一种直流插座的控制装置、方法和直流插座与流程

文档序号:30141436发布日期:2022-05-24 07:58阅读:14573来源:国知局
一种直流插座的控制装置、方法和直流插座与流程

本发明属于供电技术领域,具体涉及一种直流插座的控制装置、方法和直流插座,尤其涉及一种柔性直流供电插座的控制电路、方法和直流供电插座。

背景技术

随着能源互联网技术发展,新型供用电系统呈现多元化的趋势,直流特性的负荷渗透率不断提升,对高效直流供电系统及低压直流接口的需求增加。相关方案中,直流插座的插座接口大多数只能支持恒定电压输出,不具备输出电压动态变化和负载响应调节功能,无法支持基于直流供用电特性的柔性电压、柔性电流、柔性功率调节功能,不利于直流供电稳定性和直流插座的可靠性。

上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案,并不代表承认上述内容是现有技术。



技术实现要素:

本发明的目的在于,提供一种直流插座的控制装置、方法和直流插座,以解决直流插座的插座接口只能支持恒定电压输出,不具备输出电压动态变化和负载响应柔性调节的功能,不利于直流插座供电的稳定性和可靠性的问题,达到通过根据直流插座的插座接口中直流输出接口的电参数,对直流插座的直流输出电参数进行动态调节,有利于提升直流插座供电的稳定性和可靠性的效果。

本发明提供一种直流插座的控制装置中,所述直流插座,包括:直流输入接口、DC/DC转换模块和直流输出接口;所述DC/DC转换模块,能够对自所述直流输入接口输入的第一直流电进行DC/DC转换,并将转换得到的第二直流电自所述直流输出接口输出;所述直流插座的控制装置,包括:检测单元和控制单元;其中,所述检测单元,被配置为检测所述直流输入接口的电参数,记为第一电参数;检测所述直流输出接口的电参数,记为第二电参数;并检测所述直流输出接口的阻抗参数;所述控制单元,被配置为根据所述直流输出接口的阻抗参数,确定所述直流输出接口是否有负载接入;以及,在确定所述直流输出接口有负载接入的情况下,根据所述第一电参数和所述第二电参数,控制所述DC/DC转换模块的驱动信号,以调节所述直流输出接口的输出电压的大小和变化时间。

在一些实施方式中,所述直流输出接口的阻抗参数,包括:空载阻抗和当前阻抗;所述述控制单元,根据所述直流输出接口的阻抗参数,确定所述直流输出接口是否有负载接入,包括:确定所述空载阻抗与所述当前阻抗之间的阻抗差值;若所述阻抗差值符合设定阻抗范围,则确定所述直流输出接口有负载接入。

在一些实施方式中,所述第一电参数和所述第二电参数中的电参数,包括:电压和电流;所述控制单元,根据所述第一电参数和所述第二电参数,控制所述DC/DC转换模块的驱动信号,以调节所述直流输出接口的输出电压的大小和变化时间,包括:在利用直流插座的输出电压对负载进行供电的情况下,控制所述DC/DC转换模块工作,使所述直流输出接口的电压在第一设定时刻上升至第一设定电压,以使所述负载启动;所述第一设定电压,大于最小设定电压、且小于所述直流输出接口的额定电压。

在一些实施方式中,所述控制单元,根据所述第一电参数和所述第二电参数,控制所述DC/DC转换模块的驱动信号,以调节所述直流输出接口的输出电压的大小和变化时间,还包括:在所述直流输出接口的电压在第一设定时刻上升至第一设定电压、且所述负载启动的情况下,根据所述第二电参数中的电压和电流,确定所述负载的功率;若所述负载的功率上升至大于或等于额定功率的设定系数倍、且小于或等于额定功率,则控制所述直流输出接口的电压在第二设定时刻上升至额定电压。

在一些实施方式中,所述控制单元,根据所述第一电参数和所述第二电参数,控制所述DC/DC转换模块的驱动信号,以调节所述直流输出接口的输出电压的大小和变化时间,还包括:在所述直流输出接口的电压在第二设定时刻上升至额定电压的情况下,继续根据所述第二电参数中的电压和电流,确定所述负载的功率;若所述负载的功率上升至大于额定功率、且小于或等于最大设定功率,则控制所述直流输出接口的电压在第三设定时刻上升至第二设定电压;所述第二设定电压,大于额定电压、且小于或等于最大设定电压。

在一些实施方式中,所述控制单元,根据所述第一电参数和所述第二电参数,控制所述DC/DC转换模块的驱动信号,以调节所述直流输出接口的输出电压的大小和变化时间,还包括:在所述直流输出接口的电压在第三设定时刻上升至第二设定电压的情况下,继续根据所述第二电参数中的电压和电流,确定所述负载的功率;若所述负载的功率上升至大于最大设定功率,则控制所述直流输出接口的电压减小,直至所述直流输出接口的电压减小至小于最小设定电压的情况下,控制所述直流输出接口的电压断开输出,并发起所述直流插座处于故障状态的提醒消息。

在一些实施方式中,所述控制单元,根据所述第一电参数和所述第二电参数,控制所述DC/DC转换模块的驱动信号,以调节所述直流输出接口的输出电压的大小和变化时间,还包括:在所述直流输出接口的电压在第一设定时刻上升至第一设定电压、且所述负载启动的情况下,若所述第一电参数中的电压和/或电流减小,则适配减小所述直流输出接口输出的电压和/或电流。

与上述装置相匹配,本发明再一方面提供一种直流插座,包括:以上所述的直流插座的控制装置。

与上述直流插座相匹配,本发明再一方面提供一种直流插座的控制方法中,包括:所述直流插座,包括:直流输入接口、DC/DC转换模块和直流输出接口;所述DC/DC转换模块,能够对自所述直流输入接口输入的第一直流电进行DC/DC转换,并将转换得到的第二直流电自所述直流输出接口输出;所述直流插座的控制方法,包括:检测所述直流输入接口的电参数,记为第一电参数;检测所述直流输出接口的电参数,记为第二电参数;并检测所述直流输出接口的阻抗参数;根据所述直流输出接口的阻抗参数,确定所述直流输出接口是否有负载接入;以及,在确定所述直流输出接口有负载接入的情况下,根据所述第一电参数和所述第二电参数,控制所述DC/DC转换模块的驱动信号,以调节所述直流输出接口的输出电压的大小和变化时间。

在一些实施方式中,所述直流输出接口的阻抗参数,包括:空载阻抗和当前阻抗;根据所述直流输出接口的阻抗参数,确定所述直流输出接口是否有负载接入,包括:确定所述空载阻抗与所述当前阻抗之间的阻抗差值;若所述阻抗差值符合设定阻抗范围,则确定所述直流输出接口有负载接入。

在一些实施方式中,所述第一电参数和所述第二电参数中的电参数,包括:电压和电流;根据所述第一电参数和所述第二电参数,控制所述DC/DC转换模块的驱动信号,以调节所述直流输出接口的输出电压的大小和变化时间,包括:在利用直流插座的输出电压对负载进行供电的情况下,控制所述DC/DC转换模块工作,使所述直流输出接口的电压在第一设定时刻上升至第一设定电压,以使所述负载启动;所述第一设定电压,大于最小设定电压、且小于所述直流输出接口的额定电压。

在一些实施方式中,根据所述第一电参数和所述第二电参数,控制所述DC/DC转换模块的驱动信号,以调节所述直流输出接口的输出电压的大小和变化时间,还包括:在所述直流输出接口的电压在第一设定时刻上升至第一设定电压、且所述负载启动的情况下,根据所述第二电参数中的电压和电流,确定所述负载的功率;若所述负载的功率上升至大于或等于额定功率的设定系数倍、且小于或等于额定功率,则控制所述直流输出接口的电压在第二设定时刻上升至额定电压。

在一些实施方式中,根据所述第一电参数和所述第二电参数,控制所述DC/DC转换模块的驱动信号,以调节所述直流输出接口的输出电压的大小和变化时间,还包括:在所述直流输出接口的电压在第二设定时刻上升至额定电压的情况下,继续根据所述第二电参数中的电压和电流,确定所述负载的功率;若所述负载的功率上升至大于额定功率、且小于或等于最大设定功率,则控制所述直流输出接口的电压在第三设定时刻上升至第二设定电压;所述第二设定电压,大于额定电压、且小于或等于最大设定电压。

在一些实施方式中,根据所述第一电参数和所述第二电参数,控制所述DC/DC转换模块的驱动信号,以调节所述直流输出接口的输出电压的大小和变化时间,还包括:在所述直流输出接口的电压在第三设定时刻上升至第二设定电压的情况下,继续根据所述第二电参数中的电压和电流,确定所述负载的功率;若所述负载的功率上升至大于最大设定功率,则控制所述直流输出接口的电压减小,直至所述直流输出接口的电压减小至小于最小设定电压的情况下,控制所述直流输出接口的电压断开输出,并发起所述直流插座处于故障状态的提醒消息。

在一些实施方式中,根据所述第一电参数和所述第二电参数,控制所述DC/DC转换模块的驱动信号,以调节所述直流输出接口的输出电压的大小和变化时间,还包括:在所述直流输出接口的电压在第一设定时刻上升至第一设定电压、且所述负载启动的情况下,若所述第一电参数中的电压和/或电流减小,则适配减小所述直流输出接口输出的电压和/或电流。

由此,本发明的方案,通过检测直流插座的插座接口中直流输出接口的电参数,该电参数包括电压、电流和阻抗,根据检测到的阻抗确定直流输出接口是否有负载接入;在有负载接入的情况下,根据检测到的电压和电流确定负载的功率,根据负载的功率建立直流插座的输出电压,并调节直流插座的输出电压的上升时间和大小,以在设定范围内对直流插座的输出电压进行动态调节,并利用直流插座的输出电压对负载进行供电;从而,通过根据直流插座的插座接口中直流输出接口的电参数,对直流插座的直流输出电参数进行动态调节,有利于提升直流插座供电的稳定性和可靠性。

进一步地,本发明的方案,在利用直流插座的输出电压对负载进行供电的情况下,检测直流插座的直流输出接口的电参数,该电参数包括电压和电流,根据直流插座的输入功率,对负载的供电电压进行调节,以在负载稳定运行的情况下,若直流插座的输入电参数减小,则控制直流插座的直流输出接口的输出电参数也跟随减小,实现使负载可以响应调节信号改变功率大小,能够提高直流用电安全性和接口寿命。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本发明而了解。

下面通过附图和实施例,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明的直流插座的控制装置的一实施例的结构示意图;

图2为本发明的直流插座的控制方法的一实施例的流程示意图;

图3为本发明的方法中确定直流输出接口是否有负载接入的一实施例的流程示意图;

图4为本发明的方法中第一重载控制的一实施例的流程示意图;

图5为本发明的方法中第二重载控制的一实施例的流程示意图;

图6为本发明的方法中第三重载控制的一实施例的流程示意图;

图7为直流插座的一实施例的结构示意图;

图8为直流插座转换单元的一实施例的结构示意图;

图9为直流插座转换单元的一实施例的电路结构示意图;

图10为直流插座转换单元的一实施例的工作流程示意图;

图11为直流插座转换单元中直流输出接口的一实施例的电压调节波形示意图。

结合附图,本发明实施例中附图标记如下:

1-插座面板;2-直流输出接口;3-状态指示灯;4-第一快充接口;5-第二快充接口;6-直流输入接口;7-DC/DC转换模块;8-采集模块(具体为直流输出接口的电压和电流的采集模块);9-直流输出接口;10-直流电压输入端子;11-直流输入保护模块;12-直流电压输出接口;13-MCU控制模块;14-供电模块;15-接口检测模块。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

根据本发明的实施例,提供了一种直流插座的控制装置。参见图1所示本发明的装置的一实施例的结构示意图。所述直流插座,包括:直流输入接口、DC/DC转换模块和直流输出接口。直流输入接口如直流输入接口6,DC/DC转换模块如DC/DC转换模块7,直流输出接口如直流输出接口2、直流输出接口9等。所述DC/DC转换模块,能够对自所述直流输入接口输入的第一直流电进行DC/DC转换,并将转换得到的第二直流电自所述直流输出接口输出。

图7为直流插座的一实施例的结构示意图。如图7所示,直流插座,包括:插座面板1。在该直流插座的插座面板1上,设置有直流输出接口2、状态指示灯3、第一快充接口4和第二快充接口5。

在图7所示的例子中,插座面板1提供结构支撑和密封绝缘功能,插座面板1上设置1个直流输出圆形接口,特征为:中间触点为正极、外圆为负极,额定电压48VDC输出,输出电压Uo的范围可设置,如满足最小输出电压Umin≤输出电压Uo≤最大输出电压Umax。插座面板1上可设置第二快充接口5如USB接口。插座面板1上可选设置指示灯功能如状态指示灯3,用于指示直流插座的直流输出接口2的工作状态:当直流插座的直流输出接口2接入负责且正常供电时,第一设定颜色灯(如绿灯)常亮。当直流插座的直流输出接口2空载无负载接入时,第二设定颜色灯(如黄灯)常亮。故障时,第三设定颜色灯(如红灯)闪烁。

当然,图7所示的插座面板1只是一种实施方式示例,面板上可具备多种形状、样式的接口输出。指示灯的状态指示,只作为一种展示形态,插座可以无指示灯功能,不影响使用和控制。

图8为直流插座转换单元的一实施例的结构示意图。如图8所示,在直流插座的插座面板1的内部,设置有直流插座转换单元。该直流插座转换单元,包括:直流输入接口6、DC/DC转换模块7、采集模块8(具体为直流输出接口的电压和电流的采集模块)、以及直流输出接口9。图8所示的直流输出接口9,与图7所示的直流输出接口2为同一接口。或者,图8所示的直流输出接口9,能够电连接至图7所示的直流输出接口2。

当然,DC/DC转换模块7,可以是单向DC/DC转换电路,也可以是双向DC/DC转换电路。这里DC/DC双向转换电路,指的是插座内置隔离电路的48V输出接口的电流可以双向流动。当接口接入的是用电负载时,输出电流是正向流动,为负载提供电能。当输出接口接入是电源或者电池等供能装置时,输出电流可以是反向流动,即48V通过DC/DC反向给高压侧400V供电。

图9为直流插座转换单元的一实施例的电路结构示意图。如图9所示,在直流插座转换单元中,直流输入接口6,包括:直流电压输入端子10,该直流电压输入端子10具体包括正电压Vin+输入端子和负电压Vin-输入端子。DC/DC转换模块7,包括:输入保护模块11、电容C1和DC/DC变换器。采集模块8,包括:采样电阻R0。直流输出接口9,包括:直流电压输出接口12。其中,DC/DC变换器,包括:开关Q1、开关Q2,电感L1,变压器T1,电容C2、电容C3,二极管D1、二极管D2。

在图9所示的例子中,直流插座转换单元,还包括:MCU控制模块13、供电模块14和接口检测模块15。

在图9所示的例子中,正电压Vin+输入端子,输入至输入保护模块11的第一连接端。负电压Vin-输入端子,输入至输入保护模块11的第二连接端。输入保护模块11的第三连接端,连接至电容C1的第一连接端。输入保护模块11的第四连接端,连接至电容C1的第二连接端。电容C1的第一连接端,连接至开关Q1的第一连接端。电容C1的第二连接端,连接至开关Q2的第二连接端。开关Q1的第二连接端,连接至开关Q2的第一连接端。开关Q1的第二连接端,经电感L1、变压器T1的原边绕组和电容C2后接地(具体是接电源地)。开关Q2的第二连接端接地。

变压器T1的副边绕组的第一连接端,连接至二极管D1的阳极。二极管D1的阴极,经电容C3后接地(具体是接信号地)。二极管D1的阴极,还作为电压输出端Vo+,连接至直流电压输出接口12的第一连接端。变压器T1的副边绕组的第二连接端,连接至二极管D2的阳极。二极管D2的阴极,连接至二极管D1的阴极。变压器T1的副边绕组的中心抽头接地(具体是接信号地)。变压器T1的副边绕组的中心抽头,还经采样电阻R0后连接至直流电压输出接口12的第二连接端。电压输出端Vo+处的信号、变压器T1的副边绕组的中心抽头处的信号(即采样电阻R0的第一连接端的信号)、以及采样电阻R0的第二连接端的信号,作为第一反馈信号(即反馈信号1),输入至MCU控制模块13的第一输入端。直流电压输出接口12的第一连接端,连接至接口检测模块15的第一输入端。直流电压输出接口12的第二连接端,连接至接口检测模块15的第二输入端。接口检测模块15的输出端,作为第二反馈信号(如反馈信号2),输入至MCU控制模块13的第二输入端。MCU控制模块13的第一输出端,连接至开关Q1的控制端,开关Q1的控制端与开关Q1的第二连接端相连。MCU控制模块13的第二输出端,连接至开关Q2的控制端,开关Q2的控制端与开关Q2的第二连接端相连。供电模块14的第一供电端,连接至MCU控制模块13的电源端。供电模块14的第二供电端,连接至接口检测模块14的电源端。

其中,反馈信号1主要有输出电压值、电流值,通过与MCU内部程序设定参考值对比,控制开关Q1、开关Q2的状态,实现减小、增大或稳定输出电压、电流值,实现对输出电压、电流的检测。反馈信号2主要是接口检测模块的信号反馈,如检测到的接口阻抗值大小、高低电平状态变化值,使MCU实时收集接口状态,以便改变控制。接口检测模块14可以是专用芯片或者检测电路,主要实现对接口正负极之间阻抗检测,将阻抗检测结果转换为电压信号反馈至MCU计算。内部电路可以由串联电阻、差分采样及运放电路构成。

所述直流插座的控制装置,包括:检测单元和控制单元。检测单元如采集模块8、接口检测模块15等,控制单元如MCU控制模块13。

其中,所述检测单元,被配置为检测所述直流输入接口的电参数,记为第一电参数,如利用直流输入接口检测电路检测所述第一电参数。检测所述直流输出接口的电参数,记为第二电参数,如利用直流输出接口检测电路检测所述第二电参数。并检测所述直流输出接口的阻抗参数,如利用阻抗检测电路检测所述直流输出接口的阻抗参数。

所述控制单元,被配置为根据所述直流输出接口的阻抗参数,确定所述直流输出接口是否有负载接入。

在一些实施方式中,所述直流输出接口的阻抗参数,包括:空载阻抗和当前阻抗。所述空载阻抗,是在所述直流输出接口的正负极间无负载接入时的阻抗。所述当前阻抗,是在当前实际测量到的所述直流输出接口的正负极间的阻抗。

所述述控制单元,根据所述直流输出接口的阻抗参数,确定所述直流输出接口是否有负载接入,包括:

所述控制单元,具体还被配置为确定所述空载阻抗与所述当前阻抗之间的阻抗差值。

所述控制单元,具体还被配置为若所述阻抗差值符合设定阻抗范围,则确定所述直流输出接口有负载接入。

具体地,分析负载接入状态,具体是:首先是通过阻抗检测电路计算得出接口阻抗的变化值ΔZ=Z0-Z,Z0是无负载接入时的正负极之间的阻抗,Z是实时检测值,ΔZ变化值判断出有负载接入接口。

例如:无负载接入时,Z0值是稳定的,当接口有外部电器负载接入时,Z0会变大或变小。比如接口接入电阻R1,此时接口阻抗值变为Z0与电阻R1的并联阻抗值为Z,ΔZ=|Z0-Z|,可以通过3次检测值对比判断是否有负载接入接口。当负载拔出接口时,输出电流减小为0,正负极之间阻抗检测值为Z0,判断此时无负载接入。其中,对于不同的负载,其Z0是不同的。但一般情况下,若ΔZ大于或等于Z0的5%,则认为是有负载接入的。

所述控制单元,还被配置为在确定所述直流输出接口有负载接入的情况下,根据所述第一电参数和所述第二电参数,控制所述DC/DC转换模块的驱动信号,以调节所述直流输出接口的输出电压的大小和变化时间,即调节所述直流输出接口的输出电压的大小、以及所述直流输出接口的输出电压的变化时间。

具体地,插座面板1内部设置DC/DC转换模块7,主要功能将高压侧供电,如375VDC/400VDC,隔离转换为低压48VDC。直流插座转换单元,采集直流输入接口、直流输出接口的电压、电流和阻抗等电参数,分析插座供电的状态,对输出电压的启动值和稳态电压值实现调节,实现插座输出接口直流电压柔性调节和安全稳定性,并提供过载、短路等保护功能。

在图9所示的例子中,直流插座转换单元的主要功能包括:可通过采样电路,采集直流输入接口、直流输出接口的电压、电流、功率、阻抗等参数,根据直流输入接口、直流输出接口的电压、电流、功率、阻抗等参数分析负载接入的状态。在有负载接入的情况下,通过对直流插座内部的供电电路的电量参数的检测,计算负载大小,调节输出直流电压的上升时间和大小。以及,可在设定范围内动态变化调节电压的值,实现负载对接口电压的响应调节。

其中,计算负载大小,调节输出直流电压的上升时间和大小,具体包括:当负载运行时,通过检测电压、电流大小计算负载功率值,通过功率值的大小和变化调节接口输出电压值。

图10为直流插座转换单元的一实施例的工作流程示意图。如图10所示,直流插座转换单元的工作流程,包括:

步骤1、输入电压开启。

步骤2、供电模块14工作。

步骤3、MCU控制模块13初始化,设置初始待机状态。

例如:待机状态设置,主要是MCU进入待机工作模式,辅助供电、各电压、电流采样模块反馈信号正常,接口检测模块正常,初始化完成后进入待机模式,此时开关信号无输出,接口输出电压为0,以减小电路和MCU的待机功耗。

步骤4、接口检测模块15,检测直流输出接口2的状态。

步骤5、判断直流输出接口2是否有负载接入:若是,则执行步骤6。否则,返回步骤3。

步骤6、MCU控制模块13输出驱动信号,控制直流插座转换单元的主回路工作,建立输出电压。

如图9和图10所示,在插座内部转换单元(即直流插座转换单元)中,在插座内部转换单元的输入侧,输入电压Vin优选采用直流电压,如375VDC或400VDC等,输入侧设置保护电路,如增加直流保险管作为输入保护模块11,或者增加二极管或整流桥或类似开关器件作为输入保护模块11实现输入电压反接保护,从而增加Vin直流供电母线的可靠性。插座内部转换单元优选采用高效率的DC/DC拓扑(即DC/DC转换模块07),如LLC、桥式电路等。

接口检测模块15,用于识别输出接口是否有负载接入,信号反馈给MCU进行判断和控制。具体地,在插座内部转换单元(即直流插座转换单元)中,在插座内部转换单元的输出侧,有直流插座的控制电路、电流检测电路、阻抗检测电路,用于判断输出接口是否接入负载。采样信号具有单独的反馈回路,优选采用光耦、隔离芯片电路等作为信号反馈1和信号反馈2的反馈回路。供电模块14主要功能是给MCU控制模块13和检测采样模块(即接口检测模块15)提供辅助供电。通过识别输出接口的状态、计算负载功率大小来调节输出电压Uo的值,实现不同工作模式,输出电压Uo可以在设定范围内自主调节,匹配不同负载大小,提高接口输出电压的稳定性。

其中,电压检测电路可以由正负极之间串联电阻分压采样实现,或者专用电压采样芯片模块等。将电压值转换为采样信号反馈到MCU。电流检测电路,可以由采样电阻R0或者电流传感器实现,将电流信号转换为电压信号反馈到MCU。阻抗检测电路可以是专用芯片或者检测电路,主要实现对接口正负极之间阻抗检测,将阻抗检测结果转换为电压信号反馈至MCU计算。内部电路可以由串联电阻、差分采样及运放电路构成。

本发明的方案,一种柔性直流供电插座的电路及其控制方法,通过采集直流输入接口、直流输出接口的电压、电流、功率、阻抗等参数,分析负载接入的状态,通过电路电量参数检测,计算负载大小,调节输出直流电压的上升时间和大小,并可在范围内动态变化调节电压的值,以调节不同的负载大小。这样,能够使直流插座的输出电压在范围内实现主动响应和柔性调节,有利于直流供电系统稳定性,解决了直流插座的电压不能主动响应和负载柔性调节的问题。

在一些实施方式中,所述第一电参数和所述第二电参数中的电参数,包括:电压和电流。

所述控制单元,根据所述第一电参数和所述第二电参数,控制所述DC/DC转换模块的驱动信号,以调节所述直流输出接口的输出电压的大小和变化时间,包括:轻载控制的过程,具体如下:

所述控制单元,具体还被配置为在确定所述直流输出接口有负载接入的情况下,在利用直流插座的输出电压对负载进行供电的情况下,控制所述DC/DC转换模块工作,使所述直流输出接口的电压在第一设定时刻上升至第一设定电压,以使所述负载启动。所述第一设定电压,大于最小设定电压、且小于所述直流输出接口的额定电压。

图11为直流插座转换单元中直流输出接口的一实施例的电压调节波形示意图。下面结合图11所示的例子,对本发明的方案中的直流插座,更具体是柔性直流供电插座在空载、轻载、正常负载和异常状态的输出电压的上升控制过程进行分情况说明。

第一种情况:空载模式下,直流插座处于待机状态,指示灯显示第二设定颜色灯(如黄灯),直流输出接口2的输出电压Uo为0V。

第二种情况:轻载模式,如图11所示,t0时刻直流输出接口2接入负载,接口检测模块15中的阻抗检测电路识别出接口阻抗变化值ΔZ,判断直流输出接口2已接入负载,DC/DC转换模块7工作,直流输出接口2的电压上升,t1时刻直流输出接口2的电压升高至第一设定电压U1,此时直流输出接口2的电压满足最小设定电压Umin<第一设定电压U1<额定输出电压Uo,负载启动。通过功率P的计算公式P=U*I,U为电压、I为电流,计算出负载的功率大小P1,当P1<0.2Po时,Po为额定功率,直流输出接口2的输出电压U1稳定运行。t0至t1满足500ms以内。t0为初始时刻,t1为第一设定时刻。

其中,轻载模式下,MCU设置输出电压值为U1,通过增加开关Q1、开关Q2管驱动信号的占空比或者改变工作频率,实时检测输出电压U与设定值U1比较,最终使输出电压从0上升至U1,并稳定输出。

在一些实施方式中,所述控制单元,根据所述第一电参数和所述第二电参数,控制所述DC/DC转换模块的驱动信号,以调节所述直流输出接口的输出电压的大小和变化时间,还包括:第一重载控制的过程,具体如下:

所述控制单元,具体还被配置为在所述直流输出接口的电压在第一设定时刻上升至第一设定电压、且所述负载启动的情况下,根据所述第二电参数中的电压和电流,确定所述负载的功率。

所述控制单元,具体还被配置为若所述负载的功率上升至大于或等于额定功率的设定系数倍、且小于或等于额定功率,则控制所述直流输出接口的电压在第二设定时刻上升至额定电压。

第三种情况:当负载的电流持续增加,若负载的功率大小P1满足:0.2Po≤P1≤Po,则直流输出接口2的输出电压增大,在t2时刻达到额定电压U0,并稳定运行。t1至t2,可设置1s之内完成调节。t2为第二设定时刻。

其中,负载功率达到设定范围值时,MCU设置输出电压值为U0,通过增加开关Q1、开关Q2驱动信号的占空比或者改变工作频率,实时检测输出电压U与设定值U0比较,最终使输出电压从U1上升至U0,并稳定输出。

在一些实施方式中,所述控制单元,根据所述第一电参数和所述第二电参数,控制所述DC/DC转换模块的驱动信号,以调节所述直流输出接口的输出电压的大小和变化时间,还包括:第二重载控制的过程,具体如下:

所述控制单元,具体还被配置为在所述直流输出接口的电压在第二设定时刻上升至额定电压的情况下,继续根据所述第二电参数中的电压和电流,确定所述负载的功率。

所述控制单元,具体还被配置为若所述负载的功率上升至大于额定功率、且小于或等于最大设定功率,则控制所述直流输出接口的电压在第三设定时刻上升至第二设定电压。所述第二设定电压,大于额定电压、且小于或等于最大设定电压。

第四种情况:当Po<P1≤Pmax,t3时刻直流输出接口2的输出电压提升至第二设定电压U2运行,满足Uo<U2≤Umax。t3为第三设定时刻。

其中,负载功率达到设定范围值时,MCU设置输出电压值为U2,通过再增加开关Q1、开关Q2驱动信号的占空比或者改变工作频率,实时检测输出电压U与设定值U2比较,最终使输出电压从U1上升至U2,并稳定输出。

其中,Umin可以选用36V,Umax可以选用53V。U1可以选择36~48V,优选为42V。U2可以选择48~53V,优选50V。

在一些实施方式中,所述控制单元,根据所述第一电参数和所述第二电参数,控制所述DC/DC转换模块的驱动信号,以调节所述直流输出接口的输出电压的大小和变化时间,还包括:第三重载控制的过程,具体如下:

所述控制单元,具体还被配置为在所述直流输出接口的电压在第三设定时刻上升至第二设定电压的情况下,继续根据所述第二电参数中的电压和电流,确定所述负载的功率。

所述控制单元,具体还被配置为若所述负载的功率上升至大于最大设定功率,则控制所述直流输出接口的电压减小,直至所述直流输出接口的电压减小至小于最小设定电压的情况下,控制所述直流输出接口的电压断开输出,并发起所述直流插座处于故障状态的提醒消息。

第五种情况:当负载的功率大小P1满足:负载功率P1超过插座设定保护值Pmax时,直流输出接口2的输出电压减小,当直流输出接口2的输出电压Uo<Umin时断开输出,同时插座指示灯第三设定颜色灯(如红灯)闪烁,标示故障状态。

其中,当负载功率超过保护值时,MCU输出控制信号减小占空比或增大频率,减小输出电压值。负载大小未改变,输出电压持续降低,直到输出断开为0,开关Q1、开关Q2不工作。

在本发明的方案中,柔性直流供电插座的输出电压或负载响应控制,具体是在直流输出接口2的输出电压稳定运行时,可通过直流输出接口2的输出电压的变化值传递柔性负载调节信号,实现直流插座负载响应的调节功能。例如:插座输出电压为Uo额定值时,输出负载功率为额定功率Po,此时插座接口输出电压降低为第一设定电压U1,相应的负载功率主动响应,将运行功率降低至第一设定功率P1,此时第一设定功率P1<额定功率Po。

当然,直流输出接口2的调节电参数,不限于电压的柔性调节,也可是输出电流大小调节。

在一些实施方式中,所述控制单元,根据所述第一电参数和所述第二电参数,控制所述DC/DC转换模块的驱动信号,以调节所述直流输出接口的输出电压的大小和变化时间,还包括:适配输入能力控制的过程,具体如下:

所述控制单元,具体还被配置为在所述直流输出接口的电压在第一设定时刻上升至第一设定电压、且所述负载启动的情况下,若所述第一电参数中的电压和/或电流减小,则适配减小所述直流输出接口输出的电压和/或电流。

在本发明的方案中,可通过检测插座电压、电流、功率的波形和/或数据,判断接口输出电压或电流值上升是否能跟随负载大小自动调节,如图11所示,稳态运行时是否具备电压/电流调节来传递负载响应信号的功能。具体判断过程如下:

第一步、首先,输出接口负载接入识别,通过接入和拔出负载,测试接口电压波形和数值。没有负载接入时,输出电压是为0或者很小的电压,当接入负载时,电压波形类似图11的上升波形,改变负载功率大小,输出端口电压值也会随着变化。

第二步、当稳定运行时,输入电压减小,输出电压也跟随减小,负载识别出电压变化,减小运行功率,实现直流电柔性调节响应。不同的在于,相关方案中的电源是输入电压在一定范围内变化时,输出电压是保持不变的或者是通过通信等其他方式实现输出电压的改变。而直流柔性调节电源根据母线电压的变化传递负载调节信号,使负载可以响应调节信号改变功率大小。

其中,减小输出电压,可以通过芯片控制,减小开关Q1、开关Q2的驱动信号的占比或者增大开关频率,减小输出电压值。

在本发明的方案中,通过采集接口两端阻抗等电参数,进行负载接入的判断,实现输出电压模式转换控制,减少直接接入产生的电流冲击。这样,可以有效减小负载接入插座产生的电流冲击,提高直流用电安全性和接口寿命。解决了直流插座负载接入电流冲击过大的问题,提高接口寿命和安全性。

采用本发明的技术方案,通过检测直流插座的插座接口中直流输出接口的电参数,该电参数包括电压、电流和阻抗,根据检测到的阻抗确定直流输出接口是否有负载接入。在有负载接入的情况下,根据检测到的电压和电流确定负载的功率,根据负载的功率建立直流插座的输出电压,并调节直流插座的输出电压的上升时间和大小,以在设定范围内对直流插座的输出电压进行动态调节,并利用直流插座的输出电压对负载进行供电。从而,通过根据直流插座的插座接口中直流输出接口的电参数,对直流插座的直流输出电参数进行动态调节,有利于提升直流插座供电的稳定性和可靠性。

根据本发明的实施例,还提供了对应于直流插座的控制装置的一种直流插座。该直流插座可以包括:以上所述的直流插座的控制装置。

由于本实施例的直流插座所实现的处理及功能基本相应于装置的实施例、原理和实例,故本实施例的描述中未详尽之处,可以参见前述实施例中的相关说明,在此不做赘述。

采用本发明的技术方案,通过检测直流插座的插座接口中直流输出接口的电参数,该电参数包括电压、电流和阻抗,根据检测到的阻抗确定直流输出接口是否有负载接入。在有负载接入的情况下,根据检测到的电压和电流确定负载的功率,根据负载的功率建立直流插座的输出电压,并调节直流插座的输出电压的上升时间和大小,以在设定范围内对直流插座的输出电压进行动态调节,并利用直流插座的输出电压对负载进行供电,可以有效减小负载接入插座产生的电流冲击,提高直流用电安全性和接口寿命。

根据本发明的实施例,还提供了对应于直流插座的一种直流插座的控制方法,如图2所示本发明的方法的一实施例的流程示意图。所述直流插座,包括:直流输入接口、DC/DC转换模块和直流输出接口。直流输入接口如直流输入接口6,DC/DC转换模块如DC/DC转换模块7,直流输出接口如直流输出接口2、直流输出接口9等。所述DC/DC转换模块,能够对自所述直流输入接口输入的第一直流电进行DC/DC转换,并将转换得到的第二直流电自所述直流输出接口输出。

图7为直流插座的一实施例的结构示意图。如图7所示,直流插座,包括:插座面板1。在该直流插座的插座面板1上,设置有直流输出接口2、状态指示灯3、第一快充接口4和第二快充接口5。

在图7所示的例子中,插座面板1提供结构支撑和密封绝缘功能,插座面板1上设置1个直流输出圆形接口,特征为:中间触点为正极、外圆为负极,额定电压48VDC输出,输出电压Uo的范围可设置,如满足最小输出电压Umin≤输出电压Uo≤最大输出电压Umax。插座面板1上可设置第二快充接口5如USB接口。插座面板1上可选设置指示灯功能如状态指示灯3,用于指示直流插座的直流输出接口2的工作状态:当直流插座的直流输出接口2接入负责且正常供电时,第一设定颜色灯(如绿灯)常亮。当直流插座的直流输出接口2空载无负载接入时,第二设定颜色灯(如黄灯)常亮。故障时,第三设定颜色灯(如红灯)闪烁。

当然,图7所示的插座面板1只是一种实施方式示例,面板上可具备多种形状、样式的接口输出。指示灯的状态指示,只作为一种展示形态,插座可以无指示灯功能,不影响使用和控制。

图8为直流插座转换单元的一实施例的结构示意图。如图8所示,在直流插座的插座面板1的内部,设置有直流插座转换单元。该直流插座转换单元,包括:直流输入接口6、DC/DC转换模块7、采集模块8(具体为直流输出接口的电压和电流的采集模块)、以及直流输出接口9。图8所示的直流输出接口9,与图7所示的直流输出接口2为同一接口。或者,图8所示的直流输出接口9,能够电连接至图7所示的直流输出接口2。

当然,DC/DC转换模块7,可以是单向DC/DC转换电路,也可以是双向DC/DC转换电路。这里DC/DC双向转换电路,指的是插座内置隔离电路的48V输出接口的电流可以双向流动。当接口接入的是用电负载时,输出电流是正向流动,为负载提供电能。当输出接口接入是电源或者电池等供能方法时,输出电流可以是反向流动,即48V通过DC/DC反向给高压侧400V供电。

图9为直流插座转换单元的一实施例的电路结构示意图。如图9所示,在直流插座转换单元中,直流输入接口6,包括:直流电压输入端子10,该直流电压输入端子10具体包括正电压Vin+输入端子和负电压Vin-输入端子。DC/DC转换模块7,包括:输入保护模块11、电容C1和DC/DC变换器。采集模块8,包括:采样电阻R0。直流输出接口9,包括:直流电压输出接口12。其中,DC/DC变换器,包括:开关Q1、开关Q2,电感L1,变压器T1,电容C2、电容C3,二极管D1、二极管D2。

在图9所示的例子中,直流插座转换单元,还包括:MCU控制模块13、供电模块14和接口检测模块15。

在图9所示的例子中,正电压Vin+输入端子,输入至输入保护模块11的第一连接端。负电压Vin-输入端子,输入至输入保护模块11的第二连接端。输入保护模块11的第三连接端,连接至电容C1的第一连接端。输入保护模块11的第四连接端,连接至电容C1的第二连接端。电容C1的第一连接端,连接至开关Q1的第一连接端。电容C1的第二连接端,连接至开关Q2的第二连接端。开关Q1的第二连接端,连接至开关Q2的第一连接端。开关Q1的第二连接端,经电感L1、变压器T1的原边绕组和电容C2后接地(具体是接电源地)。开关Q2的第二连接端接地。

变压器T1的副边绕组的第一连接端,连接至二极管D1的阳极。二极管D1的阴极,经电容C3后接地(具体是接信号地)。二极管D1的阴极,还作为电压输出端Vo+,连接至直流电压输出接口12的第一连接端。变压器T1的副边绕组的第二连接端,连接至二极管D2的阳极。二极管D2的阴极,连接至二极管D1的阴极。变压器T1的副边绕组的中心抽头接地(具体是接信号地)。变压器T1的副边绕组的中心抽头,还经采样电阻R0后连接至直流电压输出接口12的第二连接端。电压输出端Vo+处的信号、变压器T1的副边绕组的中心抽头处的信号(即采样电阻R0的第一连接端的信号)、以及采样电阻R0的第二连接端的信号,作为第一反馈信号(即反馈信号1),输入至MCU控制模块13的第一输入端。直流电压输出接口12的第一连接端,连接至接口检测模块15的第一输入端。直流电压输出接口12的第二连接端,连接至接口检测模块15的第二输入端。接口检测模块15的输出端,作为第二反馈信号(如反馈信号2),输入至MCU控制模块13的第二输入端。MCU控制模块13的第一输出端,连接至开关Q1的控制端,开关Q1的控制端与开关Q1的第二连接端相连。MCU控制模块13的第二输出端,连接至开关Q2的控制端,开关Q2的控制端与开关Q2的第二连接端相连。供电模块14的第一供电端,连接至MCU控制模块13的电源端。供电模块14的第二供电端,连接至接口检测模块14的电源端。

所述直流插座的控制方法,包括:步骤S110至步骤S130。

在步骤S110处,检测所述直流输入接口的电参数,记为第一电参数,如利用直流输入接口检测电路检测所述第一电参数。检测所述直流输出接口的电参数,记为第二电参数,如利用直流输出接口检测电路检测所述第二电参数。并检测所述直流输出接口的阻抗参数,如利用阻抗检测电路检测所述直流输出接口的阻抗参数。

在步骤S120处,根据所述直流输出接口的阻抗参数,确定所述直流输出接口是否有负载接入。

在一些实施方式中,所述直流输出接口的阻抗参数,包括:空载阻抗和当前阻抗。所述空载阻抗,是在所述直流输出接口的正负极间无负载接入时的阻抗。所述当前阻抗,是在当前实际测量到的所述直流输出接口的正负极间的阻抗。

步骤S120中根据所述直流输出接口的阻抗参数,确定所述直流输出接口是否有负载接入的具体过程,可以参见以下示例性说明。

下面结合图3所示本发明的方法中确定直流输出接口是否有负载接入的一实施例流程示意图,进一步说明步骤S120中确定直流输出接口是否有负载接入的具体过程,包括:步骤S210和步骤S220。

步骤S210,确定所述空载阻抗与所述当前阻抗之间的阻抗差值。

步骤S220,若所述阻抗差值符合设定阻抗范围,则确定所述直流输出接口有负载接入。

分析负载接入状态,具体是:首先是通过阻抗检测电路计算得出接口阻抗的变化值ΔZ=Z0-Z,Z0是无负载接入时的正负极之间的阻抗,Z是实时检测值,ΔZ变化值判断出有负载接入接口。

例如:无负载接入时,Z0值是稳定的,当接口有外部电器负载接入时,Z0会变大或变小。比如接口接入电阻R1,此时接口阻抗值变为Z0与电阻R1的并联阻抗值为Z,ΔZ=|Z0-Z|,可以通过3次检测值对比判断是否有负载接入接口。当负载拔出接口时,输出电流减小为0,正负极之间阻抗检测值为Z0,判断此时无负载接入。其中,对于不同的负载,其Z0是不同的。但一般情况下,若ΔZ大于或等于Z0的5%,则认为是有负载接入的。

在步骤S130处,在确定所述直流输出接口有负载接入的情况下,根据所述第一电参数和所述第二电参数,控制所述DC/DC转换模块的驱动信号,以调节所述直流输出接口的输出电压的大小和变化时间,即调节所述直流输出接口的输出电压的大小、以及所述直流输出接口的输出电压的变化时间。

具体地,插座面板1内部设置DC/DC转换模块7,主要功能将高压侧供电,如375VDC/400VDC,隔离转换为低压48VDC。直流插座转换单元,采集直流输入接口、直流输出接口的电压、电流和阻抗等电参数,分析插座供电的状态,对输出电压的启动值和稳态电压值实现调节,实现插座输出接口直流电压柔性调节和安全稳定性,并提供过载、短路等保护功能。

在图9所示的例子中,直流插座转换单元的主要功能包括:可通过采样电路,采集直流输入接口、直流输出接口的电压、电流、功率、阻抗等参数,根据直流输入接口、直流输出接口的电压、电流、功率、阻抗等参数分析负载接入的状态。在有负载接入的情况下,通过对直流插座内部的供电电路的电量参数的检测,计算负载大小,调节输出直流电压的上升时间和大小。以及,可在设定范围内动态变化调节电压的值,实现负载对接口电压的响应调节。

其中,计算负载大小,调节输出直流电压的上升时间和大小,具体包括:当负载运行时,通过检测电压、电流大小计算负载功率值,通过功率值的大小和变化调节接口输出电压值。

图10为直流插座转换单元的一实施例的工作流程示意图。如图10所示,直流插座转换单元的工作流程,包括:

步骤1、输入电压开启。

步骤2、供电模块14工作。

步骤3、MCU控制模块13初始化,设置初始待机状态。

步骤4、接口检测模块15,检测直流输出接口2的状态。

步骤5、判断直流输出接口2是否有负载接入:若是,则执行步骤6。否则,返回步骤3。

步骤6、MCU控制模块13输出驱动信号,控制直流插座转换单元的主回路工作,建立输出电压。

如图9和图10所示,在插座内部转换单元(即直流插座转换单元)中,在插座内部转换单元的输入侧,输入电压Vin优选采用直流电压,如375VDC或400VDC等,输入侧设置保护电路,如增加直流保险管作为输入保护模块11,或者增加二极管或整流桥或类似开关器件作为输入保护模块11实现输入电压反接保护,从而增加Vin直流供电母线的可靠性。插座内部转换单元优选采用高效率的DC/DC拓扑(即DC/DC转换模块07),如LLC、桥式电路等。

接口检测模块15,用于识别输出接口是否有负载接入,信号反馈给MCU进行判断和控制。具体地,在插座内部转换单元(即直流插座转换单元)中,在插座内部转换单元的输出侧,有直流插座的控制电路、电流检测电路、阻抗检测电路,用于判断输出接口是否接入负载。采样信号具有单独的反馈回路,优选采用光耦、隔离芯片电路等作为信号反馈1和信号反馈2的反馈回路。供电模块14主要功能是给MCU控制模块13和检测采样模块(即接口检测模块15)提供辅助供电。通过识别输出接口的状态、计算负载功率大小来调节输出电压Uo的值,实现不同工作模式,输出电压Uo可以在设定范围内自主调节,匹配不同负载大小,提高接口输出电压的稳定性。

本发明的方案,一种柔性直流供电插座的电路及其控制方法,通过采集直流输入接口、直流输出接口的电压、电流、功率、阻抗等参数,分析负载接入的状态,通过电路电量参数检测,计算负载大小,调节输出直流电压的上升时间和大小,并可在范围内动态变化调节电压的值,以调节不同的负载大小。这样,能够使直流插座的输出电压在范围内实现主动响应和柔性调节,有利于直流供电系统稳定性,解决了直流插座的电压不能主动响应和负载柔性调节的问题。

在一些实施方式中,所述第一电参数和所述第二电参数中的电参数,包括:电压和电流。

步骤S130中根据所述第一电参数和所述第二电参数,控制所述DC/DC转换模块的驱动信号,以调节所述直流输出接口的输出电压的大小和变化时间,包括:轻载控制的过程,具体包括:在确定所述直流输出接口有负载接入的情况下,在利用直流插座的输出电压对负载进行供电的情况下,控制所述DC/DC转换模块工作,使所述直流输出接口的电压在第一设定时刻上升至第一设定电压,以使所述负载启动。所述第一设定电压,大于最小设定电压、且小于所述直流输出接口的额定电压。

图11为直流插座转换单元中直流输出接口的一实施例的电压调节波形示意图。下面结合图11所示的例子,对本发明的方案中的直流插座,更具体是柔性直流供电插座在空载、轻载、正常负载和异常状态的输出电压的上升控制过程进行分情况说明。

第一种情况:空载模式下,直流插座处于待机状态,指示灯显示第二设定颜色灯(如黄灯),直流输出接口2的输出电压Uo为0V。

第二种情况:轻载模式,如图11所示,t0时刻直流输出接口2接入负载,接口检测模块15中的阻抗检测电路识别出接口阻抗变化值ΔZ,判断直流输出接口2已接入负载,DC/DC转换模块7工作,直流输出接口2的电压上升,t1时刻直流输出接口2的电压升高至第一设定电压U1,此时直流输出接口2的电压满足最小设定电压Umin<第一设定电压U1<额定输出电压Uo,负载启动。通过功率P的计算公式P=U*I,U为电压、I为电流,计算出负载的功率大小P1,当P1<0.2Po时,Po为额定功率,直流输出接口2的输出电压U1稳定运行。t0至t1满足500ms以内。t0为初始时刻,t1为第一设定时刻。

在一些实施方式中,步骤130中根据所述第一电参数和所述第二电参数,控制所述DC/DC转换模块的驱动信号,以调节所述直流输出接口的输出电压的大小和变化时间,还包括:第一重载控制的过程。

下面结合图4所示本发明的方法中第一重载控制的一实施例流程示意图,进一步说明第一重载控制的具体过程,可以包括:步骤S310至步骤S320。

步骤S310,在所述直流输出接口的电压在第一设定时刻上升至第一设定电压、且所述负载启动的情况下,根据所述第二电参数中的电压和电流,确定所述负载的功率。

步骤S320,若所述负载的功率上升至大于或等于额定功率的设定系数倍、且小于或等于额定功率,则控制所述直流输出接口的电压在第二设定时刻上升至额定电压。

第三种情况:当负载的电流持续增加,若负载的功率大小P1满足:0.2Po≤P1≤Po,则直流输出接口2的输出电压增大,在t2时刻达到额定电压U0,并稳定运行。t1至t2,可设置1s之内完成调节。t2为第二设定时刻。

在一些实施方式中,步骤130中根据所述第一电参数和所述第二电参数,控制所述DC/DC转换模块的驱动信号,以调节所述直流输出接口的输出电压的大小和变化时间,还包括:第二重载控制的过程。

下面结合图5所示本发明的方法中第二重载控制的一实施例流程示意图,进一步说明第二重载控制的具体过程,可以包括:步骤S410至步骤S420。

步骤S410,在所述直流输出接口的电压在第二设定时刻上升至额定电压的情况下,继续根据所述第二电参数中的电压和电流,确定所述负载的功率。

步骤S420,若所述负载的功率上升至大于额定功率、且小于或等于最大设定功率,则控制所述直流输出接口的电压在第三设定时刻上升至第二设定电压。所述第二设定电压,大于额定电压、且小于或等于最大设定电压。

第四种情况:当Po<P1≤Pmax,t3时刻直流输出接口2的输出电压提升至第二设定电压U2运行,满足Uo<U2≤Umax。t3为第三设定时刻。

其中,Umin可以选用36V,Umax可以选用53V。U1可以选择36~48V,优选为42V。U2可以选择48~53V,优选50V。

在一些实施方式中,步骤130中根据所述第一电参数和所述第二电参数,控制所述DC/DC转换模块的驱动信号,以调节所述直流输出接口的输出电压的大小和变化时间,还包括:第三重载控制的过程。

下面结合图6所示本发明的方法中第三重载控制的一实施例流程示意图,进一步说明第三重载控制的具体过程,可以包括:步骤S510至步骤S520。

步骤S510,在所述直流输出接口的电压在第三设定时刻上升至第二设定电压的情况下,继续根据所述第二电参数中的电压和电流,确定所述负载的功率。

步骤S520,若所述负载的功率上升至大于最大设定功率,则控制所述直流输出接口的电压减小,直至所述直流输出接口的电压减小至小于最小设定电压的情况下,控制所述直流输出接口的电压断开输出,并发起所述直流插座处于故障状态的提醒消息。

第五种情况:当负载的功率大小P1满足:负载功率P1超过插座设定保护值Pmax时,直流输出接口2的输出电压减小,当直流输出接口2的输出电压Uo<Umin时断开输出,同时插座指示灯第三设定颜色灯(如红灯)闪烁,标示故障状态。

在本发明的方案中,柔性直流供电插座的输出电压或负载响应控制,具体是在直流输出接口2的输出电压稳定运行时,可通过直流输出接口2的输出电压的变化值传递柔性负载调节信号,实现直流插座负载响应的调节功能。例如:插座输出电压为Uo额定值时,输出负载功率为额定功率Po,此时插座接口输出电压降低为第一设定电压U1,相应的负载功率主动响应,将运行功率降低至第一设定功率P1,此时第一设定功率P1<额定功率Po。

当然,直流输出接口2的调节电参数,不限于电压的柔性调节,也可是输出电流大小调节。

在一些实施方式中,步骤130中根据所述第一电参数和所述第二电参数,控制所述DC/DC转换模块的驱动信号,以调节所述直流输出接口的输出电压的大小和变化时间,还包括:适配输入能力控制的过程,具体包括:在所述直流输出接口的电压在第一设定时刻上升至第一设定电压、且所述负载启动的情况下,若所述第一电参数中的电压和/或电流减小,则适配减小所述直流输出接口输出的电压和/或电流。

在本发明的方案中,可通过检测插座电压、电流、功率的波形和/或数据,判断接口输出电压或电流值上升是否能跟随负载大小自动调节,如图11所示,稳态运行时是否具备电压/电流调节来传递负载响应信号的功能。具体判断过程如下:

第一步、首先,输出接口负载接入识别,通过接入和拔出负载,测试接口电压波形和数值。没有负载接入时,输出电压是为0或者很小的电压,当接入负载时,电压波形类似图11的上升波形,改变负载功率大小,输出端口电压值也会随着变化。

第二步、当稳定运行时,输入电压减小,输出电压也跟随减小,负载识别出电压变化,减小运行功率,实现直流电柔性调节响应。不同的在于,相关方案中的电源是输入电压在一定范围内变化时,输出电压是保持不变的或者是通过通信等其他方式实现输出电压的改变。而直流柔性调节电源根据母线电压的变化传递负载调节信号,使负载可以响应调节信号改变功率大小。

在本发明的方案中,通过采集接口两端阻抗等电参数,进行负载接入的判断,实现输出电压模式转换控制,减少直接接入产生的电流冲击。这样,可以有效减小负载接入插座产生的电流冲击,提高直流用电安全性和接口寿命。解决了直流插座负载接入电流冲击过大的问题,提高接口寿命和安全性。

由于本实施例的方法所实现的处理及功能基本相应于前述直流插座的实施例、原理和实例,故本实施例的描述中未详尽之处,可以参见前述实施例中的相关说明,在此不做赘述。

采用本实施例的技术方案,通过检测直流插座的插座接口中直流输出接口的电参数,该电参数包括电压、电流和阻抗,根据检测到的阻抗确定直流输出接口是否有负载接入;在有负载接入的情况下,根据检测到的电压和电流确定负载的功率,根据负载的功率建立直流插座的输出电压,并调节直流插座的输出电压的上升时间和大小,以在设定范围内对直流插座的输出电压进行动态调节,并利用直流插座的输出电压对负载进行供电,能够使直流插座的输出电压在范围内实现主动响应和柔性调节,有利于直流供电系统稳定性。

综上,本领域技术人员容易理解的是,在不冲突的前提下,上述各有利方式可以自由地组合、叠加。

以上所述仅为本发明的实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的权利要求范围之内。

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