[发明专利]节能的模块化高压直流电源系统

说明书

技术领域

本发明涉及电源系统领域，尤其涉及一种节能的模块化高压直流(HVDC)电 源系统。

背景技术

随着通信、互联网、金融、电子政务、办公自动化、工业控制自动化等行业IT 网络的建设和发展，为这些服务提供的运营支撑的设备一旦中断运行，将带来巨大 的经济损失，为这些设备提供可靠供电保障凸显重要。同时随着用电设备的增多， 对电力供应量也越来越多，高效节能成为电源的重要指标。

传统交流UPS(Uninterruptible Power Systems，不间断电源)供电结构存在可 靠性相对低的逆变器环节瓶颈。传统的交流UPS供电体制由于输出的是交流电，在 输入交流电源市电异常时，需要将后备电池通过UPS中的逆变器将电池直流电逆变 成交流电才能供电给负载。逆变器是UPS中成本较高、可靠性相对低的部件，其故 障具有突发性和不可预测性。而后备蓄电池的故障具有渐变性和可预知性。因此UPS 中较稳定的蓄电池通过串联故障不可预测逆变器后使UPS系统存在突然故障的可 能性增大。

业界也推出了采用高频PWM(脉宽调制)技术模块化高压直流电源，对于这种电 源，大负载率(输出率)时效率比较高，一般可以达到90％左右。但是在输出率偏低 的情况下，由于整流器模块内功率器件的固有损耗，其效率并不高。往往少数几个 整流器模块可以完成的系统任务，由系统中全部模块并联来完成，造成系统效率降 低。输出从0到100％输出电流的变化区间内，典型的整流器模块的“输出率-效率” 曲线大致如附图1所示。

从附图1中可以看出，整流器模块在输出电流30％以下时，整流器模块的效率 比较低。而且输出电流越小，效率越低。因此使整流器模块工作在额定电流的40％ 以上时，整流器模块的效率比较高。但是整流器模块的持续工作电流超过90％时， 系统的可靠性将降低。因此通过控制技术让功率模块工作在输出电流40％～90％范 围既能保证系统有一定的冗余，又能工作在较高的效率范围。

用户从电源系统可用性以及以后扩容或者别的原因考虑，电源系统配置的整流 器模块数量较多而实际输出率可能很小，或者输出率存在时大时小现象。如果系统 中所有整流器模块一直长期工作，势必造成电源系统较长时间工作在低负载、低效 率的状态下。

但是由于用户投资、规划以及不同的场所对系统的可用性要求不全相同等原因， 往往造成HVDC电源系统绝大部分时间工作在很小的负载率条件下。而电源系统在 小负载率时的工作效率往往比大负载率时工作效率低不少。因此在保证系统可用性 指标的前提下，如能让HVDC电源系统的工作在较佳效率点则能减少用户的运营成 本以及延长系统得使用寿命。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是HVDC电源系统在工作时能处在比较好的效率点 上。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种节能的模块化高压直流电源系统，包 括一交流输入电路、至少两个整流器模块、一监控模块及一直流输出电路，所述交 流输入电路连接各整流器模块的输入端，所述直流输出电路连接各整流器模块的输 出端，所述监控模块连接所述交流输入电路、所述直流输出电路及各整流器模块， 其中，整流器模块总数为W，设置为冗余的整流器模块数为X，W为大于1的整数， X为整数，其中：

所述交流输入电路，用于输入交流电给各整流器模块；

所述整流器模块，用于转化交流电为直流电；

所述直流输出电路，用于输出从所述整流器模块转换出的直流电给负载；

所述监控模块，用于监控各整流器模块的总输出电流，根据所述总输出电流实 际需要的整流器模块数N，部分或全部休眠W-N-X个整流器模块。

进一步地，在上述系统中，所述模块化高压直流电源系统还包括一连接所述直 流输出电路的蓄电池组，所述蓄电池组用于在所述整流器模块不能提供所述负载所 需直流电时供电给所述负载，所述监控模块还用于在休眠整流器模块之前判断所述 蓄电池组的蓄电量，若所述蓄电池组的蓄电量与所述蓄电池组的标称蓄电量之比高 于一比例，根据所述总输出电流实际需要的整流器模块数N，部分或全部休眠W-N-X 个整流器模块。