專利名稱：Ups備用電源升壓和充電復(fù)用電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)屬于UPS領(lǐng)域，尤其涉及UPS備用電源升壓和充電復(fù)用電路。
背景技術(shù)：
在以往的后備或者在線小功率(3KW以下)的UPS中，直流變換器都是以推挽單向升壓拓?fù)錇橹鳎送負(fù)涫菍⑤^低的電池(作為后備電源)電壓升到所需要的直流母線電壓，然后再轉(zhuǎn)為后級(jí)的逆變輸入。在以往的推挽電路中，只是能量單向傳輸，反過(guò)來(lái)卻無(wú)法對(duì)電池有效地充電，從而此拓?fù)湫枰黾油庵玫某潆娖?，而外置的充電器一般采用FLYBACK電路，導(dǎo)致充電功率做不大，充電電流也偏小，如果需要更大的充電電流，就必須并聯(lián)幾塊同樣充電器，成本高，體積大，穩(wěn)定性也不好，因此，使用原有的帶推挽電路的直流變換器，缺點(diǎn)是元件多，總體成本高。由于推挽電路只用于把直流轉(zhuǎn)換成交流，并不用作把交流轉(zhuǎn)換成直流，故如果以不接外置的充電器的方式實(shí)現(xiàn)能量雙向傳輸，就需要在變壓器兩側(cè)均采用全橋電路，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高。

發(fā)明內(nèi)容
本申請(qǐng)的目的是給出能夠?qū)崿F(xiàn)能量雙向傳輸且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)成本低的UPS備用電源升壓和充電復(fù)用電路。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在UPS備用電源升壓和充電復(fù)用電路中，一直只被用于把后備電源的直流電轉(zhuǎn)換成交流電的推挽電路其實(shí)也可以用于讓后備電源接受變壓器低壓繞組的交流充電。在此思路下，給出UPS備用電源升壓和充電復(fù)用電路，其特征是
包括內(nèi)置有開(kāi)關(guān)管控制單向通斷的推挽電路和全橋電路；
包括變壓器，其低壓繞組經(jīng)推挽電路接到后備電源，其高壓繞組經(jīng)全橋電路接到直流母線電容；
通過(guò)導(dǎo)通推挽電路的開(kāi)關(guān)管并關(guān)斷全橋電路的開(kāi)關(guān)管，實(shí)現(xiàn)后備電源向直流母線電容升壓放電；
通過(guò)關(guān)斷推挽電路的開(kāi)關(guān)管并導(dǎo)通全橋電路的開(kāi)關(guān)管，實(shí)現(xiàn)后備電源被直流母線電容降壓充電。推挽電路作雙向使用，這就不僅能把較低的電池電壓升到所需的直流母線電壓，再轉(zhuǎn)為后級(jí)的逆變輸入，反過(guò)來(lái)，還可以把變壓器高壓側(cè)的能量傳遞給后備電源，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)后備電源充電，達(dá)成能量雙向變換的功能，而且兩個(gè)方向的能量轉(zhuǎn)換可為同樣的功率。在變壓器的低壓側(cè)，推挽電路作雙向使用，此處無(wú)須均采用全橋電路，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)成本低。推挽電路和/或全橋電路的開(kāi)關(guān)管處可以僅利用開(kāi)關(guān)管自身的寄生二極管讓充電電流/放電電流通過(guò)，也可以用反向二極管并聯(lián)推挽電路和/或全橋電路的開(kāi)關(guān)管以使充電電流/放電電流通過(guò)。進(jìn)一步地，在變壓器高壓側(cè)串接有續(xù)流電感以保持電流平穩(wěn)。


圖I是UPS備用電源升壓和充電復(fù)用電路的電路圖。圖2顯示圖I的升壓開(kāi)關(guān)周期工作狀態(tài)一。圖3顯示圖I的升壓開(kāi)關(guān)周期工作狀態(tài)二。圖4顯示圖I的升壓開(kāi)關(guān)周期工作狀態(tài)三。圖5顯示圖I的升壓開(kāi)關(guān)周期工作狀態(tài)四。圖6顯示圖I的降壓開(kāi)關(guān)周期工作狀態(tài)一。圖7顯示圖I的降壓開(kāi)關(guān)周期工作狀態(tài)二。 圖8顯示圖I的降壓開(kāi)關(guān)周期工作狀態(tài)三。圖9顯示圖I的降壓開(kāi)關(guān)周期工作狀態(tài)四。
具體實(shí)施例方式UPS備用電源升壓和充電復(fù)用電路如圖I。變壓器的原邊繞組LI和L2是低壓繞組，其經(jīng)推挽電路接到作為后備電源的電池，推挽電路內(nèi)置有開(kāi)關(guān)管Ql和Q2控制單向通斷；變壓器的副邊繞組L3是高壓繞組，其經(jīng)全橋電路接到直流母線電容Cl，全橋電路內(nèi)置有開(kāi)關(guān)管Q3、Q4、Q5和Q6控制單向通斷。通過(guò)輪流導(dǎo)通推挽電路的開(kāi)關(guān)管Ql和Q2,并且關(guān)斷全橋電路的開(kāi)關(guān)管Q3、Q4、Q5和Q6，實(shí)現(xiàn)后備電源向直流母線電容升壓放電。首先開(kāi)關(guān)管Ql導(dǎo)通Q2關(guān)斷，電流流向如圖2所示，電流從電池正極流出，經(jīng)原邊繞組LI和開(kāi)關(guān)管Ql回到電池負(fù)極，形成回路。由于變壓器原邊繞組LI的2腳連電池正極，根據(jù)變壓器繞組的同名端關(guān)系，變壓器2腳和6腳是同名端，故變壓器副邊繞組L3的6腳電壓為正極，副邊繞組L3通過(guò)寄生二極管D4、D5和續(xù)流電感L向直流母線電容Cl放電。然后開(kāi)關(guān)管Ql關(guān)斷Q2關(guān)斷，此時(shí)續(xù)流電感L的電流還是8腳流向7腳，電流流向如圖3，副邊繞組L3通過(guò)寄生二極管D4、D5和續(xù)流電感L向直流母線電容Cl放電。然后開(kāi)關(guān)管Q2導(dǎo)通Ql關(guān)斷，電流流向如圖4所示，電流從電池正極流出，經(jīng)原邊繞組L2和開(kāi)關(guān)管Q2回到電池負(fù)極；由于變壓器原邊繞組L2的3腳連電池正極，根據(jù)變壓器繞組的同名端關(guān)系，變壓器3腳和5腳是同名端，故變壓器副邊繞組L3的5腳電壓為正極，故副邊繞組L3通過(guò)續(xù)流電感L和寄生二極管D3、D6向直流母線電容Cl放電。然后開(kāi)關(guān)管Ql關(guān)斷Q2關(guān)斷，此時(shí)續(xù)流電感L上的電流仍為7腳流向8腳，電流流向如圖5所示，副邊繞組L3通過(guò)續(xù)流電感L和寄生二極管D3、D6向直流母線電容Cl放電。上文為正極向的升壓部分，后備電源向直流母線電容升壓放電，構(gòu)成一個(gè)完整的開(kāi)關(guān)周期。下文為降壓部分，后備電源被直流母線電容降壓充電。通過(guò)輪流導(dǎo)通全橋電路的開(kāi)關(guān)管Q3、Q4、Q5和Q6,并且關(guān)斷推挽電路的開(kāi)關(guān)管Ql和Q2，實(shí)現(xiàn)后備電源被直流母線電容降壓充電。首先開(kāi)關(guān)管Q3、Q6導(dǎo)通Q4、Q5關(guān)斷，電流流向如圖6所示，電流從直流母線電容Cl的正極經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)管Q3、續(xù)流電感L、副邊繞組L3和開(kāi)關(guān)管Q6流回直流母線電容Cl的負(fù)極，形成回路，此時(shí)直流母線電容Cl釋放能量。由于變壓器副邊繞組L3的5腳電壓為正極，根據(jù)變壓器繞組的同名端關(guān)系，變壓器5腳和3腳是同名端，故變壓器原邊繞組L2的3腳為電壓正極，因此變壓器原邊繞組L2通過(guò)開(kāi)關(guān)管Q2內(nèi)部的寄生二極管對(duì)電池充電。然后開(kāi)關(guān)管Q3、Q4、Q5和Q6關(guān)斷，由于續(xù)流電感L電流方向不變，電流流向如圖7所示，電流還是從續(xù)流電感L經(jīng)過(guò)副邊繞組L3，連同直流母線電容Cl和寄生二極管D4、D5形成回路，從而讓直流母線電容Cl補(bǔ)充能量。然后開(kāi)關(guān)管Q4、Q5導(dǎo)通Q3、Q6關(guān)斷，電流流向如圖8所示，電流由直流母線電容Cl的正極經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)管Q5、續(xù)流電感L、變壓器副邊繞組L3和開(kāi)關(guān)管Q4流回直流母線電容Cl的負(fù)極，形成回路，此時(shí)直流母線電容Cl釋放能量。由于變壓器副邊繞組L3的6腳電壓為正極，根據(jù)變壓器繞組的同名端關(guān)系，變壓器6腳和2腳為同名端，故變壓器原邊繞組LI的2腳為電壓正極，因此變壓器原邊繞組LI通過(guò)開(kāi)關(guān)管Ql內(nèi)部的寄生二極管對(duì)電池充電。然后開(kāi)關(guān)管Q3、Q4、Q5和Q6關(guān)斷，由于續(xù)流電感L電流方向不變，電流流向如圖9所示，電流還是從續(xù)流電感L經(jīng)過(guò)副邊繞組L3，連同直流母線電容Cl和寄生二極管D3、D6形成回路，同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)直流母線電容Cl補(bǔ)充能量。至此構(gòu)成后備電源被直流母線電容降壓 充電的一個(gè)完整的開(kāi)關(guān)周期。對(duì)于推挽電路和/或全橋電路的開(kāi)關(guān)管，如果開(kāi)關(guān)管內(nèi)部的寄生二極管讓充電電流/放電電流通過(guò)的效果不好，則可以用反向二極管并聯(lián)開(kāi)關(guān)管以使充電電流/放電電流通過(guò)。
權(quán)利要求
1.UPS備用電源升壓和充電復(fù)用電路，其特征是 包括內(nèi)置有開(kāi)關(guān)管控制單向通斷的推挽電路和全橋電路； 包括變壓器，其低壓繞組經(jīng)推挽電路接到后備電源，其高壓繞組經(jīng)全橋電路接到直流母線電容； 通過(guò)導(dǎo)通推挽電路的開(kāi)關(guān)管并關(guān)斷全橋電路的開(kāi)關(guān)管，實(shí)現(xiàn)后備電源向直流母線電容升壓放電； 通過(guò)關(guān)斷推挽電路的開(kāi)關(guān)管并導(dǎo)通全橋電路的開(kāi)關(guān)管，實(shí)現(xiàn)后備電源被直流母線電容降壓充電。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的UPS備用電源升壓和充電復(fù)用電路，其特征是，推挽電路的開(kāi)關(guān)管處僅利用開(kāi)關(guān)管自身的寄生ニ極管讓充電電流通過(guò)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的UPS備用電源升壓和充電復(fù)用電路，其特征是，有反向ニ極管并聯(lián)推挽電路的開(kāi)關(guān)管以使充電電流通過(guò)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的UPS備用電源升壓和充電復(fù)用電路，其特征是，全橋電路的開(kāi)關(guān)管處僅利用開(kāi)關(guān)管自身的寄生ニ極管讓充電電流通過(guò)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的UPS備用電源升壓和充電復(fù)用電路，其特征是，有反向ニ極管并聯(lián)全橋電路的開(kāi)關(guān)管以使放電電流通過(guò)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的UPS備用電源升壓和充電復(fù)用電路，其特征是，在變壓器高壓側(cè)串接有續(xù)流電感。
全文摘要
UPS備用電源升壓和充電復(fù)用電路，屬于UPS領(lǐng)域，其特征是包括內(nèi)置有開(kāi)關(guān)管控制單向通斷的推挽電路和全橋電路；包括變壓器，其低壓繞組經(jīng)推挽電路接到后備電源，其高壓繞組經(jīng)全橋電路接到直流母線電容；通過(guò)導(dǎo)通推挽電路的開(kāi)關(guān)管并關(guān)斷全橋電路的開(kāi)關(guān)管，實(shí)現(xiàn)后備電源向直流母線電容升壓放電；通過(guò)關(guān)斷推挽電路的開(kāi)關(guān)管并導(dǎo)通全橋電路的開(kāi)關(guān)管，實(shí)現(xiàn)后備電源被直流母線電容降壓充電。在變壓器的低壓側(cè)，推挽電路作雙向使用，此處無(wú)須均采用全橋電路，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)成本低。
文檔編號(hào)H02M3/337GK102868198SQ20121038601
公開(kāi)日2013年1月9日 申請(qǐng)日期2012年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月12日
發(fā)明者曹海軍, 胡高宏 申請(qǐng)人:廣東易事特電源股份有限公司