專利名稱：一種交流輸出并聯電源裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及電力電子變換技術領域，尤其涉及交流輸出電源領域。
背景技術：
交流輸出電源在很多領域得到了廣泛應用，不間斷交流電源UPS、逆變器、艦
船用消磁電源等都是輸出為交流形式的電源系統，而且很多使用場合對電源的輸
出功率要求非常大，常常達到幾十KW,甚至幾百KW。對于大功率交流電源，目前 的實現方案主要有兩種 一種是直接提高單體電源的輸出功率容量，對于此種解 決方案，不但大大增加開發設計難度，也很不經濟，最重要的是這種電源的可靠 性不高， 一旦電源內部出現故障，將導致整個供電不能正常運行，此外系統的可 維護性也較差。另一種方案是利用多臺輸出功率較小的交流電源模塊并聯運行來 提高供電系統的輸出功率容量，這種方案與上述方案1相比，大大提高了電源的 可靠性和可維護性。圖1所示是該交流輸出并聯電源裝置的系統原理實現框圖， 電源系統可由多個功率等級相同或不同的電源模塊l..N并聯而成，以實現系統增 容，各電源模塊由AC/DC和DC/AC兩個功率變換單元構成，電源模塊為交流輸出， 但是在實際應用中這種交流電源系統的實現方案還存在以下缺陷
1、 交流電源模塊的輸出直接并聯在一起，由于電源模塊的輸出為交流形式， 每個模塊輸出電壓的幅值和相位就會有非常嚴格的要求，即并聯交流電源各模塊 輸出電壓的幅值、方向和相位要求時刻保持一致，否則單體電源模塊之間就會出 現環流。即使系統出廠前對每個交流電源模塊的輸出電壓及相位進行精準設定， 保證每個模塊都一致，但隨著設備運行時間的增加，各個單體模塊電源輸出電壓 的幅度、方向和相位同樣會發生變化而導致模塊間產生環流，環流直接導致各單 體電源分擔負載不均衡，分擔較重的電源模塊容易較快損壞。
2、 交流直接并聯技術實現難度大，控制電路復雜。
實用新型內容
針對上述交流輸出并聯電源技術方案的缺陷，本實用新型所要解決的技術問 題為提出一種交流輸出并聯電源裝置，避免各并聯電源模塊間的環流問題，實現
3較大功率的交流輸出，提高系統可維護性和可靠性。
本實用新型的技術方案包括至少兩個以并聯方式連接的電源模塊，還包括一 個導向模塊；所述電源模塊包括AC/DC轉換單元和DC/DC轉換單元，所述DC/DC 轉換單元的輸入端和所述AC/DC轉換單元的輸出端相連；所述AC/DC轉換單元將 輸入交流電壓轉換為直流電壓輸出給所述DC/DC轉換單元，所述DC/DC轉換單元 根據參考信號將輸入直流電壓轉換為參考波形的直流電壓后輸出給導向模塊；所 述導向模塊將電源模塊的并聯輸出直流電壓轉換為交流電壓后向負載輸出。
上述技術方案中，所述AC/DC轉換單元包括整流電路和濾波電路，或包括整 流電路和用于抑制諧波電流的功率因數校正電路。
上述技術方案中，所述DC/DC轉換單元包括控制電路，逆變電路，整流濾波 電路；所述逆變電路的輸入端和所述AC/DC轉換單元的輸出端相連，所述逆變電 路的輸出端和所述整流濾波電路的輸入端相連，所述整流濾波電路的輸出端和所 述導向模塊的輸入端相連；所述逆變電路在所述控制電路控制下對輸入電壓進行 斬波，輸出波形與所述控制電路的參考信號相一致的直流電壓，所述整流濾波電 路對逆變電路的輸出電壓進行整流濾波后輸出給導向模塊。
上述技術方案中，所述導向模塊可采用橋式電路實現，通過控制四個開關器 件的通斷將輸入直流電壓轉換為交流電壓。所述橋式電路的開關器件可以為繼電 器、IGBT、 M0SFET、可控硅中的一種。
采用本實用新型實現交流輸出，通過直流并聯各電源模塊，避免了環流現象 的產生，技術成熟，實現成本較低，具有很高的可維護性、擴容性，并具有更高 的可靠性。
圖1為現有技術的交流電源并聯裝置的原理圖； 圖2為本實用新型實施例的原理框圖3為本實用新型一個實施例中電源模塊AC/DC單元的原理圖； 圖4為本實用新型另一個實施例中電源模塊AC/DC單元的原理圖；圖5為本實用新型實施例中電源模塊DC/DC單元的原理圖； 圖6為本實用新型實施例中導向模塊的橋式電路原理圖7為本實用新型實施例中電源模塊DC/DC單元根據參考信號產生的正弦波 直流輸出示例圖。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施例對本實用新型進行詳細說明。
如圖2所示為本實用新型交流輸出并聯電源裝置的系統原理圖，包括多個并聯
連接的功率等級相同或不同的電源模塊1到電源模塊N，還包括一個導向模塊；所
述電源模塊包括AC/DC轉換單元A和DC/DC轉換單元B，所述DC/DC轉換單元B的 輸入端和所述AC/DC轉換單元A的輸出端相連；所述AC/DC轉換單元A將輸入交 流電壓轉換為直流電壓輸出給所述DC/DC轉換單元B，所述DC/DC轉換單元B根據 參考信號將輸入直流電壓轉換為參考波形的直流電壓后輸出給導向模塊；所述導 向模塊將參考波形的輸入直流電壓轉換為交流電壓后向負載輸出。
電源模塊的AC/DC轉換單元A可以用兩種實施方式， 一種包括整流電路和濾電 路，如圖3所示，直接將交流輸入電壓進行整流、濾波后即可實現AC/DC的功能。 另一種實施方式包括和用于抑制諧波電流的功率因數校正電路，如圖4所示，交 流輸入經整流電路整流，再經功率因數校正電路抑制諧波后輸出給DC/DC轉換單 元B。
如圖5所示，電源模塊的DC/DC轉換單元包括控制電路c，逆變電路a，整流 濾波電路b;逆變電路a的輸入端和DC/DC轉換單元的輸入端相連，輸出端和所述 整流濾波電路b的輸入端相連，整流濾波電路b的輸出端和DC/DC轉換單元的輸 出端相連；逆變電路a在控制電路c控制下根據參考信號對輸入電壓進行斬波， 如圖7所示，參考信號的頻率是輸出正弦交流頻率的2倍，斬波處理后電壓波形 和圖7所示參考信號相一致，所述整流濾波電路對逆變電路的輸出電壓進行整流 濾波后輸出直流電壓，此時并聯的N個電源模塊的DC/DC轉換單元在相同參考信 號控制下輸出如圖7所示的直流正弦半波輸出到導向模塊。
導向模塊包括一個橋式電路，如圖6所示，橋式電路控制四個開關器件通斷產 生交流電壓，直流輸入如圖7所示，tO到tl時刻為輸入正，導向模塊的K1和K4 兩個開關器件同時處于導通狀態，K2和K3同時處于關斷狀態，這時裝置的輸出為
5正，因為tl為零點，tl到t2時刻的輸入則為負向，導向模塊的K2和K3兩個開 關器件同時處于導通狀態，K1和K4同時處于關斷狀態，這時裝置的輸出為負向， 這樣依次在輸入波形過零點時刻，K2和K3， K1和K4輪流導通關斷，則可以實現 正弦波交流輸出。此處的開關器件可以根據速度、電壓、電流的具體情況選取繼 電器、IGBT、 M0SFET、可控硅等開關器件來實現。
權利要求1、一種交流輸出并聯電源裝置，包括至少兩個以并聯方式連接的電源模塊，其特征在于，還包括一個導向模塊；所述電源模塊包括AC/DC轉換單元和DC/DC轉換單元，所述DC/DC轉換單元的輸入端和所述AC/DC轉換單元的輸出端相連；所述AC/DC轉換單元將輸入交流電壓轉換為直流電壓輸出給所述DC/DC轉換單元，所述DC/DC轉換單元根據參考信號將輸入直流電壓轉換為參考波形的直流電壓后輸出給導向模塊；所述導向模塊將電源模塊的并聯輸出直流電壓轉換為交流電壓后向負載輸出。
2、 根據權利要求1所述的交流輸出并聯電源裝置，其特征在于，所述AC/DC 轉換單元包括整流電路和濾波電路，或者包括整流電話和用于抑制諧波電流的功 率因數校正電路。
3、 根據權利要求1所述的交流輸出并聯電源裝置，其特征在于，所述DC/DC 轉換單元包括控制電路，逆變電路，整流濾波電路；所述逆變電路的輸入端和所 述AC/DC轉換單元的輸出端相連，所述逆變電路的輸出端和所述整流濾波電路的 輸入端相連，所述整流濾波電路的輸出端和所述導向模塊的輸入端相連；所述逆 變電路在所述控制電路控制下對輸入電壓進行斬波，輸出波形與所述控制電路的 參考信號相一致的直流電壓，所述整流濾波電路對逆變電路的輸出電壓進行整流 濾波后輸出給導向模塊。
4、 根據權利要求1、 2或3所述的交流輸出并聯電源裝置，其特征在于，所 述導向模塊采用橋式電路實現，通過控制四個開關器件的通斷將輸入直流電壓轉 換為交流電壓。
5、 根據權利要求4所述的交流輸出并聯電源裝置，其特征在于，所述導向模 塊采用橋式電路實現，通過控制四個開關器件的通斷將輸入直流電壓轉換為交流 電壓。
6、 根據權利要求5所述的交流輸出并聯電源裝置，其特征在于，所述橋式電 路的開關器件可以為繼電器、IGBT、 M0SFET、可控硅中的一種。
專利摘要一種交流輸出并聯電源裝置，包括至少兩個以并聯方式連接的電源模塊，還包括一個導向模塊；所述電源模塊包括AC/DC轉換單元和DC/DC轉換單元，所述DC/DC轉換單元的輸入端和所述AC/DC轉換單元的輸出端相連；所述AC/DC轉換單元將輸入交流電壓轉換為直流電壓輸出給所述DC/DC轉換單元，所述DC/DC轉換單元根據參考信號將輸入直流電壓轉換為參考波形的直流電壓后輸出給導向模塊；所述導向模塊將電源模塊的并聯輸出直流電壓轉換為交流電壓后向負載輸出。采用本實用新型所述實現交流輸出，通過直流并聯各電源模塊，避免了環流現象的產生，技術成熟，實現成本較低，具有很高的可維護性、擴容性，并具有更高的可靠性。
文檔編號H02M5/00GK201282427SQ20082021244
公開日2009年7月29日 申請日期2008年10月14日 優先權日2008年10月14日
發明者宇 郭, 阮景義 申請人:中興通訊股份有限公司