[发明专利]一种UPS电源的切换装置

说明书

技术领域

本发明涉及电源技术领域，特别涉及一种UPS电源的切换装置。  

背景技术

UPS(Uninterruptible Power System, 不间断电源)电源是一种含有储能装置，以逆变器为主要组成部分的恒压恒频的不间断电源，其用于给电子设备提供不间断的电力供应。在当市电中断（事故停电）时， UPS 电源立即将机内电池的电能，通过逆变转换的方法向负载继续供应220V交流电，使负载维持正常工作并保护负载软、硬件不受损坏。目前市场上常用的UPS电源为在线储备式电源，切换回路只有2路（220V交流和内置蓄电池），切换方式为在线式，内置畜电池转交流长期开启，不需要考虑某路是否掉电因素，优点是电路简单，切换速度快。缺点是在供电回路为3路或以上情况时（如220V交流、外部直流供电、内置蓄电池）在线式切换不能达到优先级供电的目的，不能及时识别切换回路。 

常规的UPS电源工作时，市电掉电后市电波形易受电网负载影响。若电网中存在感性负载、如电机，电机运转时会引起电网波形畸变。并且掉电时，电机产生的反电动势将叠加至电网，市电电网波形并不会立即降至零伏。且现有的交流掉电识别方法中，大都通过使用隔离电路采取交流电信号，采用判断交流电下降速率、幅度的方法进行识别交流电掉电依据，在电网电压波动时此类方法在反映时间上存在误判。这样将无法实现快速、准确的掉电判断，切换不及时将导致用电设备因缺电而停机、数据丢失影响工作、或使用电设备工作异常。 

因而现有技术还有待改进和提高。  

发明内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种UPS电源的切换装置及切换方法，能够在短时间内准确识别交流掉电，及时提供切换信号切换至备用电源，达到UPS多路优先级切换的要求。 

为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案： 

一种UPS电源的切换装置，用于在市电、外部电源和电池之间实现无缝切换，其包括市电供电模块、外部电源供电模块、电池供电模块和电池充电模块，其还包括：

MCU控制模块，用于监控市电供电模块、外部电源供电模块、电池供电模块和电池充电模块的工作状态；以及同步进行掉电波形识别和峰值电压检测、采集相关参数进行分析后输出相应的切换指令；

切换控制模块，用于根据所述切换指令实现市电供电模块、外部电源供电模块和电池供电模块之间的切换；

主机电源输出模块，用于将市电降压为基准电源输出，以及将外部电源供电模块提供的外部直流电源、电池供电模块提供的电池电源升压为基准电源输出；

所述MCU的信息采集接口连接市电供电模块、外部电源供电模块、电池供电模块、电池充电模块和主机电源输出模块，MCU的第一交互接口连接切换控制模块，MCU的第二交互接口连接电池充电模块；所述切换控制模块的切换接口连接市电供电模块、外部电源供电模块和电池供电模块，切换控制模块的输出接口连接主机电源输出模块。

所述的UPS电源的切换装置中，所述MCU控制模块包括： 

掉电识别单元，用于监控市电的交流电信号的有无，采样交流电信号的幅值并发送给主控MCU；

峰值检测单元，用于将交流电信号转换成直流电压，对直流电压按预设比例缩小后发送给主控MCU；

主控MCU，一方面用于采集市电供电模块、外部电源供电模块、电池供电模块和电池充电模块的工作参数；另一方面用于根据交流电信号的幅值计算出对应的电压值、并与预设掉电阈值进行比较来判断是否掉电，以及将缩小的直流电压与预设欠压门限值进行比较、判断市电是否掉电；根据判断结果输出相应的切换指令；

所述主控MCU的型号为MSP430F147，其连接掉电识别单元和峰值检测单元。

所述的UPS电源的切换装置中，所述主机电源输出模块包括： 

升压单元，用于在市电掉电时，将电池供电模块输入的电池电源或外部电源供电模块输入的直流电源升压为基准电源后输出给主机供电；

负载电流采样单元，用于采取负载上的电流并放大后输出给主控MCU；

降压单元，用于对市电进行整流、降压后生成基准电源输出；

所述负载电流采样单元连接降压单元，所述升压单元连接主控MCU和切换控制模块。