| WO/2001/061820 | DECENTRALISED ENERGY NETWORK SYSTEM |
| JP54032729 | REACTIVE POWER CONTROLLER |
| JP09182293 | CONTROLLER FOR POWER CONVERTER |
阎建法 (中国广东省深圳市南山区高新技术产业园科技南路中兴通讯大厦, Guangdong 7, 518057, CN)
中兴通讯股份有限公司 (中国广东省深圳市南山区高新技术产业园科技南路中兴通讯大厦, Guangdong 7, 518057, CN)
YAN, Jianfa (ZTE Plaza, Keji Road South Hi-Tech Industrial Park, Nansha, Shenzhen Guangdong 7, 518057, CN)
| 权利要求书 1、 一种提高电源特定比例负载效率的方法， 其特征在于， 包括以下步 检测电源负载量； 根据所述负载量以及预定规则， 在预置功率电路中选取至少一路子功 率电路对输入功率进行功率调节； 向负载输出调节后的功率。 2、 根据权利要求 1所述的方法， 其特征在于， 所述检测电源负载量的 步骤之前还包括： 设置所述预置功率电路， 所述预置功率电路包括两路或两路以上相互 并联的子功率电路， 以及与所述子功率电路并联的主控电路。 3、 根据权利要求 1或 2所述的方法， 其特征在于， 所述根据负载量以 及预定规则在预置功率电路中选取至少一路子功率电路对所述输入功率进 行功率调节的步骤具体包括： 判断所述负载量是否大于预定负载值； 当负载量大于预定负载值时， 选取并接通预置功率电路中所有子功率 节； 当负载量小于预定负载值时， 根据所述预定规则选取所述预置功率电 路中预定数量的子功率电路； 切断所述预置功率电路中其余子功率电路的 电路连接； 通过选取的所述预置功率电路中预定数量的子功率电路组成的 并联电路对所述输入功率进行功率调节。 4、 根据权利要求 3所述的方法， 其特征在于， 所述通过选取的预置功 率电路中预定数量 1 调节的步骤之后还包括： 当所述负载量大于预定负载值时， 根据所述预定规则接通所述预置功 率电路中一路或一路以上的所述其余子功率电路； 通过所述预置功率电路中所有接通的子功率电路组成的并联电路对所 述输入功率进行功率调节。 5、 根据权利要求 1或 2所述的方法， 其特征在于， 所述检测电源负载 量之前还包括： 检测电源输入电流和 /或电压。 6、 根据权利要求 5所述的方法， 其特征在于， 所述向负载输出调节后 的功率的步骤之前还包括： 检测电源输出电流和 /或电压。 7、 一种提高电源特定比例负载效率的装置， 其特征在于， 包括： 检测模块， 用于检测电源负载量； 功率调节模块， 用于根据所述负载量以及预定规则， 在预置功率电路 中选取至少一路子功率电路对输入功率进行功率调节； 输出模块， 用于向负载输出调节后的功率。 8、 根据权利要求 7所述的装置， 其特征在于， 所述装置还包括： 设置模块， 用于设置所述预置功率电路， 所述预置功率电路包括两路 或两路以上相互并联的子功率电路， 以及与所述子功率电路并联的主控电 路。 9、 根据权利要求 7或 8所述的装置， 其特征在于， 所述功率调节模块 具体包括： 判断单元， 用于判断所述负载量是否大于预定负载值； 控制单元， 用于当负载量大于预定负载值时， 选取并接通预置功率电 路中所有子功率电路； 以及当所述负载量小于预定负载值时， 根据所述预 定规则选取所述预置功率电路中预定数量的子功率电路； 切断单元， 用于当所述负载量小于预定负载值时， 切断所述预置功率 电路中其余子功率电路的电路连接； 调节单元， 用于当所述负载量大于预定负载值时， 通过选取的所有子 于预定负载值时， 通过选取的所述预置功率电路中预定数量的子功率电路 组成的并联电路对所述输入功率进行功率调节。 10、 根据权利要求 9所述的装置， 其特征在于， 所述控制单元， 还用于当所述负载量大于预定负载值时， 根据所述预 定规则接通所述预置功率电路中一路或一路以上的所述其余子功率电路； 所述调节单元， 还用于通过所述预置功率电路中所有接通的子功率电 路组成的并联电路对所述输入功率进行功率调节。 11、 根据权利要求 7或 8所述的装置， 其特征在于， 所述检测模块， 还用于检测电源输入电流和 /或电压以及检测电源输出电流和 /或电压。 12、 根据权利要求 7或 8所述的装置， 其特征在于， 所述子功率电路 包括： PFC电路和逆变电路。 |
本发明涉及电源技术， 尤其涉及一种提高电源特定比例负载效率的方 法及装置。 背景技术
目前， 能源短缺是全社会普遍关注的问题， 如何节约现有的诸如煤、 石油、 天然气等在短期内不可再生的能源， 如何寻找替代能源和提高现有 能源的利用率成为迫切待解决的问题。
现有的电力电子设备以及电源设备 (包括直流电源设备和交流电源设 备等） 的输出效率通常随着负载的增大而变高， 在输出功率为额定负载
( 100%负载） 的情况下， 效率最高， 但对于特定用户， 为了备份或者使用 安全等目的， 负载所需输出功率一般不超过 50%。
因此， 对用户来说， 额定负载的效率并没有实际意义， 具有实际意义 的是用户常用负载下的效率。 比如： 电源额定负载效率为 94%, 而客户常 用负载率为 40%, 电源实际负载效率为 90%, 比电源额定负载效率少 4% , 在大功率电源系统的情况下， 4%的效率差异意味着能源的巨大浪费。
针对上述问题， 现有技术中， 在多电源模块（系统） 并联的方式下， 对于小负载通常釆取的方法为： 让其中一些模块休眠， 但是这种方法存在 以下缺陷： 在负载突然增大的情况下， 休眠的模块会有很长的启动时间， 存在着掉电的风险。
现有技术还釆用一种热备份的方法， 即控制一些模块的输出， 使其不 输出， 而只让其中刚好可提供负载能量的模块有输出 ， 这种热备份方法反 应时间虽然较快， 但是因为功率器件在空载的情况下也存在消耗 ， 所以该 种方法对提高电源系统的整体效率并不明显, 发明内容
有鉴于此， 本发明的主要目的在于提供一种提高电源特定 比例负载效 率的方法及装置， 旨在提高电源特定比例负载下的电源负载效率 以及避免 负载掉电风险。
为解决上述技术问题， 本发明提出一种提高电源特定比例负载效率的 方法， 包括以下步骤：
检测电源负载量；
根据所述负载量以及预定规则， 在预置功率电路中选取至少一路子功 率电路对输入功率进行功率调节；
向负载输出调节后的功率。
优选地， 所述检测电源负载量的步骤之前还包括：
设置所述预置功率电路， 所述预置功率电路包括两路或两路以上相互 并联的子功率电路， 以及与所述子功率电路并联的主控电路。
优选地， 所述根据负载量以及预定规则在预置功率电路 中选取至少一 判断所述负载量是否大于预定负载值；
当负载量大于预定负载值时， 选取并接通预置功率电路中所有子功率 节；
当负载量小于预定负载值时， 根据预定规则选取所述预置功率电路中 预定数量的子功率电路； 切断所述预置功率电路中其余子功率电路的电 路 连接； 通过选取的所述预置功率电路中预定数量的子 功率电路组成的并联 电路对所述输入功率进行功率调节。
优选地， 所述通过选取的预置功率电路中预定数量的子 功率电路组成 当所述负载量大于预定负载值时， 根据所述预定规则接通所述预置功 率电路中一路或一路以上的所述其余子功率电 路；
通过所述预置功率电路中所有接通的子功率电 路组成的并联电路对所 述输入功率进行功率调节。
优选地， 所述检测电源负载量之后还包括： 检测电源输入电流和 /或电 压。
优选地， 所述向负载输出调节后的功率的步骤之前还包 括： 检测电源 输出电流和 /或电压。
本发明还提供一种提高电源特定比例负载效率 的装置， 包括： 检测模块， 用于检测电源负载量；
功率调节模块， 用于根据所述负载量以及预定规则， 在预置功率电路 中选取至少一路子功率电路对输入功率进行功 率调节；
输出模块， 用于向负载输出调节后的功率。
优选地， 所述装置还包括：
设置模块， 用于设置所述预置功率电路， 所述预置功率电路包括两路 或两路以上相互并联的子功率电路， 以及与所述子功率电路并联的主控电 路。
优选地， 所述功率调节模块具体包括：
判断单元， 用于判断所述负载量是否大于预定负载值；
控制单元， 用于当负载量大于预定负载值时， 选取并接通预置功率电 路中所有子功率电路； 以及当所述负载量小于预定负载值时， 根据所述预 定规则选取所述预置功率电路中预定数量的子 功率电路；
切断单元， 用于当所述负载量小于预定负载值时， 切断所述预置功率 电路中其余子功率电路的电路连接； 调节单元， 用于当所述负载量大于预定负载值时， 通过选取的所有子
于预定负载值时， 通过选取的所述预置功率电路中预定数量的子 功率电路 组成的并联电路对所述输入功率进行功率调节 。
优选地， 所述控制单元， 还用于当所述负载量大于预定负载值时， 根 据所述预定规则接通所述预置功率电路中一路 或一路以上的所述其余子功 率电路；
所述调节单元， 还用于通过所述预置功率电路中所有接通的子 功率电 路组成的并联电路对所述输入功率进行功率调 节。
优选地， 所述检测模块， 还用于检测输入功率的电源电流和 /或电压以 及检测输出功率的电源电流和 /或电压。
优选地， 所述子功率电路包括： PFC电路和逆变电路。
本发明提高电源特定比例负载效率的方法及装 置， 通过设置用来调节 电源输出功率的预置功率电路， 并根据实际检测到的负载量在预置功率电 路中切换选取相应数量的子功率电路对输入功 率进行调节， 从而为负载提 供其所需功率， 降低了电源功率损耗， 提高了电源输出效率， 进一步降低 了用户 TCO; 另外， 不需要緩启动和控制电路的自检等时间， 使得负载响 应快， 还可进一步根据预设的回差值在各子功率电路 间切换， 同时降低了 子功率电路频繁切换带来的电源系统风险及负 载掉电风险。 附图说明
图 1是本发明提高电源特定比例负载效率的方法 实施例流程示意图； 图 2是本发明提高电源特定比例负载效率的方法 实施例中电源负载 效率与现有技术中电源负载效率曲线对比图；
图 3是本发明提高电源特定比例负载效率的方法 实施例中根据负载 量以及预定规则， 在预置功率电路中选取至少一路子功率电路对 输入功率 进行功率调节的具体流程示意图；
图 4是本发明提高电源特定比例负载效率的方法 一实施例流程示意 图；
图 5是本发明提高电源特定比例负载效率的方法 一实施例中根据负 载量以及预定规则， 在预置功率电路中选取至少一路子功率电路对 输入功 率进行功率调节的具体流程示意图；
图 6是本发明提高电源特定比例负载效率的装置 实施例结构示意图； 图 7是本发明提高电源特定比例负载效率的装置 实施例中预置功率 电路一实施例结构示意图；
图 8是本发明提高电源特定比例负载效率的装置 实施例中功率调节 模块结构示意图；
图 9是本发明提高电源特定比例负载效率的装置 一实施例结构示意 图。 具体实施方式
本发明实施例解决方案主要是通过检测到的用 户实际负载量选取预置 功率电路中相应数量的子功率电路对负载提供 其所需功率， 以避免现有技 术中电源系统功率电路中， 无论负载大小， 所有并联功率支路均同时工作 带来的不必要的电源损耗， 提高电源系统负载效率。
为了使本发明的技术方案更加清楚、 明了， 下面将结合附图作进一步 详述。
如图 1 所示， 本发明一实施例提出一种提高电源特定比例负 载效率的 方法， 包括：
步骤 101 , 检测电源负载量；
具体如何检测电源负载量为本领域技术人员所 公知， 在此不再赘述； 步骤 102,根据负载量以及预定规则， 在预置功率电路中选取至少一路 子功率电路对输入功率进行功率调节；
步骤 103 , 向负载输出调节后的功率。
上述步骤 101至步骤 103中， 为了提高用户常用负载下的电源设备比 如 UPS ( Uninterruptible Power System, 不间断电源系统） 的输出效率， 釆 法， 向负载输出实际所需电源功率， 本实施例方法的运行环境主要包括： 电源设备中向负载输出功率的功率电路即本实 施例中的预置功率电路， 现 有技术中， 通常釆用让功率电路中的两路或多路并联的子 功率电路同时工 作来为负载提供所需功率， 此种方法对于小比例负载、 即负载量小的负载 来说， 会造成电源效率的大大降低。 路， 以及与子功率电路并联的主控电路。 当预置功率电路接收到电源的输 入功率时， 主控电路首先检测电源的负载量， 根据负载量的大小及预定规 则选择将预置功率电路中的一路或两路或多路 子功率电路接通， 其中， 预 定规则即为负载量与预置功率电路中预定数量 的子功率电路的之间的对应 关系， 根据负载量的实际大小， 使预置功率电路中的预定数量的子功率电 路工作， 而使其余的子功率电路断开连接， 从而达到提高电源负载效率的 目的。 预置功率电路包括两路子功率电路， 每一路子功率电路包括 PFC ( Power Factor Correction， 功率因数校正）电路和逆变电路。 两路子功率电 路可分别单独提供 50%的负载功率， 该两路子功率电路实现均负载的方式 可釆用自然均流或者分别受控等多种方式进行 ， 本实施例还可以预先设置 一预定负载值， 比如为 50%, 在对负载输入功率时， 首先检测负载量是否 大于或小于预先设置的预定负载值， 若当前用户负载比例为 40%负载即负 载量为 40% , 小于预定负载值 50%, 则只需预置功率电路中的一路子功率 电路为负载提供功率， 即将预置功率电路中一路子功率电路断开， 而只让 其中一路子功率电路接通， 对电源输入功率进行功率调节， 为负载提供所 需功率， 减少电源效率损耗。
其中， 断开的一路子功率电路处于 "冷备份"状态， 如图 2所示，根据预 置功率电路效率曲线， 电源系统 0~50%的负载时的效率提高了。
此时， 若检测到负载量大于预定负载值， 比如为 60%, 则闭合断开的 子功率电路， 使预置功率电路中的两路子功率电路同时工作 ， 由于电路中 电子元器件的关断与闭合时间相当短暂， 并且控制电路始终处于 "热备份" 状态， 不需要自检， 预置功率电路也不需要另外的緩启动等， 之前断开的 子功率电路恢复工作的时间相当短暂， 使输出电源不至于间断。
当负载量小于预定负载值而只需预置功率电路 中的一路子功率电路工 作时， 可以根据系统运行时间， 当该路子功率电路工作预定时间后， 将该 路子功率电路断开， 而将电路切换至另一路子功率电路， 由另一路子功率 电路工作， 由此避免因一路子功率电路长时间工作或长时 间不工作而造成 系统故障等问题。
需要说明的是， 根据检测到的负载量对预置功率电路中的子功 率电路 进行接通与断开以及在不同的子功率电路间切 换， 均由预置功率电路中的 控制电路完成， 同时， 为了不使两路子功率电路之间的频繁切换， 可为预 定负载值设置一回差值， 并在预置功率电路中设置相应的回差电路， 以避 免因频繁切换带来的电源系统风险。
如图 3所示， 在本实施例中， 步骤 102具体包括：
步骤 1021 , 判断负载量是否大于预定负载值； 若是， 则进入步骤 1022, 否则， 进入步骤 1024;
步骤 1022, 选取并接通预置功率电路中所有子功率电路； 步骤 1023 ,
行功率调节， 结束当前流程；
步骤 1024,根据预定规则选取预置功率电路中预定数 的子功率电路； 步骤 1025 , 切断所述预置功率电路中其余子功率电路的电 路连接； 步骤 1026, 通过选取的预置功率电路中预定数量的子功率 电路组成的 并联电路对输入功率进行功率调节。
本实施例中， 上述步骤中预定规则是指根据负载量选取预置 功率电路 中的一路、 二路或多路子功率电路的策略， 比如， 预置功率电路中一共包 括有相互并联的五路子功率电路， 根据检测到的负载量只需其中三路子功 率电路为负载提供功率， 则根据负载量选取预置功率电路中三路子功率 电 路， 若负载量大于预定负载值， 需要预置功率电路中更多或所有子功率电 路均工作才能为负载提供其所需功率， 则选取预置功率电路中更多或所有
功率调节， 从而为负载提供其所需功率。
本实施例根据实际检测到的负载量在预置功率 电路中切换选取相应数 量的子功率电路对输入功率进行调节， 从而为负载提供其所需功率， 降低 了电源功率损耗， 提高了电源输出效率， 进一步降低了用户总体拥有成本； 当用户的负载量在预定负载值比如 50%以下时， 不工作的子功率电路作为 备份电路， 其所有功率器件均不工作， 处于"冷备份"状态， 这些功率器件的 导通损耗和开关损耗均为零， 从而降低了电源系统的损耗， 提高了电源负 载效率。 另外， 预置功率电路不需要緩启动和控制电路的自检 等时间， 使 得负载响应快， 还可根据预设的回差值在各子功率电路间切换 ， 同时降低 了子功率电路频繁切换带来的电源系统风险及 负载掉电风险。
如图 4所示， 本发明另一实施例提出一种提高电源特定比例 负载效率 的方法， 在上述实施例的基础上， 其中， 在步骤 101之前还包括： 步骤 100, 设置预置功率电路； 路， 以及与子功率电路并联的主控电路。 可以根据电源系统承载能力以及 负载实际情况配置相应的预置功率电路。
在步骤 101之前还包括：
步骤 1011 , 检测电源输入电流和 /或电压。
在步骤 103之前还包括：
步骤 1031 , 检测电源输出电流和 /或电压。
上述步骤 1011 以及步骤 1031 中， 为了保证电源系统的稳定性， 需要 对输入功率以及输出功率的电源电流和 /或电压进行检测。 同时还可在预置 功率电路中配置緩启动电路， 更进一步的提高电源系统的稳定性。
如图 5所示， 本实施例中， 步骤 102中在步骤 1026之后还包括： 步骤 1027 , 当负载量大于预定负载值时， 根据预定规则接通所述预置 功率电路中一路或一路以上的其余子功率电路 ；
步骤 1028 , 通过预置功率电路中所有接通的子功率电路组 成的并联电 路对输入功率进行功率调节。
本实施例通过设置用来调节电源输出功率的预 置功率电路， 并根据实 际检测到的负载量配置预置功率电路中工作的 子功率电路的数量， 在预置 功率电路中切换选取相应数量的子功率电路对 输入功率进行调节， 从而为 负载提供其所需功率， 降低了电源功率损耗， 提高了电源输出效率， 进一 步降低了用户 TCO ( Total Cost of Ownershi , 总体拥有成本）； 另夕卜， 不需 要緩启动和控制电路的自检等时间， 使得负载响应快， 还可根据预设的回 差值在各子功率电路间切换， 以避免负载量上下波动所导致的子功率电路 的频繁切换， 同时降低了子功率电路频繁切换带来的电源系 统风险及负载 掉电风险。 如图 6所示， 本发明一实施例提出一种提高电源特定比例负 载效率的 装置， 包括：
检测模块 501 , 用于检测电源负载量；
功率调节模块 502, 用于根据负载量以及预定规则， 在预置功率电路中 选取至少一路子功率电路对输入功率进行功率 调节；
输出模块 503 , 用于向负载输出调节后的功率。 路， 以及与子功率电路并联的主控电路， 所述主控电路相当于功率调节模 块 502。
图 7为本实施例预置功率电路一实施例示意图。
如图 7所示， 该预置功率电路包括两路子功率电路， 每一路子功率电 路均包括一 PFC电路和一逆变电路。
其中 L2、 VD1、 VD3、 VD5、 VD8、 VT2、 VT4构成一路子功率电路 的 PFC电路； L3、 VD2、 VD4、 VD6、 VD7、 VT1、 VT3构成另一路子功 率电路的 PFC电路， 母线 （BUS ) 电容共用。 当检测到负载小于 50%时， 通过控制 VD1~VD4, 其控制信号由控制板发出， 断开一路 PFC电路， 只 让其中的一路 PFC电路工作； 当检测到负载大于 55%时， 让断开的那一路 恢复工作， 两路同时供电。
VT1A、 VT2A、 VT3A、 VT4A、 VD1A、 VD2A、 L1A、 C3构成一路子 功率电路的逆变电路； VT1B、 VT2B、 VT3B、 VT4B、 VD1B、 VD2B、 L1C、 C3构成另一路子功率电路的逆变电路的另一路 其中母线和 C3共用。 控 制信号由共用的控制板发出， 控制信号可相同或者分别控制， 当检测到负 载小于 50%时， 通过控制 VT1A、 VT2A、 VT3A、 VT4A和 VT1B、 VT2B、 VT3B、 VT4B的通断，只让其中一路逆变电路工作； 当检测到负载大于 50% 时， 让另一路逆变电路也工作， 两路逆变电路同时供电。 VD1— VD4也可更换为 SCR。
如图 8所示， 功率调节模块 502具体包括：
判断单元 5021 , 用于判断负载量是否大于预定负载值；
控制单元 5022, 用于当负载量大于预定负载值时， 选取并接通预置功 率电路中所有子功率电路； 以及当负载量小于预定负载值时， 根据预定规 则选取预置功率电路中预定数量的子功率电路 ；
切断单元 5023 , 用于当负载量小于预定负载值时， 切断所述预置功率 电路中其余子功率电路的电路连接；
调节单元 5024, 用于当负载量大于预定负载值时， 通过选取的所有子 定负载值时， 通过选取的预置功率电路中预定数量的子功率 电路组成的并 联电路对输入功率进行功率调节。
如图 9所示， 本发明另一实施例提出一种提高电源特定比例 负载效率 的装置， 在上述实施例的基础上， 该装置还包括：
设置模块 500, 用于设置预置功率电路； 路， 以及与子功率电路并联的主控电路。
本实施例中， 控制单元 5022, 还用于当负载量大于预定负载值时， 根 据预定规则接通所述预置功率电路中一路或一 路以上的所述其余子功率电 路；
调节单元 5024, 还用于通过预置功率电路中所有接通的子功率 电路组 成的并联电路对输入功率进行功率调节。
检测模块 501 , 还用于检测输入功率的电源电流和 /或电压以及检测输 出功率的电源电流和 /或电压。
本发明实施例通过设置用来调节电源输出功率 的预置功率电路， 并根 据实际检测到的负载量在预置功率电路中切换 选取相应数量的子功率电路 对输入功率进行调节， 从而为负载提供其所需功率， 降低了电源功率损耗， 提高了电源输出效率， 进一步降低了用户总体拥有成本； 另外， 各子功率 电路共用母线、 緩启动电路和控制电路等， 控制电路始终处于 "热备份" 状态， 不需要緩启动和控制电路的自检等时间， 相应电路可快速开通和关 断， 使得负载响应快， 还可根据预设的回差值在各子功率电路间切换 ， 同 时降低了子功率电路频繁切换带来的电源系统 风险及负载掉电风险。
以上所述仅为本发明的优选实施例， 并非因此限制本发明的专利范围， 凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效 结构或流程变换， 或直接或 间接运用在其他相关的技术领域， 均同理包括在本发明的专利保护范围内。