一种直流连接器、交直流输入设备和交直流输入系统

本申请要求在2016年12月27日提交中国专利局、申请号为201611230074.X、发明名称为“一种直流连接器、交直流输入设备和交直流输入系统”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本申请涉及电路领域，尤其涉及一种直流连接器、交直流输入设备和交直流输入系统。

背景技术

近年来高压直流电(high-voltage direct current，HVDC)在信息通信技术(Information Communications Technology，ICT)领域发展非常迅速，已有部分ICT机房采用HVDC供电，此时，ICT设备采用专用HVDC器具输入插座接受ICT机房提供的电能；但是部分传统ICT机房仍然采用交流电(alternating current，AC)供电，此时，ICT设备采用符合IEC60320标准的AC器具输入插座接受ICT机房提供的电能。

目前市场上有符合IEC60320标准的AC器具输入插座，也有专用HVDC器具输入插座，因此，ICT设备设计为AC版本或HVDC版本，AC版本使用符合IEC60320标准的AC器具输入插座，HVDC版本使用专用HVDC器具输入插座，以适应ICT机房供电，这样，当ICT设备数量众多时，ICT设备无法灵活适应ICT机房。

由此可知，设计一种兼容AC与HVDC的交直流输入方案，使器具耦合器能够兼容AC与HVDC，使ICT设备能够兼容AC与HVDC输入，从而灵活适应ICT机房具有重要意义。

本申请实施例提供一种直流连接器、交直流输入设备和交直流输入系统，以解决器具耦合器和ICT设备不能兼容交流电与直流电输入，无法灵活适应ICT机房的问题。

本申请实施例提供的具体技术方案如下：

第一方面，本申请实施例提供一种交直流输入设备，包括：器具输入插座和信息通信技术ICT设备，所述ICT设备由所述器具输入插座供电，所述器具输入插座包括接地触头、正极触头、负极触头和信号开关，其中，所述信号开关在所述器具输入插座上的接触深度小于所述正极触头或所述负极触头在所述器具输入插座上接触深度，

所述信号开关，用于在连接器从所述器具输入插座分离时产生控制信号，所述控制信号能够使所述ICT设备进入空载状态之后，分断所述器具输入插座与所述直流连接器的导电极连接。

采用上述方案，在连接器插入所述器具输入插座之后，从所述器具输入插座分离时，由于所述信号开关在所述器具输入插座上的接触深度小于所述正极触头或所述负极触头在所述器具输入插座上接触深度，从而使信号开关能够在所述器具输入插座与所述直流连接器的导电极连接断开之前，产生控制信号，该控制信号能够使所述ICT设备进入空载状态之后，分断所述器具输入插座与所述连接器的导电极连接，此时导电极分离时的分断电流基本为零，避免器具耦合器产生危险的交直流起弧，从而使该器具输入插座能够兼容交直流的输入，灵活适应ICT机房。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述连接器为直流连接器时，所述信号开关具体用于：

在所述直流连接器从所述器具输入插座分离时产生控制信号，所述控制信号能够在所述器具输入插座与所述直流连接器的导电极连接分断之前，使所述ICT设备的负载电流为零或接近为零。

上述可能的实现方式中，所述控制信号在所述器具输入插座与所述直流连接器的导电极连接分断之前，使所述ICT设备的负载电流为零或接近为零，控制所述ICT设备进入空载状态，避免器具耦合器产生危险的直流起弧。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述ICT设备内部设置有控制电路和变压线圈，所述控制电路包括控制单元和半导体开关，所述控制单元连接到所述器具输入插座的两个导电极上，并与所述信号开关连接，所述半导体开关的第一端和第二端连接到所述器具输入插座的一个导电极与所述变压线圈之间的连线上，所述半导体开关的第三端与所述控制单元连接，

所述控制单元，用于接收到信号开关产生的控制信号后，控制所述半导体开关进入断开状态，使所述ICT设备进入空载状态之后，分断所述器具输入插座与所述直流连接器的导电极连接。

上述可能的实现方式中，在接收到信号开关产生的控制信号后，控制ICT设备内部的半导体开关进入断开状态，使所述ICT设备进入空载状态，能够快速使ICT设备进入空载状态，方式简单，易于实现。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述半导体开关为一个晶体管或至少两个晶体管的组合。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述控制电路还包括启动电阻和继电器，所述启动电阻与所述继电器并联，并接入到所述器具输入插座的一个导电极与所述变压线圈之间的连线上，所述控制单元与所述继电器连接，

所述控制单元，还用于在检测到电源输入后，控制所述继电器导通后进入正常工作状态。

上述可能的实现方式中，由于TCT设备内部的继电器在默认情况下处于关断状态，在连接器插入器具输入插座时，由于启动电阻的作用，此时ICT设备内部的启动电流很小，器具耦合器在启动时的起弧被控制到可以接受的程度，经过预设的时长后，控制单元控制继电器导通进入正常工作状态，实现ICT设备的安全启动，防止出现危险的电流起弧，延长ICT设备和器具耦合器的使用寿命。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述连接器为交流连接器时，所述信号开关，还用于在交流连接器插入所述器具输入插座时，保持初始状态。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述连接器为交流连接器时，所述信号开关，还用于在交流连接器从所述器具输入插座分离时，保持初始状态。

上述可能的实现方式中，当交流连接器插入所述器具输入插座时，所述信号开关保持初始状态，从而使所述器具输入插座能够复用交流电输入，从而实现交直流电输入的兼容。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述交流连接器为标准交流连接器IEC60320-C13或标准交流连接器IEC60320-C19。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述控制单元通过电源转换模块连接到所述器具输入插座的两个导电极上。

上述可能的实现方式中，控制单元通过电源转换模块将导电极输入的电压转化为控制单元的工作电压。

第二方面，本申请实施例提供一种直流连接器，包括：接地触头、正极触头、负极触头和信号触头，

所述信号触头，用于在所述直流连接器从器具输入插座分离时发生状态改变，触发所述器具输入插座上的信号开关K1产生控制信号，所述控制信号能够使由所述器具输入插座供电的信息通信技术ICT设备进入空载状态之后，分断所述器具输入插座与所述直流连接器的导电极连接。

采用上述方案，在直流连接器从器具输入插座分离时率先发生状态改变，从而使ICT设备进入空载状态之后，分断所述器具输入插座与所述直流连接器的导电极连接，避免器具耦合器产生危险的直流起弧，避免了电气火灾和电击伤事故的发生，实现了对采用连接器方式直流供电终端操作人员的保护，有利于扩展直流供电系统的应用领域。

结合第二方面，在一种可能的实现方式中，所述信号触头为固定的触头，用于与交流连接器进行外形区分。

上述可能的实现方式中，将信号触头设置为固定的触头，能够清晰的与交流连接器进行外形区分，防止操作人员将该直流连接器因外形相似将其插入交流器具输入插座，从而损坏交流器具输入插座和由交流器具输入插座供电的ICT设备，甚至产生危险事故。

结合第二方面，在一种可能的实现方式中，所述信号触头为移动的触头，在所述正极触头与负极触头输出直流电时，呈现伸长状态；在所述正极触头与负极触头输出交流电时，呈现收缩状态。

上述可能的实现方式中，将信号触头设置为固定的触头，能够使直流连接器作为交流连接器使用，灵活兼容交直流电的输入，为用户提供便利。

第三方面，本申请实施例提供一种交直流输入系统，包括：连接器、器具输入插座、信息通信技术ICT设备，其中，所述ICT设备由所述器具输入插座供电，连接器为直流连接器或交流连接器，所述直流连接器包括：接地触头、正极触头、负极触头和信号触头，所述器具输入插座包括接地触头、正极触头、负极触头和信号开关，

所述信号触头，用于在所述直流连接器从器具输入插座分离时发生状态改变，触发所述器具输入插座上的信号开关产生控制信号，所述控制信号能够使由所述器具输入插座供电的信息通信技术ICT设备进入空载状态之后，分断所述器具输入插座与所述直流连接器的导电极连接；

所述信号开关，用于在直流连接器从所述器具输入插座分离时产生控制信号，所述控制信号能够使所述ICT设备进入空载状态之后，分断所述器具输入插座与所述直流连接器的导电极连接。

采用上述方案，该交直流输入系统可以同时兼容交流电的输入和直流电的输入，能够根据实际情形，灵活选择，兼容ICT机房。

结合第三方面，在一种可能的实现方式中，所述交流连接器为标准交流连接器IEC60320-C13或标准交流连接器IEC60320-C19。

结合第三方面，在一种可能的实现方式中，所述信号触头为移动的触头，在所述正极触头与负极触头输出直流电时，呈现伸长状态；在所述正极触头与负极触头输出交流电时，呈现收缩状态。

附图说明

图1为本申请实施例的交直流输入系统组成示意图；

图2为本申请实施例的直流连接器和器具耦合器的耦合示意图；

图3A、图3B、图3E和图3F为本申请实施例的直流连接器和器具耦合器的结构示意图；

图3C、图3D、图3G和图3H为本申请实施例的交流连接器和器具耦合器的结构示意图；

图4为本申请实施例的交直流输入设备的组成示意图；

图5A、图5B为直流连接器、器具输入插座和ICT设备连接示意图；

图5C、图5D、图5E和图5F为交流连接器、器具输入插座和ICT设备连接示意图。

具体实施方式

为了更好地理解本申请实施例的上述目的、方案和优势，下文提供了详细描述。该详细描述通过使用框图、流程图等附图和/或示例，阐明了装置和/或方法的各种实施方式。在这些框图、流程图和/或示例中，包含一个或多个功能和/或操作。本领域技术人员将理解到：这些框图、流程图或示例内的各个功能和/或操作，能够通过各种各样的硬件、软件、固件单独或共同实施，或者通过硬件、软件和固件的任意组合实施。

本申请实施例提供一种直流连接器、输入设备和系统，以解决器具耦合器和ICT设备不能兼容AC与HVDC输入，无法灵活适应ICT机房的问题。

下面，对本申请实施例涉及的基本概念进行解释。需要说明的是，这些解释是为了让本申请实施例更容易被理解，而不应该视为对本申请所要求的保护范围的限定。

一、HVDC和AC

HVDC是一种与传统-48Vdc(伏直流电)不一样的新的直流供电方式，供电电压比-48Vdc更高，额定值是240Vdc，范围是192-288Vdc或额定值是336Vdc，范围是260-400Vdc，电压范围由标准ITU/L.1200定义。

AC，即通常所说的“市电”或“工频交流电”，常用电压、电流、频率这三个量来表征，目前世界各国的常用市电的频率有50Hz(赫兹)与60Hz(赫兹)两种，电压则由100V至250V不等。

二、器具耦合器、连接器和器具输入插座

器具耦合器，可任意地使用电源软线与ICT设备连接或者断开的耦合器，它由连接器和器具输入插座两部分组成。

连接器，是与连接到电源的软缆结成整体的零件，或者是预定连接到这种软缆上的零件，其电气连接部分为插套。其中，连接器包括直流连接器和交流连接器两种类型，直流连接器接收直流电的输入，交流连接器接收交流电的输入。

器具输入插座，是ICT设备里或固定在ICT设备上的零件，或者是预定要装在ICT设备上的零件，其电气连接部分为插销。

下面，结合附图对本申请实施例进行详细介绍。

本申请实施例提供一种直流输入系统，如图1所示，包括：连接器10、器具输入插座20和ICT设备30，其中，所述ICT设备30由所述器具输入插座20供电，器具输入插座20可以固定在ICT设备30内部，也可以预定连接到ICT设备30上，所述连接器10可为直流连接器，也可为交流连接器。所述交流连接器为标准交流连接器IEC 60320-C13或标准交流连接器IEC60320-C19。所述直流连接器包括：接地触头、正极触头、负极触头和信号触头，所述器具输入插座20包括接地触头、正极触头、负极触头和信号开关K1，

所述信号触头，用于在所述直流连接器从器具输入插座20分离时发生状态改变，触发所述器具输入插座20上的信号开关K1产生控制信号，所述控制信号能够使由所述器具输入插座20供电的ICT设备30进入空载状态之后，分断所述器具输入插座20与所述直流连接器的导电极连接；

所述信号开关K1，用于在直流连接器从所述器具输入插座20分离时产生控制信号，所述控制信号能够使所述ICT设备30进入空载状态之后，分断所述器具输入插座20与所述直流连接器的导电极连接。

需要说明的是，本申请实施例中，直流连接器和器具输入插座20组成器具耦合器，直流连接器和器具输入插座20可以通过IEC 60320-C13/C14及IEC 60320-C19/C20等标准器具耦合器改进而成，在本文中称为CD13/CD14及CD19/CD20，其中，直流连接器上的信号触头可以设定固定的触头或可移动的触头，当直流连接器上的信号触头设定固定的触头时，用于与交流连接器的外形尺寸进行区分，当直流连接器上的信号触头设定固定的触头或信号触头为可移动的触头且处于伸长状态时，CD13能插入CD14，CD19能插入CD20；C13能插入到CD14，C19能插入到CD20；CD13插入不了C14；CD19插入不了C20。具体可参阅图2所示，这里以C19/C20及CD19/CD20为例进行了示意，同样适用于C13/C14及CD13/CD14。

进一步的，当直流连接器上的信号触头设定可移动的触头且信号触头处于收缩状态时，CD13能插入CD14，CD19能插入CD20；C13能插入到CD14，C19能插入到CD20；CD13能插入C14；CD19能插入C20。

具体的，图3A和图3B以直流连接器和器具输入插座20为CD19/CD20为例，示出了两者的结构示意图。通过图3A和图3B，可以看出器具输入插座20的信号开关K1与ICT设备内部的电路连接，这里以CD19/CD20为例进行了示意，同样适用于CD13/CD14，具体可参阅图3E和图3F所示。

具体的，图3C和图3D以交流连接器为标准交流连接器IEC 60320-C19和器具输入插座20为CD20为例，示出了两者的结构示意图，同理交流连接器也可以为标准交流连接器IEC 60320-C13，器具输入插座20为CD14，具体可参阅图3G和图3H所示。

基于上述实施例，本申请实施例提供一种直流连接器，如图3A或3B所示，该直流连接器包括：接地触头、正极触头、负极触头和信号触头，

所述信号触头，用于在所述直流连接器从器具输入插座分离时发生状态改变，触发所述器具输入插座上的信号开关K1产生控制信号，所述控制信号能够使由所述器具输入插座供电的信息通信技术ICT设备进入空载状态之后，分断所述器具输入插座与所述直流连接器的导电极连接。

一种可能的实施方式中，所述信号触头为固定的触头，此时所述直流连接器只能接收HVDC的输入，只能作为直流连接器使用。

另一种可能的实施方式中，所述信号触头为可移动的触头，所述信号触头还用于：在所述正极触头与负极触头输出直流电时，例如HVDC，呈现伸长状态。在这种实施方式中，若所述信号触头呈现收缩状态时，此时所述直流连接器可以接收交流电的输入，作为交流连接器使用，当信号触头为可移动的触头时，直流连接器可以兼容直流电和交流电的输入，在信号触头为伸长状态时，作为直流连接器使用；在信号触头为收缩状态时，作为交流连接器使用。

本申请实施例提供一种交直流输入设备，如图4所示，该交直流输入设备包括器具输入插座20和ICT设备30，所述ICT设备30由所述器具输入插座20供电，器具输入插座20可以固定在ICT设备30内部，也可以预定连接到ICT设备30上，所述器具输入插座20包括接地触头、正极触头、负极触头和信号开关K1，其中，所述信号开关K1在所述器具输入插座20上的接触深度小于所述正极触头或所述负极触头在所述器具输入插座20上接触深度，此时，设置的信号开关K1在所述器具输入插座20上的接触深度较短是为了时器具输入插座20从直流连接器分离时，信号开关率先断开，从而产生控制信号，需要说明的是接触深度指的是从与连接器接触开始能够深入的凹陷深度，实际应用时，器具输入插座中正极触头和负极触头的接触深度相同且小于接地触头的接触深度。此时连接器插入时正负极先接通，拔出时接地极后断开，保证ICT设备通电的过程中都有接地的保护。

所述信号开关K1，用于在直流连接器从所述器具输入插座20分离时产生控制信号，所述控制信号能够使所述ICT设备30进入空载状态之后，分断所述器具输入插座20与所述直流连接器的导电极连接，此时所述直流连接器，可以为图3A或图3B中所示的直流连接器。

可选的，所述信号开关K1具体用于：

在直流连接器从所述器具输入插座20分离时产生控制信号，所述控制信号能够在所述器具输入插座20与所述直流连接器的导电极连接分断之前，使所述ICT设备30的负载电流为零，可选的，作为一种可能的实施方式，所述述控制信号在所述器具输入插座20与所述直流连接器的导电极连接分断之前所述ICT设备30的负载电流接近为零，例如当电流小于预设值时，认为电流接近为零。

具体的，图5A示出了直流连接器101、器具输入插座20和ICT设备30的一种可能的实现方式，图5A中，器具输入插座20集成在ICT设备30内部，器具输入插座20的信号开关K1与ICT设备30内部的电路连接；当然，器具输入插座20的信号开关K1也可以通过其他方式与ICT设备30内部的电路连接，此时可参阅图5B所示。

由图5A或图5B所示，所述ICT设备30内部设置有控制电路和变压线圈，所述控制电路包括控制单元、半导体开关Q2、启动电阻R1和继电器Q1。

其中，所述控制单元连接到所述器具输入插座20的两个导电极上，可选的，所述控制单元通过电源转换模块连接到所述器具输入插座20的两个导电极上，通过所述电源转换模块为器具输入插座20供电，所述电源转换模块能够将导电极之间输出的电压转换为控制单元的工作电压。

所述控制单元分别于与所述信号开关K1，继电器Q1和半导体开关Q2连接，能够实现对信号开关K1，继电器Q1和半导体开关Q2的控制，所述启动电阻R1与所述继电器Q1并联，并接入到所述器具输入插座20的一个导电极与所述变压线圈之间的连线上，图5A和图5B中示出了启动电阻R1与所述继电器Q1并联后接入到所述器具输入插座20的负极导电极与所述变压线圈之间的连线上，可选的，启动电阻R1与所述继电器Q1并联后也可以接入到所述器具输入插座20的正极导电极与所述变压线圈之间的连线上。所述半导体开关Q2的第一端和第二端连接到所述器具输入插座20的一个导电极与所述变压线圈之间的连线上，所述半导体开关Q2的第三端与所述控制单元连接，图5A和图5B中示出了半导体开关Q2的第一端和第二端连接到所述器具输入插座20的负极导电极与所述变压线圈之间的连线上，可选的，半导体开关Q2的第一端和第二端也可以连接到所述器具输入插座20的正极导电极与所述变压线圈之间的连线上。

可选的，所述半导体开关Q2为一个晶体管或者所述半导体开关Q2为至少两个晶体管的组合。

所述控制单元，用于接收到信号开关K1产生的控制信号后，控制所述半导体开关Q2进入断开状态，使所述ICT设备30进入空载状态之后，分断所述器具输入插座20与所述直流连接器101的导电极连接。

这样，在器具输入插座20与直流连接器101上的导电极分离时，由于ICT设备30进入空载状态，此时导电极分离时的分断电流基本为零，避免器具耦合器产生危险的直流起弧。

进一步的，在连接器10插入器具输入插座20后，此时的连接器10可以为直流连接器101或交流连接器102，所述控制单元，还用于在检测到电源输入时，控制所述继电器Q1进入启动状态。因为，继电器Q1在默认情况下处于关断状态，在连接器10插入器具输入插座20时，由于启动电阻R1的作用，此时ICT设备30内部的启动电流很小，器具耦合器在启动时的起弧被控制到可以接受的程度，经过预设的时长后，控制单元控制继电器Q1导通进入正常工作状态。

举例说明图5A和图5B中器具耦合器和ICT设备的工作过程。

在直流连接器101插入器具输入插座20之前，信号开关K1处于第一状态。当直流连接器101插入器具输入插座20时，由于启动电阻R1的作用，此时ICT设备30内部的启动电流很小，器具耦合器在启动时的起弧被控制到可以接受的程度；直流连接器101上的信号触头与触发器具输入插座20上的信号开关K1接触，触发信号开关K1进入第二状态；经过预设的时长后，控制单元控制继电器Q1导通进入正常工作状态。进一步的，当直流连接器101从器具输入插座20上分离时，在直流连接器101与器具输入插座20上的导电极连接断开之前，直流连接器101上的信号触头与触发器具输入插座20上的信号开关K1率先断开，触发信号开关K1进入第一状态，在信号开关K1发生状态改变时产生控制信号，从而使控制单元控制半导体开关Q2进入断开状态，使ICT设备30内部的电流为零或接近为零之后，再分断所述器具输入插座20与所述直流连接器101的导电极连接。其中，第一状态与第二状态不同，可选的，第一状态为闭合状态，第二状态为断开状态；或者，第一状态为断开状态，第二状态为闭合状态。

值得一提的是，上述器具输入插座20可以兼容标准的交流连接器的输入，具体可参阅图5C、图5D、图5E和图5F所示，当标准的交流连接器102插入所述器具输入插座20时，器具输入插座上的信号开关K1不动作，保持初始状态，当标准的交流连接器102从所述器具输入插座20分离时，器具输入插座上的信号开关K1继续不动作，保持初始状态，可选的，初始状态为第一状态，由于启动电阻R1的作用，此时ICT设备30内部的启动电流很小，器具耦合器在启动时的起弧被控制到可以接受的程度；经过预设的时长后，控制单元控制继电器Q1导通进入正常工作状态。进一步的，当交流连接器102从器具输入插座20上分离时，信号开关K1保持初始状态即第一状态。

由此可知，在ICT设备实现了交流电输入和HVDC输入的兼容，复用了ICT设备内部的电路，成本较低，便于推广。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

显然，本领域的技术人员可以对本申请实施例进行各种改动和变型而不脱离本申请实施例的精神和范围。这样，倘若本申请实施例的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。