模塊化不間斷電源及冷啟動方法
2023-10-04 12:35:24 2
專利名稱：模塊化不間斷電源及冷啟動方法
技術領域：
本發明涉及電力電子技術領域，尤其涉及一種模塊化不間斷電源及冷啟動方法。
背景技術：
不間斷電源，常被稱為UPS (即Uninterruptible Power Supply)，目前已被廣泛應用於各個領域，為了增加使用的方便性，人們又設計了模塊化UPS。模塊化UPS中，為了提高系統的可靠性，需考慮在單個模塊出現故障時，該模塊會自動退出系統，並且保證故障不會擴大，不會拖累其他模塊。這就要求將各個模塊的直流母線獨立，也就是說，電池需要通過電池變換器升壓後再與直流母線相連。採用這種各個模塊直流母線獨立結構的系統，比各個模塊母線相連後再直接連接電池的系統更加可靠。但是這種UPS系統，在無主路、旁路的交流輸入，需要用電池直接冷啟動開機時，現有的做法都是在各個功率模塊內部安裝一個電池冷啟動電路板，來實現在無市電和控制電源的條件下，將電池電壓通過開關和限流裝置引入直流母線，從而給輔助電源板供電，輔助電源板有了控制電源，控制晶片就會工作，以控制整機啟動，如圖1所示。這種冷啟動方式，存在一些固有的缺點1、成本高，如果UPS系統中有10個功率模塊，則需要10個電池冷啟動電路板，才能達到正常工作要求；2、維修冷啟動電路板不方便，一旦某個冷啟動電路板出現故障，需要整個系統停機進行維修，且需要逐塊檢測各個模塊的冷啟動電路板的好壞，維修時間長。
發明內容
針對上述提到的現有技術中的模塊化UPS每個功率模塊設有一個冷啟動板，不僅成本高，而且一旦出現故障維修時間長等缺點，本發明提供一種新的模塊化不間斷電源及其冷啟動方法，其採用一塊集中的冷啟動電路板，冷啟動電路板分別通過一個二極體連接至每個功率模塊的直流母線上，給輔助電源板供電，可有效解決高成本及冷啟動電路板故障維修時間長等問題。本發明為解決上述技術問題提出了一種模塊化不間斷電源，包括機櫃和機櫃內安裝的多個功率模塊，機櫃內還包括一個集中的冷啟動電路板，冷啟動電路板分別通過一個二極體將電池電壓引入每個功率模塊的直流母線，給輔助電源板供電。其中，所述的二極體正極與冷啟動電路板連接。所述的冷啟動電路板包括控制通道、開關通道、供電通道和機械開關，所述的控制通道包括有串聯連接的限流電阻和穩壓管D4，與穩壓管D4並聯有電容C2，控制通道一端連接在電源輸入接口，另一端連接在電源輸出接口 ；所述的開關通道包括串聯的限流電阻和開關管Q1，開關通道一端連接在電源輸入接口，另一端連接在電源輸出接口 ；所述的供電通道採用晶閘管Q2，晶閘管Q2 —端連接在電源輸入接口，另一端連接在電源輸出接口，晶閘管Q2的控制端連接在電源輸出接口處；所述的機械開關一端與穩壓管D4負極連接，另一端與開關管Ql的控制端連接。所述的開關管Ql採用場效應管。
相應的，本發明還提出了一種如上述的模塊化不間斷電源的冷啟動方法，該方法為採用一個集中的冷啟動電路板分別通過一個二極體將電池電壓引入每個功率模塊的直流母線，給輔助電源板供電。其中，所述的二極體正極與冷啟動電路板連接。所述的冷啟動電路板包括控制通道、開關通道、供電通道和機械開關，所述的控制通道在常態時處於導通狀態，並形成一個供開關通道導通的高電平；所述的機械開關連接於控制通道和開關通道之間，用於通過控制通道的高電平控制開關通道導通；所述的開關通道用於觸發供電通道導通，從而轉換冷啟動電路板的工作狀態；所述供電通道用於控制電池電壓給輔助電源板供電。所述的控制通道包括有串聯連接的限流電阻和穩壓管D4，與穩壓管D4並聯有電容C2，控制通道一端連接在電源輸入接口，另一端連接在電源輸出接口，機械開關一端與穩壓管D4負極連接。所述的開關通道包括串聯的限流電阻和開關管Q1，開關通道一端連接在電源輸入接口，另一端連接在電源輸出接口上，開關管Ql的控制端與機械開關連接。所述的供電通道採用晶閘管Q2，晶閘管Q2 —端連接在電源輸入接口，另一端連接在電源輸出接口，晶閘管Q2的控制端連接在電源輸出接口處。本發明的有益效果是本發明將傳統的集成在功率模塊中的冷啟動電路板改成單獨的冷啟動電路板，統一對多個功率模塊進行啟動，不僅能夠大幅降低成本，而且單獨的冷啟動電路板模塊還可以縮短維修時間。下面將結合附圖和具體實施方式
對本發明做進一步說明。
圖1現有技術中模塊化不間斷電源電路結構方框示意圖。圖2為本發明電路結構方框示意圖。圖3為本發明中冷啟動電路板電路原理圖。
具體實施例方式本實施例為本發明優選實施方式，其他凡其原理和基本結構與本實施例相同或近似的，均在本發明保護範圍之內。請參看附圖2，本發明中的模塊化不間斷電源包括多個功率模塊，所述多個功率模塊指至少兩個功率模塊，功率模塊的數量根據實際需要而定，本發明中的功率模塊的結構與現有技術中的相似，即都包括主供電電路和控制主供電電路工作的輔助電源，不同之處在於，本發明中的功率模塊內未設置冷啟動電路板，而是，本發明中設有一塊集中的冷啟動電路板，冷啟動電路板分別經過一個二極體將電池電壓引入直流母線上，給功率模塊內的輔助電源供電，本實施例中，二極體的正極連接至冷啟動電路板上，負極連接至每個功率模塊的直流母線上，既可使電池電壓順利的引入至直流母線，又可防止直流母線上的高壓電流入冷啟動電路板，對冷啟動電路板造成損壞，同時還可以防止各個功率模塊之間相互供電。本發明中的模塊化不間斷電源中還包括一個顯示通訊模塊，顯示通訊模塊分別與各個功率模塊連接，用於採集各個功率模塊的工作狀態及參數等，並對其進行顯示。
請參看附圖3，本實施例中，冷啟動電路板的電路如圖3所示。本實施例中，人為地將冷啟動電路板分為控制通道、開關通道、供電通道等三個通道和一個機械開關，本實施例中控制通道包括有串聯連接的限流電阻和穩壓管D4，此處的限流電阻由電阻R4、電阻R5和電阻R6串聯而成，本實施例中，與穩壓管D4並聯有電容C2，控制通道一端連接在電源輸入接口，電源輸入接口與電池輸出端連接，另一端連接在電源輸出接口，電源輸出接口連接至功率模塊的直流母線上；本實施例中的開關通道包括串聯的限流電阻和開關管Q1，此處的限流電阻為電阻R1、電阻R2和電阻R3串聯而成，本實施例中，開關管Ql採用場效應管，開關通道一端連接在電源輸入接口，另一端連接在電源輸出接口 ；本實施例中，供電通道採用晶閘管Q2，晶閘管Q2 —端連接在電源輸入接口，另一端連接在電源輸出接口，晶閘管Q2的控制端連接在電源輸出接口處；機械開關Jl 一端與穩壓管D4負極連接，另一端與開關管Ql的控制端連接。本發明還提供一種模塊化不間斷電源的冷啟動方法，其採用一個集中的冷啟動電路板分別通過一個二極體將電池電壓引入直流母線，給輔助電源板供電，本實施例中，二極體正極與冷啟動電路板連接。請參看附圖3，冷啟動電路板包括控制通道、開關通道、供電通道和機械開關，控制通道用於常態時導通，並形成一個供開關通道導通的高電平，本實施例中，控制通道包括有串聯連接的限流電阻和穩壓管D4，與穩壓管D4並聯有電容C2，控制通道一端連接在電源輸入接口，另一端連接在電源輸出接口，機械開關一端與穩壓管D4負極連接；開關通道用於觸發供電通道導通，本實施例中，開關通道包括串聯的限流電阻和開關管Q1，開關通道一端連接在電源輸入接口，另一端連接在電源輸出接口上，開關管Ql的控制端與機械開關連接；機械開關Jl連接於控制通道和開關通道之間，用於將控制通道的高電平控制開關通道導通，從而轉換冷啟動電路板的工作狀態；供電通道的導通受控於開關通道，供電通道用於控制電池電壓給輔助電源板供電，本實施例中，供電通道採用晶閘管Q2，晶閘管Q2 —端連接在電源輸入接口，另一端連接在電源輸出接口，晶閘管Q2的控制端連接在電源輸出接口處。本發明在使用時，正常狀態下，機械開關Jl處於常開狀態，此時電路通過BUS-IN(即電源輸入接口)輸入，然後經過串聯的二極體D2、電阻R4、電阻R5、電阻R6、穩壓二極體D4、二極體D3和電阻R9，然後由BUS-OUT (即電源輸出接口)輸出，形成通路，此時，穩壓二極體D4兩端形成15V電壓，給電容C2充電；到需要電池進行冷啟動時，手動閉合機械開關Jl (閉合幾秒時間斷開)，此時，場效應管Ql的1腳與電容C2正端連通，形成高電位場效應管Ql導通，此時，BUS-IN輸入，然後經過串聯的二極體D1、電阻R1、電阻R2、電阻R3、場效應管Ql和電阻R9，然後由BUS-OUT輸出，形成通路，此時，晶閘管Q2的控制端有驅動電流，晶閘管Q2導通(幾秒之後驅動電流消失，晶閘管Q2靠自身電流擎住維持導通)，電池給直流母線電容充電，達到一定值時，輔助電源板開始工作，然後通過控制電路控制整流器使電池放電，從而達到啟動整機的效果。本發明將傳統的集成在功率模塊中的冷啟動電路板改成單獨的冷啟動電路板，統一對多個功率模塊進行啟動，不僅能夠大幅降低成本，而且單獨的冷啟動電路板模塊還可以縮短維修時間。
權利要求
1.一種模塊化不間斷電源，包括機櫃和機櫃內安裝的多個功率模塊，其特徵是所述的機櫃內還包括一個集中的冷啟動電路板，冷啟動電路板分別通過一個二極體將電池電壓弓I入每個功率模塊的直流母線，給輔助電源板供電。
2.根據權利要求1所述的模塊化不間斷電源，其特徵是所述的二極體正極與冷啟動電路板連接。
3.根據權利要求1或2所述的模塊化不間斷電源，其特徵是所述的冷啟動電路板包括控制通道、開關通道、供電通道和機械開關，所述的控制通道包括有串聯連接的限流電阻和穩壓管D4，與穩壓管D4並聯有電容C2，控制通道一端連接在電源輸入接口，另一端連接在電源輸出接口 ；所述的開關通道包括串聯的限流電阻和開關管Q1，開關通道一端連接在電源輸入接口，另一端連接在電源輸出接口 ；所述的供電通道採用晶閘管Q2，晶閘管Q2 —端連接在電源輸入接口，另一端連接在電源輸出接口，晶閘管Q2的控制端連接在電源輸出接口處；所述的機械開關一端與穩壓管D4負極連接，另一端與開關管Ql的控制端連接。
4.根據權利要求3所述的模塊化不間斷電源，其特徵是所述的開關管Ql採用場效應管。
5.一種如權利要求1至4中任意一項所述的模塊化不間斷電源的冷啟動方法，其特徵是所述的冷啟動方法為採用一個集中的冷啟動電路板分別通過一個二極體將電池電壓引入每個功率模塊的直流母線，給輔助電源板供電。
6.根據權利要求5所述的冷啟動方法，其特徵是所述的二極體正極與冷啟動電路板連接。
7.根據權利要求5或6所述的冷啟動方法，其特徵是所述的冷啟動電路板包括控制通道、開關通道、供電通道和機械開關，所述的控制通道在常態時處於導通狀態，並形成一個供開關通道導通的高電平；所述的機械開關連接於控制通道和開關通道之間，用於通過控制通道的高電平控制開關通道導通；所述的開關通道用於觸發供電通道導通，從而轉換冷啟動電路板的工作狀態；所述供電通道用於控制電池電壓給輔助電源板供電。
8.根據權利要求7所述的冷啟動方法，其特徵是所述的控制通道包括有串聯連接的限流電阻和穩壓管D4，與穩壓管D4並聯有電容C2，控制通道一端連接在電源輸入接口，另一端連接在電源輸出接口，機械開關一端與穩壓管D4負極連接。
9.根據權利要求7所述的冷啟動方法，其特徵是所述的開關通道包括串聯的限流電阻和開關管Q1，開關通道一端連接在電源輸入接口，另一端連接在電源輸出接口上，開關管Ql的控制端與機械開關連接。
10.根據權利要求7所述的冷啟動方法，其特徵是所述的供電通道採用晶閘管Q2，晶閘管Q2 —端連接在電源輸入接口，另一端連接在電源輸出接口，晶間管Q2的控制端連接在電源輸出接口處。
全文摘要
本發明公開一種模塊化不間斷電源，包括機櫃和機櫃內安裝的多個功率模塊，機櫃內還包括一個集中的冷啟動電路板，冷啟動電路板分別通過一個二極體將電池電壓引入每個功率模塊的直流母線，給輔助電源板供電。相應的，本發明還公開了一種模塊化不間斷電源的冷啟動方法，將傳統的集成在功率模塊中的冷啟動板改成單獨的冷啟動板，統一對多個功率模塊進行啟動，不僅能夠大幅降低成本，而且單獨的冷啟動板模塊還可以縮短維修時間。
文檔編號H02J7/00GK102377208SQ201010291969
公開日2012年3月14日 申請日期2010年9月26日 優先權日2010年9月26日
發明者徐輝 申請人:深圳市英威騰電源有限公司