提高AC／DC電源可靠性的應(yīng)用方案研究

隨著科技的發(fā)展，AC／DC電源系統(tǒng)在社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的運(yùn)用，同時(shí)也對(duì)系統(tǒng)的可靠性提出了新的要求。特別是在一些要求不間斷供電的場(chǎng)合（如電力系統(tǒng)），對(duì)系統(tǒng)可靠性的要求就更為嚴(yán)格。而作為系統(tǒng)的供電部分更是如此。在一般的AC／DC電源系統(tǒng)都匹配有備用供電電源，如何實(shí)現(xiàn)主電源和備用電源的雙重有效性呢？這就是我們要討論的問(wèn)題。

1 實(shí)現(xiàn)方案

該方案中，只有2個(gè)整流橋，如圖l所示。

因?yàn)锳C／DC電源都內(nèi)置整流橋，因此，這里的主電源和備用電源可以是交流電源也可以直流電源。這里分四種情況進(jìn)行討論。

1）兩者都是交流電源

分3種情況進(jìn)行討論：

（1）主電源的電壓值大于備用電源電壓值時(shí)，整流橋B被截止，只有主電源給AC／DC電源模塊供電，而備用電源不起作用。當(dāng)主電源出現(xiàn)故障時(shí)，整流橋B會(huì)導(dǎo)通，由備用電源給AC／DC電源模塊供電。

（2）主電源的電壓值等于備用電源的電壓值時(shí)，主電源和備用電源的交流電分別通過(guò)整流橋A和B被整流成大小相等的直流電，由兩者共同給AC／DC電源模塊供電。當(dāng)其中的某個(gè)電源出現(xiàn)故障時(shí)，由另一個(gè)單獨(dú)給AC／DC電源模塊供電。

（3）主電源的電壓值小于備用電源的電壓值時(shí)，整流橋A被截止，由備用電源給AC／DC電源模塊供電。當(dāng)備用電源出現(xiàn)故障時(shí)，整流橋A會(huì)導(dǎo)通，由主電源給AC／DC電源模塊供電。

2）兩者都為直流電

存在主電源的電壓值大于備用電源的電壓值、主電源的電壓值等于備用電源的電壓值和主電源的電壓值小于備用電源的電壓值三種情況，運(yùn)行狀態(tài)與1）相同。

3）主電源為交流電，備用電源為直流電分3小類討論：

（1）主電源電壓值的倍大于備用電源的電壓值時(shí)，主電源的交流電經(jīng)整流橋整流后形成頻率為原來(lái)的2倍，峰值電壓為原來(lái)的倍，如圖2所示。圖中陰影部分是主電源的交流電經(jīng)整流橋整流后的電壓值大于備用電源電壓的部分，此時(shí)由主電源給AC／DC電源模塊供電。除陰影以外的部分是主電源的交流電經(jīng)整流橋整流后電壓值小于備用電源電壓的部分，此時(shí)由備用電源給AC／DC電源模塊供電。可見(jiàn)在兩個(gè)供電電源都正常的情況下是由主電源和備用電源輪流給AC／DC電源模塊供電。當(dāng)其中某個(gè)供電源出現(xiàn)異常時(shí)，由另外一個(gè)供電源供電。

（2）主電源電壓值的倍等于備用電源的電壓值時(shí)，主電源的交流電經(jīng)整流橋整流后的電壓值等于備用電源的電壓值。如圖3所示。這時(shí)由備用供電源給AC／DC電源模塊供電。當(dāng)備用供電源出現(xiàn)故障時(shí)，由主供電源給AC／DC電源模塊供電。

（3）主電源電壓值的倍小于備用電源的電壓值時(shí)，主電源的交流電經(jīng)整流橋整流后的電壓值會(huì)小于備用電源的直流電壓值。如圖4。整流橋A會(huì)被截止，由備用電源單獨(dú)給AC／DC電源模塊供電。當(dāng)備用電源出現(xiàn)故障時(shí)，整流橋A會(huì)導(dǎo)通，由主電源給AC／DC電源模塊供電。

4）主電源為直流電，備用電源為交流電分3種情況討論：

（1）主電源直流電壓值大于備用電源電壓值的倍時(shí)，由于主電源直流電壓值的大于備用電源交流電經(jīng)整流橋B整流后的電壓值，如圖5。所以整流橋B會(huì)被反向截止。此時(shí)由主電源給AC／DC電源模塊供電。當(dāng)主電源出現(xiàn)故障時(shí)，整流橋B會(huì)導(dǎo)通，由備用電源給AC／DC電源模塊供電。

（2）主電源直流電壓值等于備用電源電壓值的倍時(shí)，因?yàn)橹麟娫吹闹绷麟妷褐档扔趥溆秒娫唇涣麟娊?jīng)整流橋整流后的電壓峰值（如圖6），此時(shí)由主電源給AC／DC電源模塊供電。當(dāng)主電源出現(xiàn)故障時(shí)，由備用電源給AC／DC電源模塊供電。

（3）主電源直流電壓值小于備用電源電壓值的倍時(shí)，在圖7中的陰影部分（即主電源的直流電壓值小于備用電源交流電經(jīng)整流橋整流后的電壓值的部分），整流橋A的VD1和VD3會(huì)被反向截止，整流橋A不工作。此時(shí)由備用電源給AC／DC電源模塊供電。除了圖中的陰影部分（即主電源的直流電壓值大于備用電源交流電經(jīng)整流橋整流后的電壓值的部分），由主電源給AC／DC電源模塊供電。當(dāng)其中某個(gè)供電源出現(xiàn)異常時(shí)，由另外一個(gè)供電源供電。

將以上幾種情況匯總成表格見(jiàn)表l：

從上面的分析和表格可以看出，除非主供電源和備用供電源同時(shí)出現(xiàn)故障，AC／DC電源始終至少有1個(gè)供電電源在供電。其可靠性相對(duì)于單個(gè)供電源得到大大的提高。

當(dāng)然，上面的方案只是對(duì)電源系統(tǒng)供電部分的可靠性進(jìn)行了加強(qiáng)，并沒(méi)有將電源部分考慮進(jìn)去。若要進(jìn)一步提高整個(gè)系統(tǒng)的可靠性，我們可在AC／DC電源并上一個(gè)相同規(guī)格的AC／DC電源，使得系統(tǒng)的電源轉(zhuǎn)換部分在電源開(kāi)路時(shí)的可靠性也得到提高，從而提高整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。如圖8所示。其中二極管VD9、VD10是防止兩模塊輸出電壓不一致時(shí)的電流倒灌。

2 應(yīng)用

此方案對(duì)于所有的AC／DC電源都可通用。由于Momsun的LD03系列有外接直流輸入腳，將Mornsun的LD03系列應(yīng)用此方案，可節(jié)省一個(gè)整流橋，如圖9所示。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)上面的分析可以看出，只有當(dāng)主供電電源和備用供電電源同時(shí)失效時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)才停止工作。除此之外，系統(tǒng)至少有1個(gè)供電電源供電。另外，2個(gè)供電源通過(guò)整流橋進(jìn)行隔離，避免了相互干擾和電流反灌。因此，如果我們將這種方案應(yīng)用在系統(tǒng)的供電部分時(shí)，可使整個(gè)系統(tǒng)的可靠性大大提高，應(yīng)用至更苛刻的環(huán)境中。

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