[发明专利]变频设备用交直流供电系统及变频空调器

说明书

技术领域

 本发明属于变频系统技术领域，具体地说，是涉及一种用于为变频设备提供电源供给的电源供电系统以及采用所述电源供电系统设计的变频空调器。

背景技术

随着太阳能、风能和地热能的开发使用，全球范围内使用可再生能源供电的地区越来越多。由于可再生能源发出的电能大多是直流电，而现有的绝大多数电气设备要求接入的是交流供电，因此，为了能够简单方便地将可再生能源产生的直流电能充分地利用起来，目前的解决方案主要是将可再生能源产生的直流电能变换成交流电能，然后并入交流市电电网，通过市电电网为各种电气设备供电使用。

但是，这种并网供电设计方案仅适用于各国的供电公司使用，而且需要投入极高的建设成本，建造可再生能源变电站，以实现可再生能源对传统能源的补给，无论从前期的变电站选址和电网铺设上，还是从日后的电网维护上，都存在不同程度的困难。并且，对于某些已经配置有公共直流电网的国家或者独自架设有可再生能源供电设备的企业或者家庭来说，现有仅支持交流供电的电气设备也无法对这些能源加以充分利用，由此便导致公共直流电网以及可再生能源的利用率明显不足。

发明内容

本发明的目的在于提供一种支持交流和直流两种供电模式的变频设备用交直流供电系统，以实现变频设备对公共直流电网以及可再生能源产生的直流电能的充分利用。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种变频设备用交直流供电系统，设置有直流电源接线端子、交流电源接线端子、直流采样电路、控制器以及用于将直流母线电压逆变成交流负载所需交流供电的第一逆变单元；所述交流电源接线端子连接第一整流桥，通过第一整流桥将接入的交流电源整流成直流电源传输至第一逆变单元的直流母线电压输入端；所述直流电源接线端子连接第二逆变单元，通过第二逆变单元将接入的直流电源逆变成交流电源传输至隔离变压器进行电压的隔离变换后，输出至第二整流桥以整流成直流电源输出至所述第一逆变单元的直流母线电压输入端；所述直流采样电路采集通过所述直流电源接线端子输入的直流电压，并通过直流隔离变换器进行隔离后，输出至所述的控制器，通过控制器在交流和直流两种供电模式之间进行切换控制。

在选用直流供电模式为变频设备供电的过程中，为了阻断第一整流桥的直流电源输出，本发明设置通过所述第二整流桥整流输出的直流电源的电压幅值高于通过交流电源接线端子接入的交流电源的电压峰值，从而使第一整流桥中的二极管元件反偏，切断交流供电线路。

进一步的，所述控制器根据直流隔离变换器隔离输出的采样电压判断通过直流电源接线端子接入的直流电源是否正常，并在检测到所述直流电源异常时，控制第二逆变单元停止运行，转由外部的交流电源供电，由此实现直流供电到交流供电的无缝切换。

又进一步的，在所述交直流供电系统中还设置有交流采样电路，采集通过交流电源接线端子接入的交流电源的电压值，并传输至所述的控制器；所述控制器在检测到接入的直流电源和交流电源均异常时，控制第一逆变单元和第二逆变单元停止运行，切断向交流负载的供电，以保护交流负载免受损坏。

为了提高变频设备的功率因数，在所述第一整流桥与第一逆变单元之间还连接有升压电路，所述升压电路接收控制器输出的脉冲信号，对第一整流桥整流输出的直流电进行直流升压变换并对交流电压、电流进行相位校正；所述升压电路将升压后的直流电传输至所述的第一逆变单元的直流母线电压输入端。

为了实现从直流供电到交流供电的无缝切换，所述控制器根据直流隔离变换器输出的采样电压判断通过直流电源接线端子接入的直流电源是否正常，并在检测到异常时，首先控制升压电路启动运行，将输出至升压电路的脉冲信号的导通占空比从0开始逐渐增加至所需的导通占空比，并在此期间内，将输出至第二逆变单元的脉冲信号的导通占空比逐渐减小，直到为0，从而控制第二逆变单元停止运行，将供电模式由直流供电模式无缝切换至交流供电模式。由此可以实现直流母线电压和变频电流平滑过渡而不出现冲击现象。

为了实现从交流供电到直流供电的无缝切换，在所述系统运行在交流供电模式的期间内，若控制器检测到通过直流电源接线端子接入的直流电源恢复正常，则首先控制第二逆变单元投入运行，将输出至第二逆变单元的脉冲信号的导通占空比从0开始逐渐增加至所需的导通占空比，并在此期间内，将输出至升压电路的脉冲信号的导通占空比逐渐减小，直到为0，从而控制升压电路停止运行，将供电模式由交流供电模式无缝切换至直流供电模式。