[发明专利]一种UPS电路

说明书

本发明提供一种UPS电路，包括：电池；具有全桥逆变器的电池供电模块，连接到第一地；第一继电器，连接到市电和所述电池供电模块；具有全桥整流器的充电器，连接到与所述第一地不同的第二地；第二继电器，连接到市电和所述电池供电模块中的所述全桥逆变器的输出端，当所述第二继电器处于第一状态时，所述充电器从市电接收电能并提供给所述电池，当所述第二继电器处于第二状态时，所述充电器从所述全桥逆变器接收电能。

技术领域

本发明涉及一种UPS电路，尤其涉及一种能够防止电弧损伤的UPS电路。

背景技术

UPS(Uninterruptible Power System，不间断电源)是一种含有储能装置的交流电源。主要利用电池等储能装置在停电时向负载提供不间断的电力供应。当市电输入正常时，UPS将市电稳压后供应给负载使用(市电模式)，当市电中断(事故停电)时,UPS立即利用储能装置的电能向负载继续供应交流电(电池模式)，使负载维持正常工作并保护负载软、硬件不受损坏。

UPS的一种常用电路结构如图1所示，具有从市电接收AC电能的L线输入端I/P-L、N线输入端I/P-N，以及向负载提供AC电能的L线输出端O/P-L、N线输出端O/P-N。其中L线和N线的输入端一侧分别具有安全继电器S1L和S1N，用于控制该输入端是否从市电接收AC电能。L线和N线的输出端一侧分别具有主继电器S2L和S2N，用于控制向输出端O/P-L、O/P-N提供电能的装置是市电还是UPS中的电池B。

如图1所示，为工作在市电模式下的UPS的电路图，其中安全继电器S1L和S1N中的端子b连接到端子a，主继电器S2L和S2N中的端子b连接到端子a。这时，市电提供的AC电能通过安全继电器S1L和S1N和主继电器S2L和S2N直接从输出端O/P-L和O/P-N输出到负载。另外，与此同时，市电提供的AC电能还被提供给电池充电器，以对电池B进行充电。如图1所示，该电池充电器包括二极管D12、变压器TX2、开关管M10、电容器C2以及由二极管D9、D10、D11、D14构成的整流桥。市电提供的AC电能经过安全继电器S1L和S1N(其中端子b连接到端子a)、充电器继电器S3L和S3N后被提供给电池充电器，该电池充电器将AC电能转换为适于对电池B充电的电压以对其进行充电。

当市电中断时，UPS工作在电池模式下，此时的UPS电路如图2所示。其中安全继电器S1L和S1N的端子b被切换为与悬空的端子c相连(即，安全继电器S1L和S1N被断开)，从而断开UPS与市电的连接。充电器继电器S3L和S3N的端子b被切换为与悬空的端子a相连(即，充电器继电器S3L和S3N被断开)，从而断开市电对充电器的供电，停止对电池B充电。主继电器S2L和S2N的端子b被切换为与端子c相连，从而使负载从由市电供电切换为由电池B供电。

电池B对负载的供电过程如图2所示。电池B输出的直流电首先被DC-DC转换器(包括开关管M5,M6,M7,M8，变压器TX1和整流桥D1,D2,D3,D4)变成含有高频谐波的直流电压波形，再经过滤波电感L1、滤波电容器C1后，变成如图3所示的直流波形，该电压也即UPS中的直流总线电压DC BUS(也就是C1两端的电压)。该直流电再经过由开关管M1、M2、M3、M4组成的全桥逆变器后，被转换成正弦波交流电，然后经由主继电器的端子c和端子b被提供到输出端O/P-L、O/P-N，进而对负载进行供电。

上述DC-DC转换器(直流-直流转换器)是一种基于全桥架构的DC-DC转换器，该DC-DC转换器与滤波电感L1、滤波电容器C1和全桥逆变器(包括开关管M1、M2、M3、M4)一同构成了电池供电模块，UPS中的电池通过该电池供电模块向输出端O/P-L、O/P-N供电。

另外需要说明的是，在电池模式下，UPS中的电池B在供电过程中需要充电器中的部分元件的配合才能够完成。如图2所示，当由二极管D1、D2、D3、D4构成的整流桥输出的DCBUS电压上升至如图3所示的波峰位置处时，由于电容C1的存在，无法将DC BUS电压(也就是C1两端的电压)拉低至零点。