一种交流直流输入的供电系统、控制方法、设备及介质与流程

1.本发明涉及电学技术领域，尤其是一种交流直流输入的供电系统、控制方法、设备及介质。


背景技术：

2.现阶段，车载电源技术朝着智能化、高频化，模块化、小型化的方向发展。智能化主要体现为产品的故障诊断功能、算法控制及逻辑保护功能的完备，运用场景及工作模式多样化等特征；高频化体现为产品高功率密度，较小的体积及重量；模块化则体现为产品可靠性、可用性、可维护性等特点。小型化表现为产品体积小、重量轻、方案实用。目前市场上很少电源产品能够同时具备这几项技术特点。如果能够实现，则对于产品性能来说无疑是个最大的卖点。
3.在地铁车辆空调的供电系统中，空调变频模块常见的供电方式为三相交流380v输入，经变频模块内的二极管整流环节，然后逆变输出带空气压缩机，但该方案输入采用无源功率因数校正难以满足车辆低谐波的要求。空调变频模块的另一种低谐波供电方式为直流dc650v输入，源自于dc/dc变换器的输出(dc1500v输入)，但该dc/dc变换器独立于空调机组之外，功率和体积都较大，可维护性差。且同时为多个车厢空调变频模块供电，一旦失效，将影响空调机组正常工作。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明实施例提供一种交流直流输入的供电系统、控制方法、设备及介质，以实现对供电系统的小型化，提高系统的稳定性。
5.一方面，本发明提供了一种交流直流输入的供电系统，包括电源模块、控制模块和升压模块，所述电源模块的输出端连接所述控制模块和所述升压模块的输入端，所述控制模块的输出端连接所述升压模块的输入端；
6.其中，所述电源模块包括直流电源和交流电源，用于给升压模块进行供电；
7.所述控制模块，用于根据输入的电压类型控制所述升压模块，使所述升压模块切换至正常工作模式或紧急通风模式；
8.所述升压模块，用于根据正常工作模式将交流电转换为直流电或根据紧急通风模式对直流电进行升压处理。
9.可选地，所述控制模块包括传感器和控制板，所述传感器的输入端连接所述电源模块的输出端，所述传感器的输出端连接所述控制板的输入端，所述控制板的输出端连接所述升压模块的输入端；
10.其中，所述传感器，用于采集所述电源模块的电压类型；
11.所述控制板，用于根据所述电压类型控制所述变频模块切换至正常工作模式或紧急通风模式。
12.可选地，所述升压模块包括第一继电器、第二继电器、第三继电器、第四继电器、第
五继电器、第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管、第六开关管和薄膜电容，所述第一继电器的输出端连接所述第一开关管和所述第二开关管的输入端，所述第二继电器的输出端连接所述第三开关管和第四开关管的输入端，所述第三继电器的输出端连接所述第五开关管和第六开关管的输入端，所述第一开关管、所述第三开关管和所述第五开关管的输出端连接所述薄膜电容的一端，所述第二开关管、所述第四开关管和所述第六开关管的输出端连接所述薄膜电容的另一端，所述第四继电器的输出端连接所述第三开关管和第四开关管的输入端，所述第五继电器的输出端连接所述第五开关管和第六开关管的输入端。
13.可选地，所述升压模块包括紧急通风模式硬件电路，所述紧急通风模式硬件电路包括所述第四继电器、所述第五继电器、所述第三开关管、所述第四开关管、所述第六开关管和所述薄膜电容，所述第四继电器的输出端连接所述第三开关管和所述第四开关管的输入端，所述第五继电器的输出端连接所述第六开关管的输入端，所述第三开关管的输出端连接薄膜电容的一端，所述第四开关管和所述第六开关管的输出端连接所述薄膜电容的另一端。
14.另一方面，本发明实施例还公布了一种控制方法，包括：
15.识别交直流电源的电压类型；
16.确定所述电压类型为交流电，控制所述升压模块切换至正常工作模式；
17.或者确定所述电压类型为直流电，控制所述升压模块切换至紧急通风模式。
18.可选地，所述确定所述电压类型为交流电，控制所述升压模块切换至正常工作模式，包括：
19.确定所述电压类型为交流电，控制第一继电器、第二继电器和第三继电器导通，控制第四继电器和第五继电器断开，使第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管和第六开关管处于受控状态。
20.可选地，所述确定所述电压类型为直流电，控制所述升压模块切换至紧急通风模式，包括
21.确定所述电压类型为直流电，控制第一继电器、第二继电器和第三继电器断开，控制第三开关管、第四开关管和第六开关管处于受控状态，并使第一开关管、第二开关管和第五开关管断开。
22.另一方面，本发明实施例还公开了一种电子设备，包括处理器以及存储器；
23.所述存储器用于存储程序；
24.所述处理器执行所述程序实现如前面所述的方法。
25.另一方面，本发明实施例还公开了一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储有程序，所述程序被处理器执行实现如前面所述的方法。
26.另一方面，本发明实施例还公开了一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存储介质中。计算机设备的处理器可以从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得该计算机设备执行前面的控制方法。
27.本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：本发明通过两种不同电压类型的电源模块为负载进行供电，能够对系统进行交流电压或直流电压供电；另
外本发明通过控制模块控制升压模块切换正常工作模式或紧急通风模式，能够实现系统的智能化。
附图说明
28.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
29.图1为本发明实施例的一种交流直流输入的供电系统结构图；
30.图2为本发明实施例的一种升压模块电路图。
具体实施方式
31.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
32.本发明实施例提供了一种交流直流输入的供电系统，包括电源模块、控制模块和升压模块，所述电源模块的输出端连接所述控制模块和所述升压模块的输入端，所述控制模块的输出端连接所述升压模块的输入端；
33.其中，所述电源模块包括直流电源和交流电源，用于给升压模块进行供电；
34.所述控制模块，用于根据输入的电压类型控制所述升压模块，使所述升压模块切换至正常工作模式或紧急通风模式；
35.所述升压模块，用于根据正常工作模式将交流电转换为直流电或根据紧急通风模式对直流电进行升压处理。
36.参照图1，本发明实施例中的电源模块通过升压模块对负载供电，电源模块中包括直流电源和交流电源，直流电源为直流电压为110v的蓄电池，交流电源为交流电压为380v的三相交流电源。电源模块在同一时间只输出一种电压，而控制模块根据电源模块输入的电压类型通过空调系统发出的指令控制升压模块，使升压模块切换至正常工作模式或紧急通风模式。升压模块用于当检测到电压类型为交流电并接收到空调系统发出的指令时，控制模块控制升压模块切换为正常工作模式，升压模块切换为正常工作电路并将380v交流电转换为650v直流电并通过变频模块转换为交流电后给负载供电，而当交流电类型为直流电并接收到空调系统发出的指令时，控制模块控制升压模块切换为紧急通风电路并将110v直流电升压为650v直流电，并通过变频模块转换为交流电后给负载中的通风机供电，实现空调紧急通风功能。
37.进一步作为优选的实施方式，所述控制模块包括传感器和控制板，所述传感器的输入端连接所述电源模块的输出端，所述传感器的输出端连接所述控制板的输入端，所述控制板的输出端连接所述升压模块的输入端；
38.其中，所述传感器，用于采集所述电源模块的电压类型；
39.所述控制板，用于根据所述电压类型控制所述变频模块切换至正常工作模式或紧急通风模式。
40.其中，传感器采集电源模块的电压类型，并传输到控制板，控制板根据电路类型控制变频模块切换为正常工作模式或紧急通风模式。
41.进一步作为优选的实施方式，所述升压模块包括第一继电器、第二继电器、第三继电器、第四继电器、第五继电器、第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管、第六开关管和薄膜电容，所述第一继电器的输出端连接所述第一开关管和所述第二开关管的输入端，所述第二继电器的输出端连接所述第三开关管和第四开关管的输入端，所述第三继电器的输出端连接所述第五开关管和第六开关管的输入端，所述第一开关管、所述第三开关管和所述第五开关管的输出端连接所述薄膜电容的一端，所述第二开关管、所述第四开关管和所述第六开关管的输出端连接所述薄膜电容的另一端，所述第四继电器的输出端连接所述第三开关管和第四开关管的输入端，所述第五继电器的输出端连接所述第五开关管和第六开关管的输入端。
42.参照图2，升压模块包括第一继电器1、第二继电器2、第三继电器3、第四继电器4、第五继电器5、第一开关管6、第二开关管7、第三开关管8、第四开关管9、第五开关管10、第六开关管11和薄膜电容12。升压模块为三相高频整流电路，第一继电器1、第二继电器2和第三继电器3分别在放置在三相传输线上，第四继电器4和第五继电器5分别布置在三相传输线上的任意两相上。第一开关管6和第二开关管7串联，第三开关管8和第四开关管9串联，第五开关管10和第六开关管11串联，薄膜电容12分别与第一开关管6、第三开关管8和第五开关管10并联。
43.进一步作为优选的实施方式，所述升压模块包括紧急通风模式硬件电路，所述紧急通风模式硬件电路包括所述第四继电器、所述第五继电器、所述第三开关管、所述第四开关管、所述第六开关管和所述薄膜电容，所述第四继电器的输出端连接所述第三开关管和所述第四开关管的输入端，所述第五继电器的输出端连接所述第六开关管的输入端，所述第三开关管的输出端连接薄膜电容的一端，所述第四开关管和所述第六开关管的输出端连接所述薄膜电容的另一端。
44.参照图2，升压模块中包括紧急通风电路，即通过第四继电器4、第五继电器5、第三开关管8、第四开关管9、第六开关管11和薄膜电容12组成紧急通风电路，结合电路拓扑原理，将紧急通风电路集合在升压模块中。第三开关管8和第四开关管9串联，薄膜电容12分别与第三开关管8和第六开关管11并联。
45.本发明实施例提供一种控制方法，包括：
46.识别交直流电源的电压类型；
47.确定所述电压类型为交流电，控制所述升压模块切换至正常工作模式；
48.或者确定所述电压类型为直流电，控制所述升压模块切换至紧急通风模式。
49.其中，通过控制模块接收空调系统的指令并同步识别交直流电源的电压类型，控制模块根据电压类型控制升压模块切换为正常工作模式或紧急通风模式。升压模块的以上两种工作模式互补，输入电压制式不同，共用同一电路，只需通过传感器检测、上位机通讯，并利用软件控制来进行模式切换。电路利用率高，不仅节省空调系统中紧急通风逆变器dc/dc环节的成本；还优化了空调内部的供电架构及性能指标，降低了谐波；并且小型化、模块化后集成在空调控制器内部，维护更加方便，比dc/dc变换器同时给多个车厢空调变频模块供电的方式更加可靠、安全。在升压模块正常工作模式下，利用软件锁相技术使输入电流相
位完全跟踪输入电压，使得功率因数接近于1，电流总谐波畸变率减小，满足了车辆低谐波的要求。同时结合电路拓扑原理和车辆空调系统的紧急通风功能，产品增加了紧急供电模式，即交流三相电源停止输出时，直流电压为110v蓄电池通过升压模块中紧急通风电路等效的boost变换器升压为650v，然后接入变频模块带动通风机，实现紧急通风功能。电路硬件方面，开关管采用碳化硅mos管，其导通、开关损耗相对于硅基器件大幅降低，故而选择更高的开关频率，体积和重量明显减小。综上所述，专用升压模块的设计及功能达到了智能化、小型化、最优化。
50.进一步作为优选的实施方式，所述确定所述电压类型为交流电，控制所述升压模块切换至正常工作模式，包括：
51.确定所述电压类型为交流电，控制第一继电器、第二继电器和第三继电器导通，控制第四继电器和第五继电器断开，使第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管和第六开关管处于受控状态。
52.其中，本发明实施例当控制模块检测输入电压类型为交流电压时，通过具有逻辑控制和模拟量测量的控制板发送信号至驱动板，从而控制第一继电器1、第二继电器2和第三继电器3导通，控制第四继电器4和第五继电器5断开，控制第一开关管6、第二开关管7、第三开关管8、第四开关管9、第五开关管10和第六开关管11导通，使第一开关管6、第二开关管7、第三开关管8、第四开关管9、第五开关管10和第六开关管11处于受控状态。
53.进一步作为优选的实施方式，所述确定所述电压类型为直流电，控制所述升压模块切换至紧急通风模式，包括：
54.确定所述电压类型为直流电，控制第一继电器、第二继电器和第三继电器断开，控制第三开关管、第四开关管和第六开关管处于受控状态，并使第一开关管、第二开关管和第五开关管断开。
55.其中，本发明实施例当控制模块检测输入电压类型为直流电压时，通过具有逻辑控制和模拟量测量的控制板发送信号至驱动板，从而控制控制第四继电器4和第五继电器5导通，控制第三开关管8、第四开关管9和第六开关管11导通，使第三开关管8、第四开关管9和第六开关管11处于受控状态，控制第一继电器1、第二继电器2和第三继电器3断开，控制第一开关管6、第二开关管7和第五开关管10断开。
56.结合附图1，本发明的流程具体包括：
57.本发明实施例的根据空调系统的指令而接入不同的电源并通过控制模块控制升压模块对负载供电，在正常工作状态下，交流电源输入三相交流电，控制模块通过分析电压类型控制升压模块进入正常工作模式，对电路开始自检，时间控制在3s内，完成后如果检测到三相输入电压大于设定的系统工作电压最小值时，延时等待30s后，闭合继电器，开始预充电，预充电时间不得超过5s。此时驱动开关管的脉宽由零逐渐增大到固定值，时间控制在5s之内。以上步骤完成后，升压模块开始在正常模式下给空调变频模块供电。当接收到空调系统的指令且控制模块检测到交流电源无电时，控制模块发送紧急通风请求给升压模块，升压模块从正常工作模式切换为紧急供电模式，这时转换为紧急通风电路，输入从交流切换为直流。升压模块开始在紧急通风模式下升压并给空调变频模块供电。当三相交流电恢复后，根据空调控制器通讯和传感器检测信号，升压模块可自动切换为正常工作模式。
58.与上述控制方法相对应，本发明实施例还提供了一种电子设备，包括处理器以及
存储器；所述存储器用于存储程序；所述处理器执行所述程序实现如前面所述的方法。
59.与上述控制方法相对应，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储有程序，所述程序被处理器执行实现如前面所述的方法。
60.本发明实施例还公开了一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存储介质中。计算机设备的处理器可以从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得该计算机设备执行如前面所述的方法。
61.综上所述，本发明实施例具有以下优点：本发明实施例通过升压模块能够支持交流电压和直流电压的输入节省了空调系统中紧急通风逆变器dc/dc环节的成本；还通过接收空调系统指令控制模块对电源进行检测，能够控制升压模块进行正常工作模式和紧急通风模式的切换。
62.在一些可选择的实施例中，在方框图中提到的功能/操作可以不按照操作示图提到的顺序发生。例如，取决于所涉及的功能/操作，连续示出的两个方框实际上可以被大体上同时地执行或所述方框有时能以相反顺序被执行。此外，在本发明的流程图中所呈现和描述的实施例以示例的方式被提供，目的在于提供对技术更全面的理解。所公开的方法不限于本文所呈现的操作和逻辑流程。可选择的实施例是可预期的，其中各种操作的顺序被改变以及其中被描述为较大操作的一部分的子操作被独立地执行。
63.此外，虽然在功能性模块的背景下描述了本发明，但应当理解的是，除非另有相反说明，所述的功能和/或特征中的一个或多个可以被集成在单个物理装置和/或软件模块中，或者一个或多个功能和/或特征可以在单独的物理装置或软件模块中被实现。还可以理解的是，有关每个模块的实际实现的详细讨论对于理解本发明是不必要的。更确切地说，考虑到在本文中公开的装置中各种功能模块的属性、功能和内部关系的情况下，在工程师的常规技术内将会了解该模块的实际实现。因此，本领域技术人员运用普通技术就能够在无需过度试验的情况下实现在权利要求书中所阐明的本发明。还可以理解的是，所公开的特定概念仅仅是说明性的，并不意在限制本发明的范围，本发明的范围由所附权利要求书及其等同方案的全部范围来决定。
64.所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-on ly memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
65.在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装
置。
66.计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(ram)，只读存储器(rom)，可擦除可编辑只读存储器(eprom或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(cdrom)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
67.应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。
68.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
69.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
70.以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本技术权利要求所限定的范围内。