用于直流電源的耗能設(shè)備的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種耗能設(shè)備被配置成與電源連接和響應(yīng)電源設(shè)置或工作特性的變化耗散來(lái)自直流（DC）干線(xiàn)的過(guò)剩能量。該耗能設(shè)備與DC干線(xiàn)連接，該DC干線(xiàn)將AC/DC轉(zhuǎn)換器生成的電流傳導(dǎo)到至少一個(gè)DC/DC轉(zhuǎn)換器。當(dāng)DC/DC轉(zhuǎn)換器的電力需求降低時(shí)，DC/DC轉(zhuǎn)換器在DC干線(xiàn)上生成補(bǔ)充浪涌電流。干線(xiàn)電流監(jiān)視器監(jiān)視DC干線(xiàn)上的電流電平，并生成指示至少一個(gè)DC/DC轉(zhuǎn)換器生成的補(bǔ)充浪涌電流電平的DC干線(xiàn)電力信號(hào)。該補(bǔ)充浪涌電流用于控制跨接在DC干線(xiàn)上的耗散元件，以便調(diào)節(jié)跨過(guò)DC干線(xiàn)的電流吸收路徑來(lái)耗散來(lái)自DC干線(xiàn)的過(guò)剩能量。
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于直流電源的耗能設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明一般涉及電源，尤其涉及提供過(guò)剩電力耗散的電源。
【背景技術(shù)】
[0002]電氣設(shè)備的電源可用作向用戶(hù)提供在不同電壓或電流設(shè)置之間切換的能力的DC(直流)電源。這種類(lèi)型的DC電源一般可用在可以用于在不同電壓或電流設(shè)置上測(cè)試電氣設(shè)備的裝置或系統(tǒng)中。不同電壓或電流設(shè)置通過(guò)將處在一個(gè)高電平上的主DC電壓轉(zhuǎn)換成較低用戶(hù)所選DC電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)。主DC電壓可以在DC干線(xiàn)(rail)上提供，DC干線(xiàn)由AC/DC轉(zhuǎn)換器供電，在一些實(shí)現(xiàn)中，可用于不止一個(gè)DC/DC轉(zhuǎn)換器接進(jìn)用于向下轉(zhuǎn)換成用戶(hù)所選DC電平的主DC電力。
[0003]出現(xiàn)在用戶(hù)可調(diào)DC電源的工作中的一個(gè)問(wèn)題是當(dāng)DC電力電平被切換到較低電平時(shí)保留在DC電力輸出端上的過(guò)剩能量。該過(guò)剩能量通常儲(chǔ)存在通常配備在DC供電輸出端上的濾波電容器上。DC供電輸出端也可能與負(fù)載連接，該負(fù)載可能含有當(dāng)發(fā)生電力切換時(shí)從較高DC設(shè)置上的操作開(kāi)始積聚的能量。當(dāng)某個(gè)DC電源在其負(fù)載方面經(jīng)歷突然變化時(shí)，也可能出現(xiàn)類(lèi)似的問(wèn)題。必須安全地耗散掉過(guò)剩能量，以避免對(duì)負(fù)載，或可能對(duì)AC/DC轉(zhuǎn)換器或DC/DC轉(zhuǎn)換器的損害。
[0004]—種解決方案是將耗散兀件跨接在DC電源的輸出端上，以便使輸出濾波器放電。耗散元件優(yōu)選地被設(shè)計(jì)成迅速切換，以便實(shí)現(xiàn)快速放電時(shí)間。當(dāng)使用這種做法，即，耗能元件或單元時(shí)，在將輸出電壓降低到用戶(hù)設(shè)置的數(shù)值的同時(shí)，可以耗散掉儲(chǔ)存在轉(zhuǎn)換器的輸出濾波器以及顧客的負(fù)載中的所有能量。應(yīng)用在這種解決方案中的子系統(tǒng)被稱(chēng)為向下規(guī)劃系統(tǒng)(down-programmer )。向下規(guī)劃系統(tǒng)通常依照它們要實(shí)施的供電模型的額定值和規(guī)范來(lái)設(shè)計(jì)。需要符合電源的特性包括需要無(wú)縫地與轉(zhuǎn)換器的控制電路集成，以便使輸出緊跟用戶(hù)的設(shè)置。
[0005]DC電源中的一些DC/DC轉(zhuǎn)換器被設(shè)計(jì)成帶有同步整流，因此能夠沿著兩個(gè)方向傳導(dǎo)電流。這種能力使電源可以讓輸出電容器在極短時(shí)間內(nèi)放電，以及使轉(zhuǎn)換器具有小靜態(tài)電流吸收能力。來(lái)自輸出電容器或用戶(hù)負(fù)載的能量可以被引回到電力干線(xiàn)，供使用電力干線(xiàn)的所有其它系統(tǒng)使用。將DC電力供應(yīng)給干線(xiàn)的AC/DC轉(zhuǎn)換器不是雙向的。當(dāng)凈正能量被引到電力干線(xiàn)時(shí)，DC電壓往正向升。為了防止這種情況，可以加入在本領(lǐng)域中稱(chēng)為自動(dòng)向下規(guī)劃系統(tǒng)(“ADP”)的子系統(tǒng)來(lái)耗散過(guò)剩能量。
[0006]ADP比通常的向下規(guī)劃系統(tǒng)簡(jiǎn)單，因?yàn)樗恍枰槍?duì)每種供電模型的任何定制設(shè)計(jì)。另外，由于A(yíng)DP耗散返回干線(xiàn)的能量被其它子系統(tǒng)轉(zhuǎn)換和使用之后的余量，所以通常不需要耗散一樣多的能量。ADP能夠在短時(shí)段內(nèi)吸收大電流,這適合輸出電容器放電。當(dāng)需要時(shí)，它還用作靜態(tài)負(fù)載。但是，在通常的實(shí)現(xiàn)中，由于氣流能力，ADP的負(fù)載能力在熱方面受到限制。ADP的熱能力因大型散熱器的空間需要而受到限制。ADP還因其它大型耗電部件的靠近而受到影響。在一些實(shí)現(xiàn)中，ADP影響精確測(cè)量或儀器中的控制電路。這些問(wèn)題將ADP的吸收能力降低到電源裝置的供電能力的幾分之一。[0007]鑒于上述情況，現(xiàn)在正需要耗散電源裝置的供電能力的更大量部分的方法或裝置。還需要可容易配置成對(duì)不同電源操作的方法和裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為了全部或部分解決上述問(wèn)題、和/或本領(lǐng)域的技術(shù)人員觀(guān)察到的其它問(wèn)題，本公開(kāi)提供了如通過(guò)例子描述在下面所述的實(shí)現(xiàn)中的方法、過(guò)程、系統(tǒng)、裝置、儀器、和/或設(shè)備。
[0009]在個(gè)不徂性實(shí)施例中，提供了 一種耗能設(shè)備。該耗能設(shè)備包括跨接在電源中的DC干線(xiàn)上的直流(DC)干線(xiàn)輸入端。該DC干線(xiàn)將AC/DC轉(zhuǎn)換器生成的DC電流傳導(dǎo)到至少一個(gè)DC/DC轉(zhuǎn)換器。該至少一個(gè)DC/DC轉(zhuǎn)換器被配置成當(dāng)至少一個(gè)DC/DC轉(zhuǎn)換器吸收來(lái)自至少一個(gè)DC/DC轉(zhuǎn)換器上的負(fù)載的電力時(shí)，在DC干線(xiàn)上生成補(bǔ)充浪涌電流。耗散器控制輸入端接收來(lái)自干線(xiàn)電流監(jiān)視器的DC干線(xiàn)電力信號(hào)。該干線(xiàn)電流監(jiān)視器監(jiān)視DC干線(xiàn)上的電流電平，生成指示至少一個(gè)DC/DC轉(zhuǎn)換器生成的補(bǔ)充浪涌電流電平的DC干線(xiàn)電力信號(hào)。DC干線(xiàn)輸入端上跨接在DC干線(xiàn)上的多個(gè)耗散元件提供跨過(guò)DC干線(xiàn)的電流吸收(sink)路徑。該多個(gè)耗散元件被配置成與在耗散器控制輸入端上接收的補(bǔ)充浪涌電流電平成比例地調(diào)節(jié)電流吸收路徑。
[0010]當(dāng)研讀了如下圖形和詳細(xì)描述時(shí)，本發(fā)明的其它設(shè)置、裝置、系統(tǒng)、方法、特征和優(yōu)點(diǎn)對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的。我們的意圖是讓所有這樣的附加系統(tǒng)、方法、特征和優(yōu)點(diǎn)都包括在這個(gè)描述內(nèi)，在本發(fā)明的范圍之內(nèi)，以及受到所附權(quán)利要求保護(hù)。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]通過(guò)參照下面的圖形可以更好地理解本發(fā)明。圖形中的部件未必按比例畫(huà)出，而是把重點(diǎn)放在例示本發(fā)明的原理上。在這些圖形中，相同的標(biāo)號(hào)在不同視圖中自始至終表示相應(yīng)的部分。
[0012]圖1是使用外部耗能設(shè)備耗散來(lái)自DC干線(xiàn)的過(guò)剩電力的電源的例子的示意圖；
[0013]圖2是可以用在圖1中的外部耗能設(shè)備中的耗散單元子系統(tǒng)的例子的示意圖；
[0014]圖3是例示耗散來(lái)自DC干線(xiàn)的能量的示范性方法的操作的流程圖；以及
[0015]圖4是例示耗散器控制器的操作的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]圖1是在電力電平切換期間使用外部耗能設(shè)備150耗散來(lái)自DC干線(xiàn)108的過(guò)剩電力的電源100的例子。外部耗能設(shè)備150是耗散直到電源100的供電能力的過(guò)剩電力的耗能設(shè)備的一種示范性實(shí)現(xiàn)。電源100包括為DC/DC轉(zhuǎn)換器104生成源DC電力輸出的AC/DC轉(zhuǎn)換器102。AC/DC轉(zhuǎn)換器102包括整流在A(yíng)C輸入端106上接收的AC電力和在DC干線(xiàn)108上生成源DC電力的電路。AC/DC轉(zhuǎn)換器102被配置成沿著如圖1所例示的一個(gè)方向生成DC電流。DC/DC轉(zhuǎn)換器104使用DC電力在供電輸出端120上生成DC供電。
[0017]供電輸出端120上的DC供電在用戶(hù)所選電壓或電流電平上生成。DC/DC轉(zhuǎn)換器104可以含有像旋鈕或旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)、或按鈕或數(shù)字輸入端那樣的用戶(hù)接口設(shè)備，或與這樣的用戶(hù)接口設(shè)備連接，該用戶(hù)接口設(shè)備可以被用戶(hù)用于設(shè)置電源以便提供特定電壓電平或電流電平。正常工作時(shí)，DC/DC轉(zhuǎn)換器104包括將DC電壓步降到用戶(hù)所選的電壓電平的電力線(xiàn)路。要注意的是，雖然電源100可以工作在恒壓源或恒流源下，但為了例示例子的目的，本描述認(rèn)為這些例子起恒壓源的作用。本描述無(wú)意使這些實(shí)現(xiàn)局限于恒流源或恒壓源。
[0018]DC/DC轉(zhuǎn)換器104可以配置成具有如圖1所例示的雙向電流能力。當(dāng)電源100經(jīng)歷使供電輸出端120上的能量過(guò)剩的電力需求變化時(shí)，DC/DC轉(zhuǎn)換器104的雙向能力使DC/DC轉(zhuǎn)換器104可以將供電輸出端120兩端之間的濾波器上的過(guò)剩能量生成的電流引回到DC干線(xiàn)108。雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器104在有過(guò)剩能量留在供電輸出端120上時(shí)，通常執(zhí)行有限電流吸收功能，使電流流動(dòng)反向以便將過(guò)剩能量轉(zhuǎn)移到DC干線(xiàn)108上。將過(guò)剩能量轉(zhuǎn)移到DC干線(xiàn)108上的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是該過(guò)剩能量可以供可以與DC干線(xiàn)108連接的其它DC/DC轉(zhuǎn)換器104使用。
[0019]跨過(guò)DC干線(xiàn)108配備自動(dòng)向下規(guī)劃系統(tǒng)(“ADP”)110，以便當(dāng)DC電力需求降低導(dǎo)致供電輸出端120上的能量過(guò)剩時(shí)，耗散來(lái)自DC/DC轉(zhuǎn)換器104的過(guò)剩能量。DC/DC轉(zhuǎn)換器104在供電輸出端120上以用戶(hù)選擇的電壓設(shè)置生成DC電壓。在工作期間，用戶(hù)可以將電壓設(shè)置切換到較低電壓，或在供電輸出端120上的不同負(fù)載下切換。當(dāng)電壓設(shè)置突然降低時(shí)，供電輸出端120上的供電電容儲(chǔ)存的能量保持在較高電壓電平上，直到能量被耗散。DC/DC轉(zhuǎn)換器140可以吸收一些過(guò)剩能量，并將其余部分引到DC干線(xiàn)108上。如果過(guò)剩能量足夠多，又沒(méi)有其它方式使電荷消散，則AC/DC轉(zhuǎn)換器102可能不得不吸收過(guò)剩能量，這可能會(huì)損害AC/DC轉(zhuǎn)換器102，因?yàn)锳C/DC轉(zhuǎn)換器102未配置成雙向傳導(dǎo)電流。圖1中的ADPllO被配備成至少耗散一些過(guò)剩能量。
[0020]ADPl 10通過(guò)響應(yīng)來(lái)自干線(xiàn)電流監(jiān)視器122的電流感測(cè)信號(hào)來(lái)工作。干線(xiàn)電流監(jiān)視器122感測(cè)DC干線(xiàn)108上的電流電平，并且當(dāng)檢測(cè)到DC干線(xiàn)108上的過(guò)剩能量狀態(tài)時(shí)，生成補(bǔ)充浪涌電流信號(hào)。要注意的是，如到目前為止所述的電源100可能是將ADPllO用于過(guò)剩電力耗散的傳統(tǒng)電源。通常這種類(lèi)型的傳統(tǒng)電源在它們耗散過(guò)剩能量的能力方面受到限制。
[0021]圖1中的電源100包括與外部耗能設(shè)備150的連接件，以便將耗電能力擴(kuò)展成較接近電源100的滿(mǎn)供電能力。外部耗能設(shè)備150包括接納與DC干線(xiàn)108的連接件的DC干線(xiàn)輸入端156、多個(gè)耗散元件152、和耗散器控制器154。外部耗能設(shè)備150可以接收指示補(bǔ)充浪涌電流的DC干線(xiàn)電力信號(hào)124，并使用DC干線(xiàn)電力信號(hào)124調(diào)節(jié)耗散元件152的電流吸收。干線(xiàn)電流監(jiān)視器122可以從感測(cè)DC干線(xiàn)108上的電流中生成DC干線(xiàn)電力信號(hào)124。在一種示范性實(shí)現(xiàn)中，DC干線(xiàn)電力信號(hào)124被ADPllO和多個(gè)耗散元件152兩者用于檢測(cè)DC干線(xiàn)108上的電流。在另一種實(shí)現(xiàn)中，可以通過(guò)過(guò)剩能量對(duì)于A(yíng)DPllO來(lái)說(shuō)太多了的條件生成DC干線(xiàn)電力信號(hào)124。DC干線(xiàn)電力信號(hào)124用于調(diào)節(jié)多個(gè)耗散元件152，以便隨著DC干線(xiàn)108的過(guò)剩能量的數(shù)量增加，更多地耗散來(lái)自DC干線(xiàn)108的能量。
[0022]可以有利地將外部耗能設(shè)備150添加成與無(wú)法耗散直到它們的供電能力的電力的現(xiàn)在電源一起工作。通過(guò)將抽頭加入DC干線(xiàn)108中和加入DC干線(xiàn)電力信號(hào)124中，或通過(guò)包括軟件升級(jí)能力，可以將電源100改裝成與外部耗能設(shè)備150 —起工作。外部耗能設(shè)備150可以配有像，例如，耗散器控制器154那樣的硬件和軟件部件，該硬件和軟件部件提供發(fā)現(xiàn)功能、監(jiān)督功能、和與電源100連接時(shí)的其它功能。例如，圖1中的電源100包括電源控制器130，該電源控制器130可以用于提供對(duì)電源100的操作的總體控制。電源控制器130可以與通信總線(xiàn)132連接，以便可以與外部耗能設(shè)備150交互。電源控制器130與外部耗能設(shè)備150之間的通信可以經(jīng)由通信接口來(lái)進(jìn)行，該通信接口可以按照協(xié)議傳送信號(hào)、命令、和任何其它信息。電源控制器130可以配置成當(dāng)未與外部耗能設(shè)備150 —起工作時(shí)，對(duì)ADPllO的電流吸收能力施加吸收極限。外部耗能設(shè)備150可以封裝在外殼中。該外殼可以提供像，例如，連接DC干線(xiàn)108的第一輸入端和第二輸出端、將干線(xiàn)電流監(jiān)視器122與耗散器控制輸入端連接的耗散器控制端子、和將電源控制器130與外部耗能設(shè)備150之間的通信接口與通信總線(xiàn)132連接的總線(xiàn)接口連接器那樣的端子。外殼和外殼上的端子或連接器可以使用本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員已知的任何適當(dāng)封裝結(jié)構(gòu)和終端或連接器硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0023]圖2是可以用在圖1的外部耗能設(shè)備150中的耗散單元子系統(tǒng)200的例子的示意圖。圖2中的耗散單元子系統(tǒng)200包括η個(gè)耗散單元202a - 202η。η個(gè)耗散單元202a - 202η的每一個(gè)包括耗散元件210a - 210η、散熱器212a - 212η、和溫度傳感器214a - 214η。耗散單元子系統(tǒng)200包括接收DC干線(xiàn)電力信號(hào)124 (在圖1中)的耗散器控制輸入端201。多個(gè)耗散元件210a - 210η的每一個(gè)被連接成響應(yīng)DC干線(xiàn)電力信號(hào)124上的電流電平提供跨過(guò)DC干線(xiàn)108的電流路徑。
[0024]耗散元件210a - 210η可以使用含有像FET或可變電阻那樣的器件的任何可變負(fù)載單元、或任何其它適當(dāng)大功率傳導(dǎo)器件來(lái)實(shí)現(xiàn)。例示在圖2中的例子例示了將FET用作耗散元件210a - 210η的例子，其中FET被偏置成幾乎線(xiàn)性地工作，以便響應(yīng)來(lái)自DC干線(xiàn)電力信號(hào)124的電流增大使流過(guò)FET的電流增大。耗散單元202a - 202η的每一個(gè)都包括驅(qū)動(dòng)器206a - 206η,以便提供調(diào)節(jié)允許通過(guò)耗散元件210a - 210η吸收的電流、FET的柵極上的信號(hào)。耗散元件210a-210η可以適當(dāng)包裝成與散熱器212a-212η熱接觸。溫度傳感器214a-214η可以是能夠用電信號(hào)指示溫度測(cè)量值的任何適當(dāng)熱傳感器。如圖2所示，溫度傳感器214a - 214η的溫度測(cè)量值可以沿著通信路徑輸出和傳送給耗散器控制器154。
[0025]圖2指示了耗散單元子系統(tǒng)200包括多達(dá)η個(gè)的耗散單元210a，210b，210c和210η。數(shù)量η可以是任何適當(dāng)數(shù)目。當(dāng)由于電力需求的變化在DC干線(xiàn)108上存在過(guò)剩能量時(shí)，可以通過(guò)在耗散器控制輸入端201上輸入的DC干線(xiàn)電力信號(hào)124指示補(bǔ)充浪涌電流(supplemental current surge)電平。如果補(bǔ)充浪涌電流電平只指示少量,則將耗散單元210a，210b，210c和210η調(diào)節(jié)成吸收與少量相適應(yīng)的電流電平。隨著補(bǔ)充浪涌電流電平的數(shù)值朝著電源100的供電能力增大，驅(qū)動(dòng)耗散單元210a，210b, 210c和210η將跨過(guò)DC干線(xiàn)108的電流路徑中的電流電平提高到“接通”狀態(tài)，從而耗散DC干線(xiàn)108上的過(guò)剩能量。
[0026]要注意的是，耗散單元202a - 202η的每一個(gè)可以包括未顯示在圖2中的按照特定實(shí)現(xiàn)的需要執(zhí)行功能的部件。例如，可以加入防止DC干線(xiàn)108上的極性反向的部件；可以加入保持DC電平足夠平滑的電容器；可以將電阻用于偏置驅(qū)動(dòng)器206a - 206η和耗散元件210a-210η,以保證跨過(guò)DC干線(xiàn)108的電流吸收器得到適當(dāng)調(diào)節(jié)；以及如果特定功能有需要，可以加入其它部件。
[0027]耗散單元子系統(tǒng)200包括與耗散器控制器154的控制信號(hào)和數(shù)據(jù)信號(hào)連接件。耗散器控制器154可以是任何適當(dāng)處理器或控制器(帶有或沒(méi)有數(shù)字處理器)，其可以配置成監(jiān)視多個(gè)工作條件，以及在檢測(cè)到故障狀況的情況下采取糾正或補(bǔ)救行動(dòng)。在如圖2所示的示范性實(shí)現(xiàn)中，控制和數(shù)據(jù)信號(hào)可以包括故障狀況/復(fù)位信號(hào)、和多個(gè)耗散元件210a - 210n達(dá)到的耗散元件溫度T1J2JjP Τη。風(fēng)扇220可以包括在外部耗能設(shè)備150的外殼中，或處在另一個(gè)適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)上，以便當(dāng)工作期間產(chǎn)生大量熱量時(shí)提供冷卻氣流。耗散元件210a - 210η的溫度可以通過(guò)耗散器控制器154來(lái)監(jiān)視。耗散器控制器154可以使用耗散元件溫度來(lái)確定是否應(yīng)該關(guān)閉外部耗能設(shè)備150，是否應(yīng)該指示溫度狀況，或是否應(yīng)該打開(kāi)風(fēng)扇220。如果風(fēng)扇220被打開(kāi)，則耗散器控制器154可以如圖2所示，經(jīng)由風(fēng)扇220上的控制信號(hào)(風(fēng)扇速度信號(hào)和風(fēng)扇開(kāi)/關(guān)信號(hào))控制風(fēng)扇速度。當(dāng)檢測(cè)到熱過(guò)載狀況時(shí)，可以通過(guò)，例如，觸發(fā)將耗散元件210a - 210η與DC干線(xiàn)108斷開(kāi)的關(guān)閉開(kāi)關(guān)225關(guān)閉外部耗能設(shè)備150。
[0028]圖3是例示耗散來(lái)自DC干線(xiàn)108的能量的示范性方法300的操作的流程圖。方法300可以由像配置成為要執(zhí)行的功能提供硬件和軟件能力的耗散器控制器154那樣的任何適當(dāng)處理器或控制器來(lái)執(zhí)行?？梢詾樵O(shè)計(jì)成與外部耗能設(shè)備150 (圖1中)一起使用或改裝成與外部耗能設(shè)備150 —起使用或設(shè)計(jì)成與作為附件的外部耗能設(shè)備150 —起使用的任何適當(dāng)電源100 (圖1中)執(zhí)行方法300。在方法300的步驟302中，將外部耗能設(shè)備150與DC干線(xiàn)108上的電源100連接。另外的連接件包括將DC干線(xiàn)電力信號(hào)124 (圖1中)傳送給耗散器控制輸入端201的連接件、和可選地，到外部耗能設(shè)備150上的通信接口的通信總線(xiàn)132 (圖1中)。
[0029]當(dāng)外部耗能設(shè)備150已經(jīng)連接時(shí)，電源100可以包括其中一些參考圖4描述過(guò)、將外部耗能設(shè)備150的操作與電源100合并的功能。在步驟304中，外部耗能設(shè)備150輸入DC干線(xiàn)電力信號(hào)，以便檢測(cè)任何補(bǔ)充浪涌電流。在步驟306中，就任何補(bǔ)充浪涌電流連續(xù)監(jiān)視DC干線(xiàn)電力信號(hào)。在判定塊310中，方法300確定補(bǔ)充浪涌電流是否超過(guò)閾值。判定塊310中的檢驗(yàn)可以針對(duì)指示超過(guò)DC/DC轉(zhuǎn)換器104吸收的能力的補(bǔ)充浪涌電流電平的閾電流電平和對(duì)來(lái)自可能與DC干線(xiàn)108連接的任何其它DC/DC轉(zhuǎn)換器104的電流的要求。當(dāng)在閾電流電平之上時(shí)，可能需要AC/DC轉(zhuǎn)換器102吸收過(guò)剩電流，這是AC/DC轉(zhuǎn)換器102未被設(shè)計(jì)成完成的任務(wù)。要注意的是，這些步驟和判定塊的任一個(gè)執(zhí)行的功能可以由配置成提供觸發(fā)必要功能的信號(hào)電平的有源或無(wú)源電路來(lái)執(zhí)行。在一些示范性實(shí)現(xiàn)中，可以利用處理器執(zhí)行一種或多種功能或判定塊。
[0030]如果在判定塊310中，超過(guò)閾電流，則如步驟312所指，調(diào)節(jié)η個(gè)耗散單元202a - 202η (圖2中)，以便吸收跨過(guò)DC干線(xiàn)108的電流。耗散單元202a - 202η吸收跨過(guò)DC干線(xiàn)108的電流的程度可能與與電源100的最大供電能力有關(guān)的如補(bǔ)充浪涌電流電平所指示的過(guò)剩能量的數(shù)量成比例。要注意的是，耗散單元202a - 202η上的電流吸收器的調(diào)節(jié)無(wú)需嚴(yán)格線(xiàn)性。該調(diào)節(jié)可以針對(duì)特定實(shí)現(xiàn)的需要加以調(diào)整。
[0031]在步驟312中，一旦耗散掉過(guò)剩能量，DC干線(xiàn)電力信號(hào)124就可能返回到使耗散單元202a - 202η恢復(fù)到吸收低電平電流或甚至打開(kāi)狀態(tài)的電平。然后使控制返回到步驟306，繼續(xù)監(jiān)視DC干線(xiàn)電力信號(hào)。
[0032]外部耗能設(shè)備150包括耗散器控制器154，耗散器控制器154執(zhí)行進(jìn)一步改進(jìn)電源100的操作的功能。耗散器控制器154可以從DC干線(xiàn)108中獲取用于操作的電力。如上所指，電源100可以是改裝成與耗散器控制器154—起執(zhí)行的傳統(tǒng)電源100。該改裝可以包括軟件升級(jí)，或?qū)⒅С滞獠亢哪茉O(shè)備150的使用的軟件產(chǎn)品包括進(jìn)來(lái)。圖4是例示改進(jìn)電源100的操作的由耗散器控制器執(zhí)行的功能的操作的流程圖。[0033]對(duì)傳統(tǒng)電源100有利的一種功能是外部耗能設(shè)備150的存在檢測(cè)功能。如上所述，電源100可以通過(guò)將ADP100用于過(guò)剩電力耗散來(lái)工作，因此，可以包括當(dāng)超過(guò)某些過(guò)剩電力極限時(shí)可能關(guān)閉電源100和/或ADPllO的觸發(fā)器或吸收極限。當(dāng)外部耗能設(shè)備150與DC干線(xiàn)108連接，耗散器控制器154在步驟S402中檢測(cè)與DC干線(xiàn)108的連接。在步驟404中，耗散器控制器154可以在通信總線(xiàn)132上將存在信號(hào)傳送給電源100。作出響應(yīng)，電源控制器130檢測(cè)指示是否發(fā)現(xiàn)了外部耗能設(shè)備150的存在信號(hào)，并消除吸收極限以便利用外部耗能設(shè)備150提供的全部吸收能力。
[0034]在步驟406中，耗散器控制器154在正常操作下進(jìn)行，在控制輸入端T1到Tn上檢測(cè)耗散元件210a - 210η (圖2中)的溫度。在步驟408中，連續(xù)監(jiān)視用于所有耗散元件210a - 210η的散熱器212a - 212η的溫度。在步驟410中，耗散器控制器154可以通過(guò)根據(jù)感測(cè)的溫度調(diào)整風(fēng)扇速度來(lái)監(jiān)視風(fēng)扇(像圖2中的風(fēng)扇220那樣)。在判定塊412中，分析耗散元件210a - 210η的溫度，以便確定是否達(dá)到熱過(guò)載狀況。如果判定塊412檢測(cè)到熱過(guò)載，貝1J耗散器控制器154可以啟動(dòng)像,例如，生成傳送給多個(gè)耗散兀件152的故障狀況/復(fù)位信號(hào)，強(qiáng)制將DC干線(xiàn)108與耗散元件152斷開(kāi)，以及將故障狀況信號(hào)傳送給電源100那樣的多種響應(yīng)動(dòng)作。
[0035]耗散器控制器154可以并行地執(zhí)行監(jiān)視任務(wù)。例如，如圖4所示，溫度監(jiān)視功能可以與像步驟416-420所指示的那些那樣的其他任務(wù)并行地進(jìn)行，步驟416-420涉及控制信號(hào)和溫度傳感器輸入的監(jiān)視。在步驟416中，耗散器控制器154連續(xù)監(jiān)視像檢測(cè)補(bǔ)充浪涌電流的耗散器控制輸入201那樣的控制信號(hào)以保證可操作性。也可以監(jiān)視像溫度傳感器輸入那樣的其他信號(hào)?？梢约尤胗布?lái)實(shí)現(xiàn)輸入的可操作性的監(jiān)視。該監(jiān)視也可能需要與電源100交換信息。在判定塊418中，耗散器控制器154確定是否存在故障。如果檢測(cè)到控制信號(hào)之一的故障，貝1J如圖4所不,可以將狀態(tài)信息傳送給電源100。例如,耗散器控制器154可以確定耗散器控制輸入端201 (圖2中)是否未工作(例如，通過(guò)檢測(cè)預(yù)定異常的短路或開(kāi)路狀況)。耗散器控制器154可以將耗散器控制輸入端201的故障信息傳送給電源100。電源100可以作出響應(yīng)，在檢測(cè)到外部耗能設(shè)備150之前適當(dāng)?shù)刂亟ㄎ諛O限。
[0036]上面參考圖1到4所述的外部耗能設(shè)備150是可以用于吸收直到電源100的供電能力的過(guò)剩電力的耗能設(shè)備的例子。要明白的是，耗能設(shè)備不局限于像被描述成例示其相對(duì)于可以與之連接的電源100的模塊性和功能多樣性的外部耗能設(shè)備150那樣工作。示范性耗能設(shè)備也可以像與電源合并的子系統(tǒng)那樣工作。
[0037]應(yīng)當(dāng)明白，可以不偏離本發(fā)明的范圍地改變本發(fā)明的各個(gè)方面和詳細(xì)。而且，前面的描述只用于例示的目的，而不是限制的目的一本發(fā)明由權(quán)利要求書(shū)限定。
【權(quán)利要求】
1.一種耗能設(shè)備，其包含: 配置成跨接在電源中的DC干線(xiàn)上的DC干線(xiàn)輸入端，其中該DC干線(xiàn)將AC/DC轉(zhuǎn)換器生成的DC電流傳導(dǎo)到至少一個(gè)DC/DC轉(zhuǎn)換器，該至少一個(gè)DC/DC轉(zhuǎn)換器被配置成當(dāng)至少一個(gè)DC/DC轉(zhuǎn)換器吸收來(lái)自至少一個(gè)DC/DC轉(zhuǎn)換器上的負(fù)載的電力時(shí)，在DC干線(xiàn)上生成補(bǔ)充浪涌電流； 配置成接收來(lái)自干線(xiàn)電流監(jiān)視器的DC干線(xiàn)電力信號(hào)的耗散器控制輸入端，其中該干線(xiàn)電流監(jiān)視器被配置成監(jiān)視DC干線(xiàn)上的電流電平，并且生成指示至少一個(gè)DC/DC轉(zhuǎn)換器生成的補(bǔ)充浪涌電流電平的DC干線(xiàn)電力信號(hào)；以及 DC干線(xiàn)輸入端上跨接在DC干線(xiàn)上的多個(gè)耗散元件，多個(gè)耗散元件的每一個(gè)被配置成提供跨過(guò)DC干線(xiàn)的電流吸收路徑，其中該多個(gè)耗散元件被配置成與在耗散器控制輸入端上接收的補(bǔ)充浪涌電流電平成比例地調(diào)節(jié)電流吸收路徑。
2.如權(quán)利要求1所述的耗能設(shè)備，進(jìn)一步包含: 多個(gè)散熱器，每個(gè)散熱器與多個(gè)耗散元件的相應(yīng)一個(gè)熱接觸。
3.如權(quán)利要求 1所述的耗能設(shè)備，進(jìn)一步包含: 配置成監(jiān)視耗能設(shè)備中的多個(gè)工作條件的耗散器控制器。
4.如權(quán)利要求3所述的耗能設(shè)備，進(jìn)一步包含: 多個(gè)散熱器，每個(gè)散熱器與多個(gè)耗散元件的相應(yīng)一個(gè)熱接觸；以及 多個(gè)散熱器的每一個(gè)上的溫度傳感器，該溫度傳感器在信號(hào)通信路徑上與耗散器控制器連接，以便為每個(gè)耗散元件提供溫度測(cè)量值。
5.如權(quán)利要求3所述的耗能設(shè)備，進(jìn)一步包含: 配置成以風(fēng)扇速度信號(hào)所指示的風(fēng)扇速度向多個(gè)耗散元件提供冷卻氣流的風(fēng)扇； 其中該風(fēng)扇在信號(hào)通信路徑上與耗散器控制器連接，以便接收耗散器控制器生成的風(fēng)扇速度信號(hào)。
6.如權(quán)利要求4所述的耗能設(shè)備，其中多個(gè)工作條件包括多個(gè)耗散元件的耗散元件溫度，以及耗散器控制器被配置成根據(jù)多個(gè)耗散元件的耗散元件溫度檢測(cè)熱過(guò)載，當(dāng)檢測(cè)到熱過(guò)載時(shí)關(guān)閉耗能設(shè)備的操作。
7.如權(quán)利要求3所述的耗能設(shè)備，進(jìn)一步包含: 配置成通過(guò)通信總線(xiàn)與電源控制器連接的通信接口，該電源控制器被配置成控制作為電源裝置的AC/DC轉(zhuǎn)換器、DC干線(xiàn)、和至少一個(gè)DC/DC轉(zhuǎn)換器的操作，以及將耗能設(shè)備的操作與電源裝置合并。
8.如權(quán)利要求7所述的耗能設(shè)備，其中: 該電源裝置包含自動(dòng)向下規(guī)劃系統(tǒng)，其與干線(xiàn)電流監(jiān)視器連接并且配有電流吸收能力，以便當(dāng)干線(xiàn)電流監(jiān)視器檢測(cè)到補(bǔ)充浪涌電流電平時(shí)吸收DC干線(xiàn)電流； 該電源控制器對(duì)自動(dòng)向下規(guī)劃系統(tǒng)的電流吸收能力施加吸收極限； 該耗能設(shè)備中的耗散器控制器在通信總線(xiàn)上生成存在信號(hào)以便允許被電源控制器發(fā)現(xiàn)；以及 當(dāng)發(fā)現(xiàn)耗能設(shè)備時(shí)，該電源控制器從自動(dòng)向下規(guī)劃系統(tǒng)中消除吸收極限。
9.如權(quán)利要求1所述的耗能設(shè)備，進(jìn)一步包含: 外殼，其被配置成包含多個(gè)耗散元件，提供將DC干線(xiàn)與DC干線(xiàn)輸入端連接的第一輸入端子和第二輸出端子，以及提供將干線(xiàn)電流監(jiān)視器與耗散器控制輸入端連接的耗散器控制端子。
10.如權(quán)利要求7所述的耗能設(shè)備，進(jìn)一步包含: 外殼，其被配置成包含多個(gè)耗散元件，提供將DC干線(xiàn)與DC干線(xiàn)輸入端連接的第一輸入端子和第二輸出端子，提供將干線(xiàn)電流監(jiān)視器與耗散器控制輸入端連接的耗散器控制端子，以及提供將通信總線(xiàn)接口與通信總線(xiàn)連接的總線(xiàn)接口連接器。
11.一種耗散來(lái)自電源中的DC干線(xiàn)的能量的方法，該電源被配置成將AC/DC轉(zhuǎn)換器生成的電力提供給至少一個(gè)DC/DC轉(zhuǎn)換器，該DC/DC轉(zhuǎn)換器被配置成當(dāng)至少一個(gè)DC/DC轉(zhuǎn)換器吸收來(lái)自負(fù)載的電力時(shí)，在DC干線(xiàn)上生成補(bǔ)充浪涌電流，該方法包含: 將電源外部的多個(gè)耗散元件跨接在DC干線(xiàn)上，以便在每個(gè)耗散元件上提供跨過(guò)DC干線(xiàn)的電流吸收路徑； 在耗散器控制輸入端上從干線(xiàn)電流監(jiān)視器輸入DC干線(xiàn)電力信號(hào)，其中該干線(xiàn)電流監(jiān)視器檢測(cè)DC干線(xiàn)上的電流電平，并且生成指示至少一個(gè)DC/DC轉(zhuǎn)換器生成的補(bǔ)充浪涌電流電平的DC干線(xiàn)電力信號(hào)；以及 通過(guò)與在耗散器控制輸入端上接收的補(bǔ)充浪涌電流電平成比例地控制多個(gè)耗散元件調(diào)節(jié)電流吸收路徑。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，進(jìn)一步包含: 檢測(cè)每個(gè)耗散元件的耗散元件溫度；以及 依照檢測(cè)的耗散元件溫度控制風(fēng)扇的風(fēng)扇速度。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，進(jìn)一步包含: 當(dāng)檢測(cè)到熱過(guò)載時(shí)，關(guān)閉多個(gè)耗散元件的操作。
14.一種DC電源，其包含: 配置成供應(yīng)DC電流的DC干線(xiàn)； 配置成在DC干線(xiàn)上生成DC電流的AC/DC轉(zhuǎn)換器； 與DC干線(xiàn)連接以接收DC電流的至少一個(gè)DC/DC轉(zhuǎn)換器，該至少一個(gè)DC/DC轉(zhuǎn)換器被配置成當(dāng)至少一個(gè)DC/DC轉(zhuǎn)換器吸收來(lái)自至少一個(gè)DC/DC轉(zhuǎn)換器上的負(fù)載的電力時(shí)，在DC干線(xiàn)上生成補(bǔ)充浪涌電流； 干線(xiàn)電流監(jiān)視器，配置成監(jiān)視DC干線(xiàn)上的電流電平，并且生成指示至少一個(gè)DC/DC轉(zhuǎn)換器生成的補(bǔ)充浪涌電流電平的DC干線(xiàn)電力信號(hào)；以及耗能設(shè)備，其包含: 配置成跨接在DC干線(xiàn)上的DC干線(xiàn)輸入端； 配置成接收來(lái)自干線(xiàn)電流監(jiān)視器的DC干線(xiàn)電力信號(hào)的耗散器控制輸入端；以及DC干線(xiàn)輸入端上跨接在DC干線(xiàn)上的多個(gè)耗散元件，多個(gè)耗散元件的每一個(gè)被配置成提供跨過(guò)DC干線(xiàn)的電流吸收路徑，其中該多個(gè)耗散元件被配置成與在耗散器控制輸入端上接收的補(bǔ)充浪涌電流電平成比例地調(diào)節(jié)電流吸收路徑。
15.如權(quán)利要求14所述的DC電源，其中該耗能設(shè)備進(jìn)一步包含: 配置成監(jiān)視耗能設(shè)備中的多個(gè)工作條件的耗散器控制器。
16.如權(quán)利要 求15所述的DC電源，其中該耗能設(shè)備進(jìn)一步包含: 多個(gè)散熱器，每個(gè)散熱器與多個(gè)耗散元件的相應(yīng)一個(gè)熱接觸；以及多個(gè)散熱器的每一個(gè)上的溫度傳感器，該溫度傳感器在信號(hào)通信路徑上與耗散器控制器連接，以便為每個(gè)耗散元件提供溫度測(cè)量值。
17.如權(quán)利要求15所述的DC電源，其中該耗能設(shè)備進(jìn)一步包含: 配置成以風(fēng)扇速度信號(hào)所指示的風(fēng)扇速度向多個(gè)耗散元件提供冷卻氣流的風(fēng)扇； 其中該風(fēng)扇在信號(hào)通信路徑上與耗散器控制器連接，以便接收耗散器控制器生成的風(fēng)扇速度信號(hào)。
18.如權(quán)利要求15所述的DC電源，其中多個(gè)工作條件包括多個(gè)耗散元件的耗散元件溫度，以及耗散器控制器被配置成根據(jù)耗散元件溫度檢測(cè)熱過(guò)載，當(dāng)檢測(cè)到熱過(guò)載時(shí)關(guān)閉耗能設(shè)備的操作。
19.如權(quán)利要求14所述的DC電源，進(jìn)一步包含: 電源控制器，配置成控制AC/DC轉(zhuǎn)換器、DC干線(xiàn)、和至少一個(gè)DC/DC轉(zhuǎn)換器的操作，以及將耗能設(shè)備的操作合并到DC電源中； 其中該耗能設(shè)備進(jìn)一步包含: 配置成在通信總線(xiàn)上與電源控制器連接的通信總線(xiàn)接口。
20.如權(quán)利要求19所述的DC電源，進(jìn)一步包含: 自動(dòng)向下規(guī)劃系統(tǒng)，其與干線(xiàn)電流監(jiān)視器連接和配有電流吸收能力以便當(dāng)干線(xiàn)電流監(jiān)視器檢測(cè)到補(bǔ)充浪涌電流電平時(shí)吸收DC干線(xiàn)電流； 其中: 該電源控制器對(duì)自動(dòng)向下規(guī)劃系統(tǒng)的電流吸收能力施加吸收極限； 該耗能設(shè)備中的耗散器控制器在通信總線(xiàn)上生成存在信號(hào)以便允許被電源控制器發(fā)現(xiàn)；以及 當(dāng)發(fā)現(xiàn)耗能設(shè)備時(shí)，該電源控制器從自動(dòng)向下規(guī)劃系統(tǒng)中消除吸收極限。
【文檔編號(hào)】H02M1/32GK103929053SQ201310684091
【公開(kāi)日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2013年12月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月15日
【發(fā)明者】P.薩法, M.J.貝尼斯, M.武洛維克 申請(qǐng)人:安捷倫科技有限公司