在線式不間斷ups系統的製作方法
2023-10-07 04:44:29 1
專利名稱：在線式不間斷ups系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及電源技術，更具體地說涉及在線式不間斷UPS系統。
背景技術：
UPS一般由主電路結構和控制電路結構兩部分組成，如圖1所示，這類UPS的主電路結構一般由三個部分組成第一部分是將市電交流電壓轉換成直流電壓的AC-DC(交流-直流)變換電路10；第二部分是將直流電壓轉換成交流電壓的DC-AC(直流-交流)變換電路20；第三部分是將電池直流電壓轉換成所需直流電壓的DC-DC(直流-直流)變換電路30。電路中還包含儲能器件C1和C2，儲存能量後給逆變器提供相對於中線的正負母線電壓。當市電的供電條件在預定的許可範圍之內時(市電輸入模式即正常模式)，市電提供整個裝置所需要的能量，AC-DC變換電路10給儲能器件儲能，DC-AC變換電路20給負載提供優質的能量輸入；當市電條件超出該範圍或中斷時(電池輸入模式即後備模式)，由電池提供能量，DC-DC變換電路30給儲能器件儲能，DC-AC變換電路20給負載提供不間斷的能量供給。
由於UPS存在電池輸入模式即後備模式，所以就涉及到後備電池電路問題，現在通用的電池電路一般都需要兩組電池，一組給正母線供電，一組給負母線供電。這種後備電池電路現在一般有三種掛接方式第一種方式是直接掛接在正負母線上，直接給逆變器提供能量。如圖1位置1所示，這種方式的缺點是電池電壓高、電池數量多。第二種方式是經過DC-DC變換電路30升壓後，再給逆變器提供能量，如圖1位置2所示。這種方式的缺點是電路複雜，成本較高。第三種方式是儘可能的將市電輸入的AC-DC變換電路10和電池輸入的DC-DC變換電路30共用，如圖1位置3所示。
由於在儘量不增加成本、不影響性能的前提下，降低電池的電壓即減少電池的數量是UPS生產廠家追求的目標。所以如何將現在UPS系統中電池的數量減少，是目前需要解決的一個技術問題。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種UPS系統，其所包含的後備電池電路，可以通過用一組電池實現兩組電池的分時工作的功能，從而可使得後備電池電路的電池的數量減少一半。
本發明所述的在線式不間斷UPS系統，包括交流-直流變換電路、直流-交流變換電路、後備電池電路，其特徵在於，後備電池電路包括一組電池組、兩個開關管，兩個開關管串聯後與電池組並聯，兩個開關管互補開通，電池組的兩端分別連接正電壓輸出端、負電壓輸出端，兩個開關管中間連接中線端。
所述的後備電池電路中串聯有隔離器。所述隔離開關可以把其他電路與電池電路隔離開，對電池起到保護作用。
所述的隔離開關與電池組正端或者負端串聯，串聯後的隔離開關、電池組再與串聯後的兩個開關管並聯。這是隔離開關串聯的一種方式。
所述的隔離器串聯在後備電池電路中正輸出端或負輸出端。這是隔離器串聯的一種方式。
所述的後備電池電路中正輸出端和負輸出端分別串聯一個隔離器。在不同的應用場合，可以選擇不同的隔離方式。
所述的後備電池電路的正電壓輸出端、負電壓輸出端通過隔離器對應地連接在直流-交流變換電路的正負輸入端，中線端直接連接在直流-交流變換電路的輸入端的中線上。這樣可以直接給直流-交流變換電路提供能量。
所述的在線式不間斷UPS系統包括直流-直流變換電路，所述的後備電池電路的正電壓輸出端、負電壓輸出端、中線端直接連接到直流-直流變換電路的正負輸入端和中線上。這是經過直流-直流變換電路升壓後，再給逆變器提供能量。
所述的後備電池電路的正電壓輸出端、負電壓輸出端、中線端直接連接到交流-直流變換電路的正負輸入端和中線上。這樣可以將市電輸入的交流-直流變換電路和電池輸入的直流-直流變換電路共用。
所述的交流-直流變換電路包括整流電路、直流-直流變換電路，市電的兩端連接在該整流電路的輸入端，整流電路正負輸出端和中線端分別連接後備電池電路的正電壓輸出端、負電壓輸出端、中線端，所述的後備電池電路的正電壓輸出端、負電壓輸出端、中線端分別連接直流-直流變換電路正負輸入端和中線端上。這和電路可以使市電輸入的交流-直流變換電路和電池輸入的直流-直流變換電路共用，市電倍壓整流電路與後面的直流-直流變換電路的組合相當於現有的交流-直流變換電路。
在整流電路正或負輸出端和直流-直流變換電路正或負輸入端之間設有隔離器。所述隔離開關可以把其他電路與整流電路、直流-直流變換電路隔離開。
本發明由於將兩個開關管串聯後與一組電池組並聯，通過兩個開關管的互補開通，一組電池組可以實現兩組電池的分時工作的功能，從而可使得後備電池電路的電池的數量減少一半。
圖1是本發明所述的現有的一種UPS主電路圖方框圖。
圖2是實施例中1的後備電池電路的電路圖。
圖3是圖2中後備電池電路的輸出電壓波形。
圖4是本發明實施例中1的後備電池電路掛接到直流-交流變換電路的輸入端的電路圖。
圖5是本發明實施例中2的後備電池電路掛接到直流-直流變換電路的輸入端的電路圖。
圖6是本發明實施例中3的後備電池電路掛接到交流-直流變換電路的輸入端的電路圖。
具體實施例方式
實施例1、參見圖2、圖3，圖4。
圖3中的橫坐標表示時間，縱坐標表示電壓。
本實施例中所述的在線式不間斷UPS系統，包括交流-直流變換電路、直流-交流變換電路、後備電池電路，後備電池電路包括一組電池組BAT、兩個開關管Q1、Q2，兩個開關管Q1、Q2串聯後與電池組BAT並聯，兩個開關管Q1、Q2互補開通，電池組BAT的兩端分別連接正電壓輸出端、負電壓輸出端，兩個開關管中間連接中線端。電池組BAT的兩端分別通過二極體D1、二極體D2連接正電壓輸出端、負電壓輸出端，兩個開關管中間連接中線端。二極體D1、二極體D2在此起到隔離器的作用。
直流-交流變換電路包括充電電容C11、C12、電容C13、開關管Q11、Q12、Q13、Q14、二極體D15、16、電感L11，這是一種本領域技術人員熟知的一種直流-交流變換電路，其連接關係如圖所示，在此不做詳細說明。後備電池電路的正電壓輸出端、負電壓輸出端、中線端直接對應地連接在所述直流-交流變換電路的輸入端的正負母線和中線上。
本實施例中沒有採用直流-直流變換電路，有交流-直流變換電路但沒有在圖中表示出，交流-直流變換電路的輸出端連接直流-交流變換電路的輸入端。在電池輸入模式即後備模式工作期間，由後備電池電路直接給直流-交流變換電路提供能量。
實施例2參見圖5，方框60表示的是後備電池電路，方框70表示的直流-直流變換電路。
本實施例中所述的在線式不間斷UPS系統，包括交流-直流變換電路、直流-交流變換電路、直流-直流變換電路、後備電池電路，後備電池電路包括一組電池組BAT、兩個開關管Q1、Q2，兩個開關管Q1、Q2串聯後與電池組BAT並聯，兩個開關管Q1、Q2的互補開通。電池組BAT的兩端分別連接正電壓輸出端、負電壓輸出端，兩個開關管中間連接中線端。
直流-直流變換電路包括開關管Q21、Q22、二極體D21、D22、充電電容C21、C22、電感L21、L22。這是一種本領域技術人員熟知的一種雙DC-DC變換電路，其連接關係如圖所示，在此不做詳細說明。後備電池電路的正電壓輸出端、負電壓輸出端、中線端直接對應地連接在所述直流-直流變換電路的輸入端的正負母線和中線上。
本實施例實質上是將後備電池電路掛接在直流-直流變換電路的輸入端，在電池輸入模式即後備模式工作期間，由後備電池電路經過直流-直流變換電路升壓後，再給逆變器(即直流-交流變換電路)提供能量。交流-直流變換電路、直流-交流變換電路沒有在圖中表示出，交流-直流變換電路的輸出端連接直流-交流變換電路的輸入端，上面所述的雙DC-DC變換電路的輸出端連接直流-交流變換電路的輸入端。
實施例3參見圖6，方框80表示的是市電倍壓整流電路，方框90表示的是後備電池電路，方框100表示的雙DC-DC變換電路。
本實施例中所述的在線式不間斷UPS系統，包括整流電路、後備電池電路、直流-直流變換電路、直流-交流變換電路，後備電池電路包括一組電池組BAT、兩個開關管Q1、Q2，電池組BAT串聯隔離開關S33，串聯後的隔離開關S33、電池組BAT再與串聯後的兩個開關管Q1、Q2並聯。兩個開關管Q1、Q2互補開通，電池組BAT與隔離開關S33的串聯電路的兩端分別連接正電壓輸出端、負電壓輸出端，兩個開關管中間連接中線端。圖中的隔離開關S33串聯在電池組BAT的正極，它也可以串聯在電池組BAT的負極或後備電池電路中正輸出端、負輸出端。也可以在後備電池電路中正輸出端和負輸出端分別串聯一個隔離開關。所述隔離器可以在需要時使得後備電池電路從系統中脫離開，對電池起到保護作用。
整流電路由兩個整流二極體D31、D32串聯組成，市電的火線連接在二極體D31、D32中間，市電的零線連接在中線上，二極體D31、D32的分別再串聯靜態切換開關(隔離器)S31、S32後，連接在後備電池電路的正電壓輸出端、負電壓輸出端。
直流-直流變換電路包括開關管Q31、Q32、二極體D31、D32、充電電容C31、C32、電感L31、L32。這是一種本領域技術人員熟知的一種雙DC-DC變換電路，其連接關係如圖所示，在此不做詳細說明，其結構可以與圖3中的直流-直流變換電路完全相同。後備電池電路的正電壓輸出端、負電壓輸出端、中線端直接對應地連接在所述雙DC-DC變換電路的輸入端的正負母線和中線上。所述的直流-直流變換電路的輸出端連接直流-交流變換電路(在圖中沒有表示出)的輸入端。
本實施例中的這種電路可以使市電輸入的交流-直流變換電路和電池輸入的直流-直流變換變換電路共用，整流電路與後面的直流-直流變換電路的組合相當於現有的交流-直流變換電路，後備電池電路與後面的直流-直流變換變換電路的組合相當於現有的直流-直流變換電路。
權利要求
1.在線式不間斷UPS系統，包括交流-直流變換電路、直流-交流變換電路、後備電池電路，其特徵在於，後備電池電路包括一組電池組、兩個開關管，兩個開關管串聯後與電池組並聯，兩個開關管互補開通，電池組的兩端分別連接正電壓輸出端、負電壓輸出端，兩個開關管中間連接中線端。
2.根據權利要求1所述的在線式不間斷UPS系統，其特徵在於，後備電池電路中串聯有隔離器。
3.根據權利要求2所述的在線式不間斷UPS系統，其特徵在於，所述的隔離開關與電池組串聯，串聯後的隔離開關、電池組再與串聯後的兩個開關管並聯。
4.根據權利要求2所述的在線式不間斷UPS系統，其特徵在於，所述的隔離器串聯在後備電池電路中正輸出端或負輸出端。
5.根據權利要求2所述的在線式不間斷UPS系統，其特徵在於，所述的後備電池電路中正輸出端和負輸出端分別串聯一個隔離器。
6.根據權利要求2所述的在線式不間斷UPS系統，其特徵在於，所述的後備電池電路的正電壓輸出端、負電壓輸出端通過隔離器對應地連接在直流-交流變換電路的正負輸入端，中線端直接連接在直流-交流變換電路的輸入端的中線上。
7.根據權利要求1所述的在線式不間斷UPS系統，其特徵在於，所述的在線式不間斷UPS系統包括直流-直流變換電路，所述的後備電池電路的正電壓輸出端、負電壓輸出端、中線端直接連接到直流-直流變換電路的輸入端的正負輸入端和中線上。
8.根據權利要求2所述的在線式不間斷UPS系統，其特徵在於，所述的後備電池電路的正電壓輸出端、負電壓輸出端、中線端直接連接到交流-直流變換電路輸入端的正負輸入端和中線上。
9.根據權利要求8所述的在線式不間斷UPS系統，其特徵在於，所述的交流-直流變換電路包括整流電路、直流-直流變換電路，市電的兩端連接在該整流電路的輸入端，整流電路正負輸出端和中線端分別連接後備電池電路的正電壓輸出端、負電壓輸出端、中線端，所述的後備電池電路的正電壓輸出端、負電壓輸出端、中線端分別連接直流-直流變換電路正負輸入端和中線端上。
10.根據權利要求9所述的在線式不間斷UPS系統，其特徵在於，在整流電路正或負輸出端和直流-直流變換電路正或負輸入端之間設有隔離器。
全文摘要
本發明公開了在線式不間斷UPS系統，包括交流－直流變換電路、直流－交流變換電路、後備電池電路，其特徵在於，後備電池電路包括一組電池組、兩個開關管，兩個開關管串聯後與電池組並聯，兩個開關管互補開通，電池組的兩端分別連接正電壓輸出端、負電壓輸出端，兩個開關管中間連接中線端。本發明由於將兩個開關管串聯後與一組電池組並聯，通過兩個開關管的互補開通，一組電池組可以實現兩組電池的分時工作的功能，從而可以使得UPS系統中的電池的數量減少一半。
文檔編號H02J7/34GK101090203SQ20071007584
公開日2007年12月19日 申請日期2007年7月6日 優先權日2007年7月6日
發明者宋晨 申請人:艾默生網絡能源有限公司