电路。工作供电模块采用三相整流电路可以为工作电路提供大功率输出。
参看图4示出的一个实施例，所述交流输入端包括U端和W端，以连接单相交流电，工作供电模块和待机供电模块皆采用单相整流电路。此结构可以适用家庭等只有单相交流电的场所。需要指出图3示出的实施例也可以运用于单相交流电的场所，使用U相和W相，V相上的电器元件会被空置。
需要指出，所述交流输入端连接单相交流电时，还可以采用两个限流电阻和两组开关切换模块。参看图5，即所述限流电阻包括第一电阻R1和第二电阻R2，所述开关切换模块包括第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3和第四开关K4。其连接方法与图3交流输入端连接三相交流电的结构相同。
在较佳实施例中，所述第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3和第四开关K4采用继电器。
本发明还公开了一种降低无功电流的电源供电电路的控制方法，所述电源供电电路采用上述的降低无功电流的电源供电电路，所述控制方法包括：设置预充电模式、工作模式和待机模式；所述预充电模式中，开关切换模块接通限流电阻与工作供电模块，交流输入端经限流电阻向工作供电模块供电；所述工作模式中，开关切换模块接通交流输入端与工作供电模块和待机供电模块，交流输入端直接向工作供电模块和待机供电模块供电；所述待机模式中，开关切换模块断开，交流输入端经限流电阻向待机供电模块供电。
参看图3，所述交流输入端连接三相交流电时：所述预充电模式中，第一开关K1和第三开关K3断开，第二开关K2和第四开关K4导通；交流经过限流电阻R1、R2、K2、K4进入工作供电模块，整流后的直流能量存储在母线电容Cbus上。预充电完成后进入工作模式，第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3和第四开关K4导通，限流电阻被短接退出运行，交流电直接送进工作供电模块。当系统进入待机模式时，第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3和第四开关K4断开。交流电经过限流电阻流向待机供电模块，待机供电模块包括D1、D2、D3、D4组成全桥整流电路，上桥臂连接正极，下桥臂连接负极。正负极向待机电路供电，交流电不经过滤波电路，不会产生无功电流。
参看图4示出的一个实施例，所述交流输入端连接单相交流电时：所述预充电模式中，第一开关K1断开，第二开关K2导通；所述工作模式中，第一开关K1和第二开关K2导通；所述待机模式中，第一开关K1和第二开关K2断开。
参看图5示出的一个实施例，所述交流输入端连接单相交流电时：所述预充电模式中，第一开关K1和第三开关K3断开，第二开关K2和第四开关K4导通；所述工作模式中，第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3和第四开关K4导通；所述待机模式中，第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3和第四开关K4断开。
以上实施例仅为举例说明，非起限制作用。任何未脱离本申请精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含于本申请的权利要求范围之中。
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