專利名稱：防止工頻在線ups電池跑電的實(shí)現(xiàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種工業(yè)UPS電源，尤其是涉及一種防止工頻在線UPS電池跑電 的實(shí)現(xiàn)裝置。
背景技術(shù)：
工頻在線式UPS (Uninterruptible Power Supply)，即工頻在線式不間斷電源，它 主要由整流器、逆變器、充電器、旁路裝置等組成。當(dāng)市電輸入正常時(shí)，UPS將市電整流濾波 后一方面向逆變器供電，逆變器輸出穩(wěn)定、純凈的正弦波供負(fù)載使用，另外還向UPS蓄UPS 電池直接充電或通過降壓型充電器給蓄UPS電池充電。當(dāng)市電中斷或低壓時(shí)，UPS電池立 即通過逆變器逆變成交流電繼續(xù)向負(fù)載供電，使用電設(shè)備保持正常工作，從而保護(hù)負(fù)載硬、 軟件不受損壞?，F(xiàn)有工頻在線式UPS大多數(shù)整流部分為二極管(如
圖1和圖2所示)或晶 閘管6脈沖、晶閘管12脈沖整流方式(如圖3和圖4所示)，而AC和DC之間的切換采用電 壓競爭的方式自動(dòng)實(shí)現(xiàn)，這些切換方式均存在UPS電池跑電的缺陷，UPS電池跑電(在市電 正常的情況下，UPS應(yīng)完全使用市電之能量通過AC to DC和DC to AC的方式對(duì)負(fù)載供電， 而UPS電池應(yīng)處于充電儲(chǔ)能狀態(tài)。如果此時(shí)UPS電池周期性的對(duì)負(fù)載提供能量，即稱之為 UPS電池跑電)所帶來的危害如下(1)縮短UPS電池壽命；⑵由于UPS電池?zé)o法充滿電 量，進(jìn)而降低備用時(shí)間。以下對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的UPS電池跑電原因一一說明(1)如圖1和圖2所示，市電通過二極管整流橋?qū)⒔涣麟娮兂刹豢煽孛}動(dòng)直流電供 給逆變器，當(dāng)市電中斷或低壓時(shí)，UPS電池立即通過逆止二極管Dl向逆變器供電。但當(dāng)市 電在正常范圍內(nèi)的低壓段(單相185V，三相320V左右)，若負(fù)載較重，脈動(dòng)直流紋波加大， 波谷電壓下降，若低于UPS電池電壓，逆止二極管導(dǎo)通，UPS電池放電。其放電電流大小與 隨脈動(dòng)直流波谷電壓大小相關(guān)，脈動(dòng)直流波谷電壓越小UPS電池放電電流越大，放電頻率 為 100HZ 或 300HZ。(2)如圖3和圖4所示，市電通過晶閘管將交流電變成穩(wěn)定直流電(電壓穩(wěn)定度通 常小于)供給逆變器，且直接給UPS電池充電。由于UPS電池與整流器輸出直接并聯(lián)， 晶閘管調(diào)控速度慢(毫秒級(jí))以及UPS負(fù)載等因素，造成整流器輸出直流紋波變大，對(duì)UPS 電池而言，在直流紋波波峰時(shí)充電，在直流紋波波谷時(shí)放電，從而導(dǎo)致UPS電池在市電正常 情況下跑電。尤其市電在正常范圍內(nèi)的低壓段和整流器處在恒壓浮充階段UPS電池跑電現(xiàn) 象尤為明顯。發(fā)明內(nèi)容針對(duì)上述問題，本實(shí)用新型的目的在于提供一種提供一種防止UPS電池在市電正 常情況下跑電的實(shí)現(xiàn)裝置。本實(shí)用新型為解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是防止工頻在線UPS電池跑電的實(shí)現(xiàn)裝置，包括整流器、逆變器、充電器、UPS電池，其特征在于還包括控制備用能量供電通道的晶間管和MCU控制器，所述整流器輸入端連 接市電，輸出端與逆變器相連，所述充電器輸入端連接市電，輸出端與UPS電池相連，UPS電 池另一端通過晶間管后與逆變器相連，所述MCU控制器輸入端與市電相連，輸出端連接晶 閘管；增加晶閘管以控制備用能量供電通道，防止在市電有能力對(duì)逆變器供電的時(shí)候使用 備用能量。本實(shí)用新型的有益效果是本實(shí)用新型作為一種防止工頻在線UPS電池跑電的實(shí) 現(xiàn)裝置，一方面，由于在UPS電池和整流輸出之間加入晶閘管控制備用能源的供電通道，將 傳統(tǒng)的提供給逆變器能量的方式由自動(dòng)選擇變?yōu)橹鲃?dòng)控制，這就防止了在市電供應(yīng)正常的 情況下UPS電池跑電的問題；另一方面，設(shè)計(jì)增加了 MCUMCU控制器，MCU能夠高速實(shí)時(shí)(周 期50舊)偵測市電電壓、整流輸出電壓和UPS電池電壓，極大地提高了本裝置的靈敏度。以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明圖1是現(xiàn)有技術(shù)中單相輸入在線式工頻UPS由二極管整流橋構(gòu)成整流器的原理框 圖；圖2是現(xiàn)有技術(shù)中三相輸入在線式工頻UPS由二極管整流橋構(gòu)成整流器的原理框 圖；圖3是現(xiàn)有技術(shù)中6脈沖整流在線式工頻UPS由可控硅構(gòu)成整流器的原理框圖；圖4是現(xiàn)有技術(shù)中12脈沖整流在線式工頻UPS由可控硅構(gòu)成整流器的原理框圖；圖5是本實(shí)用新型針對(duì)由二極管整流橋構(gòu)成整流器的單相輸入在線式工頻UPS為 防止市電正常時(shí)UPS電池跑電的原理框圖；圖6是本實(shí)用新型針對(duì)由二極管整流橋構(gòu)成整流器的三相輸入在線式工頻UPS為 防止市電正常時(shí)UPS電池跑電的原理框圖；圖7是本實(shí)用新型針對(duì)由可控硅構(gòu)成整流器的6脈沖整流在線式工頻UPS為防止 市電正常時(shí)UPS電池跑電的原理框圖；圖8是本實(shí)用新型針對(duì)由可控硅構(gòu)成整流器的12脈沖整流在線式工頻UPS為防 止市電正常時(shí)UPS電池跑電的原理框圖。
具體實(shí)施方式
參照?qǐng)D5 圖8，本實(shí)用新型所提供的防止工頻在線UPS電池跑電的實(shí)現(xiàn)裝置，包 括整流器1、逆變器2、充電器3、UPS電池4以及控制備用能量供電通道的晶閘管5和MCU 控制器6，所述整流器1輸入端連接市電，輸出端與逆變器2相連，所述充電器3輸入端連接 市電，輸出端與UPS電池4相連，UPS電池4另一端通過晶閘管5后與逆變器2相連，所述 MCU控制器6輸入端與市電相連，輸出端連接晶閘管5 ；增加晶閘管5以控制備用能量供電 通道，防止在市電有能力對(duì)逆變器2供電的時(shí)候使用備用能量。如圖5 圖8所示，當(dāng)市電供應(yīng)正常時(shí)，整流器1將市電整流濾波后一方面向逆變 器2供電，逆變器2輸出穩(wěn)定、純凈的正弦波供負(fù)載使用，另外還向UPS電池4充電；當(dāng)市電 中斷或低壓時(shí)，UPS電池4立即通過逆變器2逆變成交流電繼續(xù)向負(fù)載供電，是用電設(shè)備保 持正常工作狀態(tài)。[0021]本實(shí)用新型在UPS電池4與整流輸出(DC BUS)之間接入晶閘管5，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)UPS 電池通道的主動(dòng)控制。該晶閘管5的開通與關(guān)斷受由市電電壓及DC BUS電壓偵測電路和 MCU組成的控制器直接控制。MCU高速(周期50us)、實(shí)時(shí)偵測市電電壓、DC BUS電壓和UPS 電池4電壓，當(dāng)MCU偵測到市電電壓及整流器1輸出電壓(以下簡稱DC BUS電壓)正常時(shí)， 控制回路控制晶閘管Tl關(guān)斷，UPS電池4通過充電器3充電，此時(shí)只有充電回路而沒有放 電回路，徹底解決了 UPS電池4跑電問題。當(dāng)MCU偵測到DC BUS電壓跌至門檻電壓(低于 UPS電池下限電壓)或市電斷電(判斷時(shí)間為anS)時(shí)，控制回路立即控制晶閘管Tl導(dǎo)通， 使UPS電池4通過Tl向逆變器2供電，確保輸出交流電不中斷。實(shí)施例1 如圖5、圖6所示，對(duì)由二極管整流橋組成的整流器，將UPS電池與整流器輸出端 之間的逆止二極管Dl改為可控硅Tl，增加對(duì)UPS電池通道的控制環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對(duì)UPS電池通 道的主動(dòng)控制。MCU高速(周期50us)、實(shí)時(shí)偵測市電電壓、DC BUS電壓和UPS電池電壓， 當(dāng)MCU偵測到市電電壓及整流器輸出電壓(以下簡稱DC BUS電壓)正常時(shí)，控制回路控制 可控硅Tl關(guān)斷，UPS電池通過充電器充電，此時(shí)只有充電回路而沒有放電回路，徹底解決了 UPS電池跑電問題。當(dāng)MCU偵測到DC BUS電壓跌至門檻電壓(低于UPS電池下限電壓)或 市電斷電(判斷時(shí)間為anS)時(shí)，控制回路立即控制可控硅Tl導(dǎo)通，使UPS電池通過Tl向 逆變器供電，確保輸出交流電不中斷。實(shí)施例2 如圖7、圖8所示，對(duì)由可控硅組成的整流器，在UPS電池與整流器輸出端之間增加 逆止二極管Dl和可控硅Tl，增加對(duì)UPS電池通道的控制環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對(duì)UPS電池通道的主動(dòng) 控制。當(dāng)MCU偵測到市電電壓及DC BUS電壓正常時(shí)，控制回路控制可控硅Tl關(guān)斷，DC BUS 電壓通過二極管Dl對(duì)UPS電池構(gòu)成充電回路而沒有放電回路，徹底解決了 UPS電池跑電問 題。當(dāng)MCU偵測到DC BUS電壓跌至門檻電壓(低于UPS電池下限電壓)或市電斷電(判 斷時(shí)間為anS)時(shí)，控制回路立即控制可控硅Tl導(dǎo)通，使UPS電池通過Tl向逆變器供電，確 保輸出交流電不中斷。對(duì)于由圖4提供的是12脈沖可控硅整流防跑電電路設(shè)計(jì)，此電路與6脈沖整流防 跑電電路工作原理相似，但相對(duì)于6脈沖整流防跑電電路而言，可以更好地降低諧波影響 和紋波，供電線路具備更高的穩(wěn)定性。以上對(duì)本實(shí)用新型的較佳實(shí)施進(jìn)行了具體說明，當(dāng)然，本實(shí)用新型還可以采用與 上述實(shí)施方式不同的形式，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本發(fā)明精神的前提下所作的等 同的變換或相應(yīng)的改動(dòng)，都應(yīng)該屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.防止工頻在線UPS電池跑電的實(shí)現(xiàn)裝置，包括整流器(1)、逆變器(2)、充電器(3)、 UPS電池0)，其特征在于還包括控制備用能量供電通道的晶閘管(5)和MCU控制器(6)， 所述整流器(1)輸入端連接市電，輸出端與逆變器( 相連，所述充電器C3)輸入端連接市 電，輸出端與UPS電池(4)相連，UPS電池(4)另一端通過晶閘管(5)后與逆變器(2)相連， 所述MCU控制器(6)輸入端與市電相連，輸出端連接晶閘管(5)；增加晶閘管(5)以控制備 用能量供電通道，防止在市電有能力對(duì)逆變器( 供電的時(shí)候使用備用能量。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種防止工頻在線UPS電池跑電的實(shí)現(xiàn)裝置，包括整流器、逆變器、充電器、UPS電池以及控制備用能量供電通道的晶閘管和MCU控制器，本實(shí)用新型在原有在線式工頻UPS電源架構(gòu)基礎(chǔ)上增加對(duì)電池通道的控制環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電池通道的主動(dòng)控制。該裝置主要由晶閘管及其MCU控制器組成，晶閘管用于實(shí)現(xiàn)對(duì)電池回路的可控放電。當(dāng)市電正常及DC BUS電壓正常時(shí)，MCU控制器控制晶閘管關(guān)斷，防止UPS電池在市電正常情況下放電；當(dāng)市電異?；驍嚯姇r(shí)，MCU控制器控制晶閘管立即導(dǎo)通，UPS電池放電，確保輸出交流電不中斷。
文檔編號(hào)H02J7/02GK201830008SQ20102052072
公開日2011年5月11日 申請(qǐng)日期2010年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月2日
發(fā)明者龔學(xué)成 申請(qǐng)人:中山冠虹電子有限公司