一种双输入高压直流电路的制作方法

本申请涉及电力电子，尤其是涉及一种高压直流双输入电路。

背景技术：

1、随着数据中心、大功率服务器、电信设备以及其他高可靠性用电设备的发展，高压直流供电系统得到越来越广泛的应用。例如，在部分数据中心供电系统中，可以采用400vdc、800vdc等高压直流母线向后级电源设备供电。为了提高供电可靠性，高压直流供电系统通常设置两路相互独立的输入电源。当其中一路输入电源发生掉电、异常或者其他不能继续供电的情况时，需要及时切换至另一路输入电源，以维持后级电源及负载的连续供电。

2、现有双输入供电系统中，可以采用机械继电器对两路输入电源进行切换。然而，机械式开关器件具有一定的机械动作时间，其切换时间通常达到10ms左右。因此可能出现第一路输入已经掉电、第二路输入尚未完成接入的情况，导致后级储能不足以维持负载的供电，甚至整个供电系统宕机。并且随着输入电压和系统功率的提高，对机械继电器的耐压、绝缘距离以及灭弧能力提出了更高要求，体积及成本也相应增加。

3、此外，当后级电源内部发生短路或者严重过流故障时，当前供电输入的电压可能因故障电流而下降。如果系统仅根据输入电压降低判断当前输入掉电，并直接将备用输入切换接入，则备用输入可能继续向同一内部故障点供电，进而导致备用侧保护装置动作，使两路输入均受到故障影响。

4、因此，有必要提供一种适用于双输入高压直流供电系统的供电切换电路，以兼顾输入切换速度、浪涌电流抑制、过流或短路故障隔离以及器件数量和占用空间。

技术实现思路

1、根据本申请一个实施例，提供一种双输入高压直流电路，包括：第一输入支路，用于连接第一高压直流输入，所述第一输入支路包括第一正极线路和第一负极线路；第二输入支路，用于连接第二高压直流输入，所述第二输入支路包括第二正极线路和第二负极线路；公共输出支路，所述第一输入支路和所述第二输入支路经合路节点与所述公共输出支路连接，所述公共输出支路用于向后级供电；所述合路节点包括正合路节点和负合路节点；第一晶闸管和第一二极管，所述第一晶闸管串接于所述第一正极线路，所述第一二极管串接于所述第一负极线路；第二晶闸管和第二二极管，所述第二晶闸管串接于所述第二正极线路，所述第二二极管串接于所述第二负极线路；浪涌抑制单元及过流保护单元，设置于所述合路节点与所述公共输出支路之间；控制器，用于获取所述第一高压直流输入和所述第二高压直流输入的供电状态以及所述公共输出支路的电流状态，并控制所述第一晶闸管和所述第二晶闸管；其中，在当前供电的高压直流输入发生掉电且所述公共输出支路未发生过流或短路故障时，所述控制器控制与另一高压直流输入对应的晶闸管导通，以使所述另一高压直流输入向所述公共输出支路供电；在所述公共输出支路发生过流或短路故障时，所述过流保护单元切断所述合路节点与所述后级之间的供电通路。

2、更进一步的，所述浪涌抑制单元及过流保护单元集成于同一功率变换电路中。

3、更进一步的，所述功率变换电路包括buck变换器，所述buck变换器包括开关器件，所述开关器件被配置为在高压直流输入接入或切换过程中通过pwm调节限制流向所述后级的浪涌电流，并在检测到过流或短路故障时关断，以切断所述合路节点与所述后级之间的供电通路。

4、更进一步的，所述浪涌抑制单元包括并联的第一支路和第二支路，所述第一支路包括串联的限流器件以及第一开关，所述第二支路包括旁路开关；其中，所述限流器件包括ptc器件和/或功率电阻，所述第一开关、所述旁路开关包括继电器和/或半导体开关器件。

5、更进一步的，所述过流保护单元包括电子开关和/或熔断器。

6、根据本申请另一个实施例，提供一种双输入高压直流电路，包括：第一输入支路，用于连接第一高压直流输入，所述第一输入支路包括第一正极线路和第一负极线路；第二输入支路，用于连接第二高压直流输入，所述第二输入支路包括第二正极线路和第二负极线路；公共输出支路，所述第一输入支路和所述第二输入支路经合路节点与所述公共输出支路连接，所述公共输出支路用于向后级供电；所述合路节点包括正合路节点和负合路节点；第一二极管和第三二极管，所述第一二极管串接于所述第一负极线路，所述第三二极管串接于所述第一正极线路；第二二极管和第四二极管，所述第二二极管串接于所述第二负极线路，所述第四二极管串接于所述第二正极线路；第一浪涌抑制单元和第二浪涌抑制单元，分别设置于所述第一输入支路和所述第二输入支路；过流保护单元，设置于所述合路节点后的所述公共输出支路，用于在过流或短路故障时切断所述合路节点与所述后级之间的供电通路；控制器，所述控制器被配置为获取所述第一高压直流输入和所述第二高压直流输入的供电状态以及所述公共输出支路的电流状态；在当前供电的高压直流输入发生掉电且所述公共输出支路未发生过流或短路故障时，控制所述第一浪涌抑制单元和所述第二浪涌抑制单元实现另一高压直流输入向所述公共输出支路供电；在所述公共输出支路发生过流或短路故障时，所述过流保护单元切断所述合路节点与所述后级之间的供电通路。

7、更进一步的，所述第一浪涌抑制单元和所述第二浪涌抑制单元包括buck变换器，所述buck变换器被配置为通过控制其开关器件的占空比限制流向所述后级的浪涌电流。

8、更进一步的，所述第一浪涌抑制单元和所述第二浪涌抑制单元包括并联的第一支路和第二支路，所述第一支路包括串联的限流器件以及第一开关，所述第二支路包括旁路开关；其中，所述限流器件包括ptc器件和/或功率电阻，所述第一开关、所述旁路开关包括继电器和/或半导体开关器件。

9、更进一步的，所述过流保护单元包括电子开关和/或熔断器。

10、前面已经相当广泛地概述了本公开的特征和技术优点，以便可以更好地理解以下公开的详细描述。下文将描述本公开的附加特征和优点，其构成本公开权利要求的主题。本领域技术人员应当理解，所公开的概念和具体实施例可以容易地用作修改或设计用于实现本公开的相同目的的其他结构或过程的基础。本领域技术人员还应该认识到，这样的等效结构不脱离所附权利要求中阐述的本公开内容的精神和范围。

1.一种双输入高压直流电路，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的双输入高压直流电路，其特征在于，所述浪涌抑制单元及过流保护单元集成于同一功率变换电路中。

3.根据权利要求2所述的双输入高压直流电路，其特征在于，所述功率变换电路包括buck变换器，所述buck变换器包括开关器件，所述开关器件被配置为在高压直流输入接入或切换过程中通过pwm调节限制流向所述后级的浪涌电流，并在检测到过流或短路故障时关断，以切断所述合路节点与所述后级之间的供电通路。

4.根据权利要求1所述的双输入高压直流电路，其特征在于，所述浪涌抑制单元包括并联的第一支路和第二支路，所述第一支路包括串联的限流器件以及第一开关，所述第二支路包括旁路开关；

5.根据权利要求4所述的双输入高压直流电路，其特征在于，所述过流保护单元包括电子开关和/或熔断器。

6.一种双输入高压直流电路，其特征在于，包括：

7.根据权利要求6所述的双输入高压直流电路，其特征在于，所述第一浪涌抑制单元和所述第二浪涌抑制单元包括buck变换器，所述buck变换器被配置为通过控制其开关器件的占空比限制流向所述后级的浪涌电流。

8.根据权利要求6所述的双输入高压直流电路，其特征在于，所述第一浪涌抑制单元和所述第二浪涌抑制单元包括并联的第一支路和第二支路，所述第一支路包括串联的限流器件以及第一开关，所述第二支路包括旁路开关；

9.根据权利要求6所述的双输入高压直流电路，其特征在于，所述过流保护单元包括电子开关和/或熔断器。