一种多路输出的电源系统及其构建和控制方法_2

文档序号:9550392阅读:来源:国知局
元(SCU)的对下通信接口(SCComPort);所述的切换模块单元(QMU)的N个输出接口(QMVoS)分别——对应地连接到系统的N组输出分路(PBS),即输出接口 1 (QMVol)连接到第1输出分路(PB1),输出接口 2(QMVo2)连接到第2输出分路(PB2),以此类推,输出接口N (QMVoN)连接到第N输出分路(PBN),所述的切换模块单元(QMU)的控制接口(QMctrPort)通过切换控制总线(QCBus)连接到系统控制单元(SOT)的切换控制接口(SCQMCPort);
[0031]所述的通信识别单元(ComIDU)的识别接口(ComlDPort)分别——对应地连接到对应的电源模块单元(PMU)的控制接口(PMCtrPort)中的识别接口(PMIDPort);所述的通信识别单元(ComIDU)通过硬件设定识别标记,通过识别接口(ComlDPort)传送到对应的电源模块单元(PMU),设定识别标记的方法为:(A)所有通信识别单元(ComIDU)的识别标记各不相同;(B)识别标记为所述的电源系统正常工作前预先设定;所述的电源模块单元(PMU)将对应的通信识别单元(ComIDU)的识别标记转换为识别号ID,使对应的电源模块单元(PMU)的通信接口(PMComPort)收发信息时具有唯一的标识号;并且所有标识号ID都设置在系统控制单元(S⑶)中;
[0032]所述的电源模块单元(PMU)根据系统控制单元(SCU)发送给该识别号ID的控制信息将输入电压SVin变换为需要的电压、电流或功率,并从输出接口(PMVoPort)输出;
[0033]所述的通信识别单元(ComIDU)通过硬件设定识别信息,通过识别接口(ComlDPort)传送到对应的电源模块单元(PMU),使对应的电源模块单元(PMU)的通信接口(PMComPort)收发信息时具有唯一的标识号;设定识别标记的方法为:(A)所有通信识别单元(ComIDU)的识别标记各不相同;(B)识别标记为所述的电源系统正常工作前预先设定;
[0034]所述的电源切换模块单元(QMU)包括可控切换开关及相应的控制部件;所述的可控切换开关连接于所述的输入接口(QMVinPort)和所述的输出接口(QMVos)之间,所述的控制部件从控制接口(QMctrPort)接收控制信号,控制所述的可控切换开关把从输入接口(QMVinPort)输入的信号切换到所需要的输出接口(QMVoS);
[0035]所述的系统控制单元(SCU)的根据所述的N组输出分路(PBS)所需要的电压、电流或功率,将K个电源模块单元基础组(PMUZ)整组分配到相应的输出分路(PBS),并控制与K个基础组(PMUZ)对应连接的切换模块单元(QMU)切换到该输出分路,具体控制方法为:
[0036](1)所述的系统控制单元(SCU)在所述的电源系统正常工作前设置K个电源模块单元基础组(PMUZ)所包括的电源模块单元(PMU)的识别号ID,标识K个切换模块单元(QMU)和K个电源模块单元基础组(PMUZ),并预先设置切换模块单元(QMU)的标识与电源模块单元(PMU)的基础组(PMUZ)标识之间的对应关系;
[0037](2)计算所述的N组输出分路(PBS)所需要的电流或功率,根据计算结果以及可用电源模块单元(PMU)的输出电流或输出功率,把K个电源模块单元基础组(PMUZ)分成N个匹配组(PT),Nf匹配组(PT)与N个输出分路(PBS) —一对应;与K个电源模块单元基础组(PMUZ)相对应的切换模块单元(QMU)也与N个输出分路(PBS)相对应;电源模块单元(PMU)的识别号ID所属的电源模块单元基础组(PMUZ)所对应的输出分路(PBS)即为该电源模块单元(PMU)对应的输出分路(PBS),从而得到各输出分路(PBS)所对应的所有电源模块单元(PMU)的识别号ID ;分匹配组(PT)的方法为:每个电源模块单元基础组(PMUZ)最多分到一个匹配组(PT)中,可以不分在任何匹配组(PT)中,每个匹配组(PT)中电源模块单元基础组(PMUZ)的数量为0到N个;
[0038](3)对每一个输出分路(PBS),根据输出分路(PBS)的要求,基于相应的匹配组(PT)的所有电源模块单元(PMU)的识别号ID,把电压、电流或功率的控制要求发送到相应的匹配组(PT)对应的所有电源模块单元(PMU);
[0039](4)根据切换模块单元(QMU)与输出分路(PS)的对应关系,通过切换控制总线(QCBus)向切换模块单元(QMU)发出控制信号,把与该输出分路(PBS)对应的切换模块单元(QMU)都切换到对应的输出分路(PBS);
[0040](5)当所述的输出分路(PBS)的要求改变时,从步骤(2)重新开始同样的控制方法。其中⑶和⑷的顺序可根据控制要求调换。
[0041]技术方案6在技术方案5的基础上,所述的多路输出电源系统的输入源为单相交流电或三相交流电或直流电,输出为直流电,所述的多路输出电源系统还包括机架,所述的电源模块单元(PMU)为模块化电源变换器,安装在机架上;所述的电源模块单元(PMU)的输入接口(PMVinPort)、输出接口(PMVoPort)、控制接口(PMCtrPort)为连接插头或插座,机架的对应位置安装相应的模块化电源变换器的连接插头或插座对插的连接插座或插头,使模块化电源变换器具有带电插拔功能,所述的通信识别单元(ComIDU)与所述的模块化电源变换器分离并安装在机架上。
[0042]技术方案7是在技术方案5或6的基础上的多路输出电源系统,所述的电源模块单元(PMU)的控制接口(PMCtrPort)中的通信接口(PMComPort)、系统控制单元(SCU)的对下通信接口(SCComPort)为RS485通信接口,所述的电源模块单元(PMU)的识别号ID为RS485通信地址。
[0043]技术方案8是在技术方案7的基础上的一种多路输出电源系统,所述的K个电源模块单元基础组(PMUZ)所包括的电源模块单元(PMU)的数量为1或2,且至少有一个电源模块单元基础组(PMUZ)包括的电源模块单元(PMU)的数量为2。
[0044]技术方案9是在技术方案7基础上的多路输出电源系统,所述的多路输出电源系统的输入源为交流电,输出为直流电,所述的N组输出分路(PBS)用于N组相互独立的电池充电;
[0045]技术方案10是在技术方案5基础上的多路输出电源系统,所述的切换模块单元(QMU)的控制接口(QMctrPort)、系统控制单元(SOT)的切换控制接口(SCQMCPort)为RS485通信接口。
[0046]本发明的技术方案实现了多路输出的电源模块单元(PMU)的共享与复用,显著地降低了系统成本,提高了系统的可用度和可靠性,同时便于对系统的集中控制,操作方便。
【附图说明】
[0047]图1是一种【背景技术】的示意图。
[0048]图2是本发明第一实施例的示意图。
[0049]图3是本发明第二实施例的切换模块单元(QMU)的示意图。
[0050]图4是本发明第三实施例的切换模块单元(QMU)的示意图。
[0051]图5是本发明第四实施例的通信识别单元(ComIDU)的示意图。
[0052]图6是本发明第五实施例的示意图。
[0053]图7是本发明第五实施例的电源模块单元(PMU)的结构示意图。
【具体实施方式】
[0054]本发明第一实施例的原理框图如图2所示。图2组成N路输出的电源系统。电源系统包括6个电源模块单元(PMU),分成3个电源模块单元基础组(PMUZ),第一个电源模块单元基础组(PMUZ)包括1#电源模块单元(PMU),第二个电源模块单元基础组(PMUZ)包括2#和3#电源模块单元(PMU),第三个电源模块单元基础组(PMUZ)包括4#、5#、6#电源模块单元(PMU)。电源系统还包括3个切换模块单元(QMU)、一个系统控制单元(SOT)、N组输出分路(PBS),N组输出分路(PBS)即PB1、PB2、...、PBN共N组。电源系统还包括切换控制总线(QCBus)和通信总线(SComBus)。
[0055]可以根据输出分路(PBS)的多少、功率分配要求、电源模块单元(PMU)的最大输出功率等条件灵活地设计电源模块单元基础组(PMUZ)。比如,输出分路(PBS)为2个,两路同时需要的最大功率为40KW和20KW,6个电源模块单元(PMU)的功率都是10KW,则可以分成3个电源模块单元(PMU)的基础组,每组为2个电源模块单元(PMU)。再比如,输出分路(PBS)为2个,两路同时需要的最大功率为50KW和10KW,6个电源模块单元(PMU)的功率都是10KW,则可以分成3个电源模块单元基础组(PMUZ),每组为分别为1个、2个、3个电源模块单元(PMU)。
[0056]6个电源模块单元(PMU)的输入来自电源系统的输入,通过输入接口(PMVinPort)连接到系统输入(SVin),通常系统输入到电源模块单元输入之间还连接有保护电路或其它配电电路,这些连接不影响本发明的工作原理及使用。系统输入(SVin)可以是单相交流输入,也可以是三相交流输入,也可以是直流输入,也可以混合输入;可以是同一路输入,电源模块单元(PMU)的输入接口(PMVinPort)连接在一起;也可以是多路输入,不同电源模块单元(PMU)的输入接口(PMVinPort)连接到不同路输入上。输入连接的变化不影响本发明的使用。
[0057]每一个电源模块单元(PMU)基础组(PMUZ)对应一个切换模块单元(QMU),第1个基础组(PMUZ)与1#切换模块单元(QMU)对应,第2个基础组(PMUZ)与2#切换模块单元(QMU)对应,第3个基础组(PMUZ)与3#切换模块单元(QMU)对应。
[0058]第1个电源模块单元基础组(PMUZ)包括1#电源模块单元(PMU),1#电源模块单元(PMU)的输出端口(PMVoPort)连接到1#切换模块单元(QMU)的输入端口(QMVinPort);第2个电源模块单元基础组(PMUZ)包括2#、3#电源模块单元(PMU),这2个电源模块单元(PMU)的输出端口(PMVoPort)都连接到2#切换模块单元(QMU)的输入端口(QMVinPort);第3个电源模块单元基础组(PMUZ)包括4#、5#、6#电源模块单元(PMU),这3个电源模块单元(PMU)的输出端口(PMVoPort)都连接到3#切换模块单元(QMU)的输入端口(QMVinPort)。
[0059]每个电源模块单元(PMU)都有一个通信识别单元(ComIDU)相对应,1#电源模块单元(PMU)对应1#通信识别单元(ComIDU),2#电源模块单元(PMU)对应2#通信识别单元(ComIDU),以此类推,6#电源模块单元(PMU)对应6#通信识别单元(ComIDU)。每个电源模块单元(PMU)的控制接口(PMCtrPort)包括通信接口(PMComPort)和识别接口(PMIDPort),识别接口(PMIDPort)连接到对应的通信识别单元(ComIDU)的识别接口(ComlDPort);通信接口(PMComPort)连接到通信总线(SComBus),实现与系统控制单元(SCU)的通信,也可以实现与电源模块单元(PMU)之间的通信。
[0060]切换模块单元(QMU)包括输入接口(QMVinPort)、输出接口(QMVoS)和控制接口(QMctrPort)。输出接口包括QMVol、QMVo2、…、QMVoN共N个,——对应地连接到N个输出分路,即QMVol连接到第一输出分路PBl,QMVo2连接到第二输出分路PB2,以此类推,QMVoN连接到第N输出分路PBN。切换模块单元(QMU)包括可控切换开关及其控制部件,可控切换开关连接于输入端口(QMVinPort)和N个输出端口之间。继电器、接触器、半导体开关部件等可控开关都可以作为可控切换开关。可控切换开关的控制部件从切换模块单元(QMU)的控制接口(QMctrPort)接受控制信号,控制可控切换开关把连接到输入接口(QMVinPort)的输入信号切换
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