专利名称：一种ups模块及ups系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及电カ电子技术，更具体地说，涉及ー种UPS模块及UPS系统。
背景技术：
UPS (Uninterruptible Power Supply,不间断电源)广泛应用于电力、电信、金融、政府、制造等多个行业，它可以保障在停电之后继续工作一段时间，使用户不致因停电而影响工作或丢失数据，还可以消除市电上的电涌、瞬间高电压、瞬间低电压、电线噪声和频率偏移等“电源汚染”。图I是现有技术的ー种UPS模块的电路图，该UPS模块用于为蓄电池进行充放电，且包括PFC单元100、逆变单元200、充电器300和DC/DC单元400，其中，PFC单元100包括整流电路和斩波电路。在交流市电正常吋，整流电路对交流市电电压进行整流，斩波电路通过改变开关管的通断比将整流后的电压转化为稳定直流电压，该斩波电路包括两个桥臂，其中，斩波电路的上桥臂用于将交流市电的正半周整流后的电压转化为ー个稳定直流电压，斩波电路的下桥臂用于将交流市电的负半周整流后的电压转化为另ー个稳定直流电压，这两个稳定的直流电压相加后即为该斩波电路最终输出的稳定直流电压。逆变单元200对该稳定直流电压进行逆变，以向负载供电且通过充电器300为蓄电池进行充电。在交流市电异常吋，DC/DC单元400将蓄电池的输出电压转化为直流电压，逆变单元200将该直流电压逆变为交流电压，该交流电压为负载供电。然而，在这种UPS系统中，PFC单元100和DC/DC单元400是完全隔离开的，虽然这种完全隔离的设计对于多个UPS模块并联以共用蓄电池的情况，可以提高系统的可靠性，但实际上，由于DC/DC单元400与PFC单元100完全隔离，没有耦合回路，在交流市电异常吋，DC/DC単元400的需要功率较大，因此必然导致UPS模块的成本和空间较大，且效率较低。下面以ー个例子来说明假设该UPS模块的负载的功率为P，PFC単元100的上桥臂的功率至少需要P/2，PFC单元100的下桥臂的功率也至少需要P/2，而DC/DC单元400的功率至少需要P，因此在设计DC/DC単元400吋，必然要求按照功率P来选择元件，这样必然导致UPS模块的空间和成本都很大，而且效率很低。因此，这种完全隔离的UPS模块从成本、空间和效率的角度来讲都不是最优的选择。
发明内容
本发明要解决的技术问题在干，针对现有技术的上述UPS模块的完全隔离而导致成本高、空间大、效率低缺陷，提供一种成本低、空间小、效率高的UPS模块。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是构造ー种UPS模块，用于对蓄电池进行充放电，包括DC/DC单元、及依次连接的PFC单元、逆变单元和充电器，所述PFC单元包 括相连接的整流电路和斩波电路，在交流市电异常时，所述斩波电路的第一桥臂将所述蓄电池的输出电压转化为第一直流电压，并输出至逆变单元的第一输入端，所述DC/DC単元将所述蓄电池的输出电压转化为第二直流电压，并输出至逆变单元的第二输入端，所述逆变单元将所述第一直流电压和第二直流単元逆变为交流电压。在本发明所述的UPS模块中，所述第一桥臂为上桥臂，所述第二桥臂为下桥臂；或，所述第一桥臂为下桥臂，所述第二桥臂为上桥臂。在本发明所述的UPS模块中，所述斩波电路的上桥臂包括第一电感、第二ニ极管、第一电解电容和反并联ニ极管的第一开关管；所述斩波电路的下桥臂包括第二电感、第三ニ极管、第二电解电容和反并联ニ极管的第二开关管；所述斩波电路还包括开关，其中，
所述第一电感的第一端连接所述整流电路的第一输出端，所述第一电感的第二端连接所述第二ニ极管的阳极及第一开关管的第二端，所述第二ニ极 管的阴极连接第一电解电容的正端及逆变单元的第一输入端，第一电解电容的负端及第一开关管的第三端一并连接中线，所述第二电感的第一端连接所述整流电路的第二输出端，所述第二电感的第二端连接所述第三ニ极管的阴极及第ニ开关管的第三端，所述第三ニ极管的阳极连接第二电解电容的负端及所述逆变単元的第二输入端，第二电解电容的正端及第ニ开关管的第二端连接中线，
所述蓄电池的正端通过开关接所述第一电感的第一端，所述蓄电池的正端还连接所述DC/DC単元的第一输入端，所述蓄电池的负端连接所述中线及所述DC/DC単元的第二输入端，所述DC/DC単元的第一输出端连接所述逆变単元的第二输入端，所述DC/DC単元的第二输出端连接所述中线。在本发明所述的UPS模块中，所述斩波电路的上桥臂包括第一电感、第二ニ极管、第一电解电容和反并联ニ极管的第一开关管；所述斩波电路的下桥臂包括第二电感、第三ニ极管、第二电解电容和反并联ニ极管的第二开关管；所述斩波电路还包括开关，其中，
所述第一电感的第一端连接所述整流电路的第一输出端，所述第一电感的第二端连接所述第二ニ极管的阳极及第一开关管的第二端，所述第二ニ极管的阴极连接第一电解电容的正端及逆变单元的第一输入端，第一电解电容的负端及第一开关管的第三端一并连接中线，所述第二电感的第一端连接所述整流电路的第二输出端，所述第二电感的第二端连接所述第三ニ极管的阴极及第ニ开关管的第三端，所述第三ニ极管的阳极连接第二电解电容的负端及所述逆变単元的第二输入端，第二电解电容的正端及第ニ开关管的第二端连接中线，
所述蓄电池的负端通过开关接所述第二电感的第一端，所述蓄电池的负端还连接所述DC/DC単元的第二输入端，所述蓄电池的正端连接所述中线及所述DC/DC単元的第一输入端，所述DC/DC単元的第一输出端连接所述逆变単元的第一输入端，所述DC/DC単元的第二输出端连接所述中线。在本发明所述的UPS模块中，所述DC/DC単元包括反并联ニ极管的第十一开关管、反并联ニ极管的第十二开关管、第一变压器、第四ニ极管、第五ニ极管、第五电容和第六电感，其中，
第十一开关管的第二端为DC/DC単元的第一输入端，第十二开关管的第三端为DC/DC単元的第二输入端，第十一开关管的第三端和第十二开关管的第二端一井接第一变压器初级绕组的同名端，第一变压器初级绕组的非同名端通过相串联的第五电容和第六电感连接第十二开关管的第三端，第一变压器第一次级绕组的同名端接第四ニ极管的阳极，第一变压器第二次级绕组的非同名端接第五ニ极管的阳极，第四ニ极管的阴极和第五ニ极管的阴极ー并接中线，第一变压器第一次级绕组的非同名端和第一变压器第二次级绕组的同名端一井接逆变单元的输入端。 在本发明所述的UPS模块中，所述DC/DC単元包括反并联ニ极管的第九开关管、反并联ニ极管的第十开关管、反并联ニ极管的第十一开关管、反并联ニ极管的第十二开关管、第一变压器、第四ニ极管、第五ニ极管、第五电容和第六电感，其中，
第九开关管的第二端与第十一开关管的第二端连接，且为DC/DC単元的第一输入端，第十开关管的第三端与第十二开关管的第三端连接，且为DC/DC単元的第二输入端，第九开关管的第三端和第十开关管的第二端一并通过相串联的第六电感和第五电容连接第一变压器初级绕组的非同名端，第十一开关管的第三端和第十二开关管的第二端一井接第一变压器初级绕组的同名端，第一变压器第一次级绕组的同名端接第四ニ极管的阳极，第一变压器第二次级绕组的非同名端接第五ニ极管的阳极，第四ニ极管的阴极和第五ニ极管的阴极一井接中线，第一变压器第一次级绕组的非同名端和第一变压器第二次级绕组的同名端一井接逆变单元的输入端。在本发明所述的UPS模块中，所述充电器包括反并联ニ极管的第七开关管、反并 联ニ极管的第八开关管、第四电感、第五电感、第六ニ极管、第七ニ极管和第四电容，其中，
第七开关管的第二端接逆变单元的第一输出端，第七开关管的第三端通过第四电感连接蓄电池的正端，蓄电池的负端接中线，第八开关管的第三端接逆变单元的第二输出端，第八开关管的第二端通过第五电感接中线，第四电容的两端分别连接蓄电池的正端及负端，第六ニ极管的阳极连接中线，第六ニ极管的阴极连接第七开关管的第三端，第七ニ极管的阳极接第八开关管的第三端，第七ニ极管的阴极接蓄电池的正端。在本发明所述的UPS模块中，所述充电器包括反并联ニ极管的第十三开关管、反并联ニ极管的第十四开关管、第二变压器、ニ极管整流桥、第六电感、第八ニ极管和第六电容，其中，
第十三开关管的第二端连接逆变单元的第一输出端，第十四开关管的第三端接逆变単元的第二输出端，第十三开关管的第三端和第十四开关管的第二端一井接第二变压器初级绕组的同名端，第二变压器的初级绕组的非同名端接中线，第二变压器的次级绕组的同名端接ニ极管整流桥的第一输入端，第二变压器的次级绕组的非同名端接ニ极管整流桥的第二输入端，ニ极管整流桥的第一输出端通过第六电感接第八ニ极管的阳极，第八ニ极管的阴极接蓄电池的正端，ニ极管整流桥的第二输出端接中线，第六电解电容的正端连接第八ニ极管的阳极，第六电解电容的负端连接中线。在本发明所述的UPS模块中，所述逆变単元为两电平逆变电路、I型三电平逆变电路或T型三电平逆变电路。本发明还构造ー种UPS系统，包括至少两个相并联的UPS模块，其特征在于，所述UPS模块为以上所述的UPS模块。实施本发明的技术方案，由于在交流市电异常时，可将蓄电池的输出电压，一路经斩波电路的第一桥臂处理后输出至逆变单元的第一输入端，另一路经DC/DC单元处理后输出至逆变单元的第二输入端，逆变单元对所输入的电压进行逆变以向负载供电，采用这种不完全隔离的方式，可降低DC/DC単元的成本和空间，且提高了效率。下面以ー个例子来说明假设该UPS模块的负载的功率为P，PFC単元的上桥臂的功率至少需要P/2，PFC単元的下桥臂的功率也至少需要P/2，而DC/DC単元的功率至少只需要P/2，因此在设计DC/DC单元吋，必然要求按照功率P/2来选择元件，相比现有技术中的按照功率P来选择元件，所需要的成本和空间都将大大降低，且效率得到提高。另外，采用这种不完全隔离的方式，还可省去充电器中的变压器(充电器中的变压器起隔离作用)，也能提高效率，节省空间和成本；
最后，DC/DC单元采用由变压器、第五电容和第六电感组成的LLC谐振电路，LLC谐振电路软开关技术降低了损耗，提高了效率。
下面将结合附图及实施例对本发明作进ー步说明，附图中、 图I是现有技术的ー种UPS模块的电路 图2是本发明UPS模块实施例一的逻辑 图3是本发明UPS模块实施例一的电路 图4是本发明UPS模块实施例ニ的电路 图5是本发明UPS模块实施例三的电路 图6是本发明UPS模块实施例四的电路 图7是本发明UPS模块实施例五的电路图。
具体实施例方式如图2所示，在本发明UPS模块的逻辑图中，该UPS模块包括DC/DC单元400，及依次连接的PFC单元100、逆变单元200和充电器300，其中，PFC单元100包括整流电路和斩波电路。该UPS模块在交流市电正常吋，交流市电通过整流电路整流得到直流电压，该直流电压经斩波电路处理后，向逆变单元200输出稳定直流电压，逆变单元200将该稳定直流电压逆变为交流电压，以向负载(未示出)供电及通过充电器300向蓄电池充电。该UPS模块在交流市电异常时，斩波电路的第一桥臂将蓄电池的输出电压转化为第一直流电压，并输出至逆变单兀200的第一输入端,DC/DC单兀400将蓄电池的输出电压转化为第二直流电压，并输出至逆变单元200的第二输入端，逆变单元200将第一直流电压和第二直流単元逆变为交流电压，以向负载供电。实施该实施例的技术方案，由于在交流市电异常时，可将蓄电池的输出电压，一路经斩波电路的第一桥臂处理后输出至逆变单元的第一输入端，另一路经DC/DC単元处理后输出至逆变单元的第二输入端，逆变单元对所输入的电压进行逆变以向负载供电，采用这种不完全隔离的方式，可降低DC/DC単元的成本和空间，且提高了效率。下面以ー个例子来说明假设该UPS模块的负载的功率为P，PFC単元的上桥臂的功率至少需要P/2，PFC単元的下桥臂的功率也至少需要P/2，而DC/DC单元的功率至少只需要P/2，因此在设计DC/DC単元吋，必然要求按照功率P/2来选择元件，相比现有技术中的DC/DC单元按照功率P来选择元件，所需要的成本和空间都将大大降低，且效率得到提高。上述的斩波电路的第一桥臂可为上桥臂，则对应的第二桥臂为下桥臂；或者，上述的斩波电路的第一桥臂可为下桥臂，则对应的第二桥臂为上桥臂。
图3是本发明UPS模块实施例一的电路图，在该UPS模块中，整流电路为ニ极管整流桥Dl，下面着重说明斩波电路、逆变单元200、充电器300和DC/DC单元400。I.斩波电路
该斩波电路的上桥臂包括第一电感LI、第二ニ极管D2、第一电解电容Cl、反并联ニ极管的第一开关管Q1，斩波电路的下桥臂包括第二电感L2、第三ニ极管D3、第二电解电容C2、反并联ニ极管的第二开关管Q2，该斩波电路还包括第一开关SI、第二开关S2和第三开关S3。在该实施例中，第一开关管Ql和第二开关管Q2优选IGBT管，开关管的第二端为其集电极，开关管的第三端为其发射极，开关管的第一端为其门极驱动极，且连接控制电路 (未示出)。应当说明的是，本申请所有实施例中的开关管的第一端都连接控制电路，该控制电路用于控制各个开关管的通断频率及通断时间。在该斩波电路中，第一电感LI的第一端通过第一开关SI连接整流电路的第一输出端，第一电感LI的第二端连接第二ニ极管D2的阳极及第一开关管Ql的第二端，第二ニ极管D2的阴极连接第一电解电容Cl的正端及逆变单元200的第一输入端，第一电解电容Cl的负端及第一开关管Ql的第三端ー并连接中线N，第二电感L2的第一端通过第二开关S2连接整流电路的第二输出端，第二电感L2的第二端连接第三ニ极管D3的阴极及第ニ开关管Q2的第三端，第三ニ极管D3的阳极连接第二电解电容C2的负端及逆变单元200的第二输入端，第二电解电容C2的正端及第ニ开关管Q2的第二端连接中线N，蓄电池的正端BAT+通过第三开关S3接第一电感LI的第一端，蓄电池的负端连接中线N。2. 逆变单元2OO
该逆变単元200为T型逆变电路，包括反并联ニ极管的第三开关管Q3、反并联ニ极管的第四开关管Q4、反并联ニ极管的第五开关管Q5、反并联ニ极管的第六开关管Q6、第三电感L3和第三电容C3。在该实施例中，第三开关管Q3、第四开关管Q4、第五开关管Q5、第六开关管Q6优选IGBT管，此时，开关管的第二端为其集电极，开关管的第三端为其发射扱。应当说明的是，本发明并不限定第三开关管Q3、第四开关管Q4、第五开关管Q5、第六开关管Q6为IGBT管，在对开关频率要求不太高的情况下，也可选用MOS管，此时，开关管的第二端为其漏扱，开关管的第三端为其源扱。在该逆变単元200中，第五开关管Q5的第二端为逆变単元200的第一输入端，第六开关管Q6的第三端为逆变単元200的第二输入端，第五开关管Q5的第三端连接第六开关管Q6的第二端、第四开关管Q4的第三端及第三电感L3的第一端，第四开关管Q4的第二端连接第三开关管Q3的第二端，第三开关管Q3的第三端接中线，第三电感L3的第二端通过第三电容接中线N。3.充电器 300
该充电器300包括反并联ニ极管的第七开关管Q7、反并联ニ极管的第八开关管Q8、第四电感L4、第五电感L5、第六ニ极管D6、第七ニ极管D7和第四电容C4。在该实施例中，第七开关管Q7、第八开关管Q8优选IGBT管，此时，开关管的第二端为其集电极，开关管的第三端为其发射扱。应当说明的是，本发明并不限定第七开关管Q7、第八开关管Q8为IGBT管，在对开关频率要求不太高的情况下，也可选用MOS管，此时，开关管的第二端为其漏扱，开关管的第三端为其源扱。
在该充电器300中，第七开关管Q7的第二端接第五开关管Q5的第二端，第七开关管Q7的第三端通过第四电感L4连接蓄电池的正端BAT+，蓄电池的负端接中线N，第八开关管Q8的第三端接第六开关管Q6的第三端，第八开关管Q8的第二端通过第五电感L5接中线N，第四电容C4的两端分别连接蓄电池的正端及负端，第六ニ极管D6的阳极连接中线N，第六ニ极管D6的阴极连接第七开关管Q7的第三端，第七ニ极管D7的阳极接第八开关管Q8的第二端，第七ニ极管D7的阴极接蓄电池的正端。4. DC/DC 单元 400
该DC/DC単元400包括反并联ニ极管的第九开关管Q9、反并联ニ极管的第十开关管Q10、反并联ニ极管的第十一开关管Q11、反并联ニ极管的第十二开关管Q12、变压器Tl、第四ニ极管D4、第五ニ极管D5、第五电容C5和第六电感L6。在该实施例中，第九开关管Q9、第十开关管Q10、第i^一开关管Q11、第十二开关管Q12优选MOS管，此时，开关管的第二端为其漏极，开关管的第三端为其源扱。应当说明的是，本发明并不限定第九开关管Q9、第十 开关管Q10、第十一开关管Q11、第十二开关管Q12为MOS管，也可选用IGBT管，此时，开关管的第二端为其集电极，开关管的第三端为其发射扱。在该DC/DC单元400中，第九开关管Q9的第二端与第i^一开关管Qll的第二端连接，且为DC/DC単元400的第一输入端，该第一输入端连接蓄电池的正端BAT+，第十开关管QlO的第三端与第十二开关管Q12的第三端连接，且为DC/DC单元的第二输入端，该第二输入端连接蓄电池的负端，第九开关管Q9的第三端和第十开关管QlO的第二端一并通过相串联的第六电感L6和第五电容C5连接变压器Tl初级绕组的非同名端，第十一开关管Qll的第三端和第十二开关管Q12的第二端一井接变压器Tl初级绕组的同名端，变压器Tl第一次级绕组的同名端接第四ニ极管D4的阳极，变压器Tl第二次级绕组的非同名端接第五ニ极管D5的阳极，第四ニ极管D4的阴极和第五ニ极管D5的阴极一井接中线N，变压器Tl第一次级绕组的非同名端和变压器Tl第二次级绕组的同名端一井接第六开关管Q6的第三端。应当说明的是，本发明并不限定DC/DC単元400的变压器Tl副边的整流方式，可以是如上述实施例中所述的全波整流电路，也可以是全桥整流电路。下面说明该UPS模块的工作原理，当交流市电正常时，第一开关SI和第二开关S2闭合，第三开关S3断开，此吋，交流市电经PFC単元100、逆变单元200后输出交流电压，该交流电压为负载供电及通过充电器300向蓄电池充电。应当说明的是，本领域技术人员应能清楚在交流市电正常时各个単元的实现原理，在此不做赘述。下面仅说明交流市电异常的情況，此时，断开第一开关SI和第二开关S2，闭合第三开关S3，蓄电池所输出的电压，一路经斩波电路的上桥臂的处理(经第一电感LI、第二ニ极管D2、第一开关管Ql为第一电容Cl充电)后输出第一直流电压，另一路经DC/DC单兀200的处理后输出第二直流电压，应当说明的是，该处理是通过控制第九开关管Q9、第十开关管Q10、第十一开关管Q11、第十二开关管Q12的两两互补导通，以产生交流电压，变压器Tl、第五电容C5和第六电感L6产生处于谐振的工作点，变压器Tl所输出的电压向第二电容C2充电。分别在两路中所产生第一直流电压和第二直流电压输出至逆变单元200的两输入端，以产生交流电压并为负载供电。
图4是本发明UPS模块实施例ニ的电路图，相比图3所示的UPS模块的实施例一，本实施例中的UPS模块所不同的仅是蓄电池接入PFC单元100的方式及DC/DC单元400的输出端的连接方式，其它相同的部分这里不做赘述，以下仅说明不同的部分
蓄电池的负端通过第三开关S3接第二电感L2的第一端，蓄电池的负端还连接DC/DC単元的第二输入端，蓄电池的正端连接中线及DC/DC単元的第一输入端，DC/DC単元的第一输出端连接逆变单元的第一输入端，即第五开关管Q5的第二端，DC/DC単元的第二输出端连接中线。在该实施例中，当交流电源异常时，蓄电池所输出的电压，一路经斩波电路的下桥臂的处理(经第二电感L2、第三ニ极管D3、第二开关管Q2为第二电容C2充电)后输出第一直流电压，另一路经DC/DC単元200的处理后输出第二直流电压，变压器Tl所输出的电压向第一电容Cl充电。分别在两路中所产生第一直流电压和第二直流电压输出至逆变单元200的两输入端，以产生交流电压并为负载供电。图5是本发明UPS模块实施例三的电路图，相比图3所示的UPS模块的实施例一， 本实施例中的UPS模块所不同的仅是DC/DC単元中将蓄电池输出的直流电压转化为交流电压的方式，其它相同的部分这里不做赘述，以下仅说明不同的部分
首先说明的是，在该实施例中，第i^一开关管Qll和第十二开关管Q12优选MOS管，此时，开关管的第二端为其漏极，开关管的第三端为其源扱。在该DC/DC単元400中，第十一开关管Qll的第二端为DC/DC単元的第一输入端，第十二开关管Q12的第三端为DC/DC单元的第二输入端，第十一开关管Qll的第三端和第十二开关管Q12的第二端一井接变压器Tl初级绕组的同名端，变压器Tl初级绕组的非同名端通过相串联的第五电容C5和第六电 感L6连接第十二开关管Q12的第三端。图6是本发明UPS模块实施例四的电路图，相比图3所示的UPS模块的实施例一，本实施例中的UPS模块所不同的仅是逆变单元200的实现方式，其它相同的部分这里不做赘述，以下仅说明不同的部分
首先说明的是，在该实施例中，第五开关管Q5和第六开关管Q6优选IGBT管，此时，开关管的第二端为其集电极，开关管的第三端为其发射扱。在该DC/DC単元400中，本实施例中的逆变单元200采用I型两电平的半桥逆变电路，第五开关管Q5的第二端接第一电解电容Cl的正端，第六开关管Q6的第三端接第二电解电容的负端，第五开关管Q5的第三端与第六开关管Q6的第二端一并通过第三电感L3、第三电容C3连接中线N。另外，还应当说明的是，以上都仅仅是本发明的实施例，只用于解释本发明，并不用于限定本发明，半桥逆变、全桥逆变的其它逆变方式的逆变单元也在本发明的保护范围内，如I型三电平逆变电路等。图7是本发明UPS模块实施例五的电路图，相比图3所示的UPS模块的实施例一，本实施例中的UPS模块所不同的仅是充电器300的实现方式，其它相同的部分这里不做赘述，以下仅说明不同的部分
首先说明的是，在该实施例中，第十三开关管Q13和第十四开关管Q14优选IGBT管，此时，开关管的第二端为其集电极，开关管的第三端为其发射扱。在该充电器300中，第十三开关管Q13的第二端连接第五开关管Q5的第二端，第十四开关管Q14的第三端接第六开关管Q6的第三端，第十三开关管Q13的第三端和第十四开关管Q14的第二端一井接变压器T2初级绕组的同名端，变压器T2的初级绕组的非同名端接中线，变压器Τ2的次级绕组的同名端接ニ极管整流桥D8的第一输入端，变压器Τ2的次级绕组的非同名端接ニ极管整流桥D8的第二输入端，ニ极管整流桥D8的第一输出端通过第六电感L6接第八ニ极管D8的阳极，第八ニ极管D8的阴极接蓄电池的正端，ニ极管整流桥D8的第二输出端接中线，第六电解电容C6 的正端连接第八ニ极管D8的阳极，第六电解电容C6的负端连接中线。另外，充电器300的电路结构并不限定上述实施例中的电路结构，可采用Boost、Buck、Boost-Buck、半桥或全桥隔离电路或其中几种电路的组合，这也在本发明的保护范围内。应当说明的是，本发明也不限定上述各个实施例中PFC単元、逆变单元、充电单元和DC/DC单元的组合关系，例如，图4中的蓄电池的连接方式也可与图5中的DC/DC单元和/或图6中的逆变单元和/或图7中的充电器相组合，这也没有脱离本发明的保护范围。本发明还构造ー种UPS系统，该UPS系统包括至少两个UPS模块，每个UPS模块都可采用上述方案，该至少两个UPS模块并联为蓄电池充电。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。
权利要求
1.ー种UPS模块，用于对蓄电池进行充放电，包括DC/DC单元、及依次连接的PFC单元、逆变单元和充电器，所述PFC単元包括相连接的整流电路和斩波电路，其特征在于，在交流市电异常时，所述斩波电路的第一桥臂将所述蓄电池的输出电压转化为第一直流电压，并输出至逆变单元的第一输入端，所述DC/DC单元将所述蓄电池的输出电压转化为第二直流电压，并输出至逆变单元的第二输入端，所述逆变単元将所述第一直流电压和第二直流单元逆变为交流电压。
2.根据权利要求I所述的UPS模块，其特征在干， 所述第一桥臂为上桥臂，所述第二桥臂为下桥臂；或 所述第一桥臂为下桥臂，所述第二桥臂为上桥臂。
3.根据权利要求2所述的UPS模块，其特征在于，所述斩波电路的上桥臂包括第一电感(LI)、第二ニ极管(D2)、第一电解电容(Cl)和反并联ニ极管的第一开关管(Ql);所述斩波电路的下桥臂包括第二电感(L2)、第三ニ极管(D3)、第二电解电容(C2)和反并联ニ极管的第二开关管(Q2);所述斩波电路还包括开关(S3)，其中， 所述第一电感(LI)的第一端连接所述整流电路的第一输出端，所述第一电感(LI)的第二端连接所述第二ニ极管(D2)的阳极及第一开关管(Ql)的第二端，所述第二ニ极管(D2)的阴极连接第一电解电容(Cl)的正端及逆变单元的第一输入端，第一电解电容(Cl)的负端及第一开关管(Ql)的第三端ー并连接中线，所述第二电感(L2)的第一端连接所述整流电路的第二输出端，所述第二电感(L2)的第二端连接所述第三ニ极管(D3)的阴极及第二开关管(Q2)的第三端，所述第三ニ极管(D3)的阳极连接第二电解电容(C2)的负端及所述逆变単元的第二输入端，第二电解电容(C2)的正端及第ニ开关管(Q2)的第二端连接中线， 所述蓄电池的正端通过开关(S3)接所述第一电感(LI)的第一端，所述蓄电池的正端还连接所述DC/DC単元的第一输入端，所述蓄电池的负端连接所述中线及所述DC/DC単元的第二输入端，所述DC/DC単元的第一输出端连接所述逆变単元的第二输入端，所述DC/DC単元的第二输出端连接所述中线。
4.根据权利要求2所述的UPS模块，其特征在于，所述斩波电路的上桥臂包括第一电感(LI)、第二ニ极管(D2)、第一电解电容(Cl)和反并联ニ极管的第一开关管(Ql);所述斩波电路的下桥臂包括第二电感(L2)、第三ニ极管(D3)、第二电解电容(C2)和反并联ニ极管的第二开关管(Q2);所述斩波电路还包括开关(S3)，其中， 所述第一电感(LI)的第一端连接所述整流电路的第一输出端，所述第一电感(LI)的第二端连接所述第二ニ极管(D2)的阳极及第一开关管(Ql)的第二端，所述第二ニ极管(D2)的阴极连接第一电解电容(Cl)的正端及逆变单元的第一输入端，第一电解电容(Cl)的负端及第一开关管(Ql)的第三端ー并连接中线，所述第二电感(L2)的第一端连接所述整流电路的第二输出端，所述第二电感(L2)的第二端连接所述第三ニ极管(D3)的阴极及第二开关管(Q2)的第三端，所述第三ニ极管(D3)的阳极连接第二电解电容(C2)的负端及所述逆变単元的第二输入端，第二电解电容(C2)的正端及第ニ开关管(Q2)的第二端连接中线， 所述蓄电池的负端通过开关(S3)接所述第二电感(L2)的第一端，所述蓄电池的负端还连接所述DC/DC単元的第二输入端，所述蓄电池的正端连接所述中线及所述DC/DC単元的第一输入端，所述DC/DC単元的第一输出端连接所述逆变単元的第一输入端，所述DC/DC単元的第二输出端连接所述中线。
5.根据权利要求I所述的UPS模块，其特征在于，所述DC/DC単元包括反并联ニ极管的第十一开关管(Q11)、反并联ニ极管的第十二开关管(Q12)、第一变压器(Tl)、第四ニ极管(D4)、第五ニ极管(D5)、第五电容(C5)和第六电感(L6)，其中， 第i^一开关管(Qll)的第二端为DC/DC単元的第一输入端，第十二开关管(Q12)的第三端为DC/DC単元的第二输入端，第十一开关管(Qll)的第三端和第十二开关管(Q12)的第ニ端一井接第一变压器(Tl)初级绕组的同名端，第一变压器(Tl)初级绕组的非同名端通过相串联的第五电容(C5)和第六电感(L6)连接第十二开关管(Q12)的第三端，第一变压器(Tl)第一次级绕组的同名端接第四ニ极管(D4)的阳极，第一变压器(Tl)第二次级绕组的非同名端接第五ニ极管(D5)的阳极，第四ニ极管(D4)的阴极和第五ニ极管(D5)的阴极ー并接中线，第一变压器(Tl)第一次级绕组的非同名端和第一变压器(Tl)第二次级绕组的同名端一井接逆变单元的输入端。
6.根据权利要求I所述的UPS模块，其特征在干，所述DC/DC単元包括反并联ニ极管的第九开关管(Q9)、反并联ニ极管的第十开关管(Q10)、反并联ニ极管的第十一开关管(Q11)、反并联ニ极管的第十二开关管(Q12)、第一变压器(Tl)、第四ニ极管(D4)、第五ニ极管(D5)、第五电容(C5)和第六电感(L6),其中， 第九开关管(Q9)的第二端与第十一开关管(Qll)的第二端连接，且为DC/DC単元的第ー输入端，第十开关管(QlO)的第三端与第十二开关管(Q12)的第三端连接，且为DC/DC单元的第二输入端，第九开关管(Q9)的第三端和第十开关管(QlO)的第二端一并通过相串联的第六电感(L6)和第五电容(C5)连接第一变压器(Tl)初级绕组的非同名端，第十一开关管(Qll)的第三端和第十二开关管(Q12)的第二端一井接第一变压器(Tl)初级绕组的同名端，第一变压器(Tl)第一次级绕组的同名端接第四ニ极管(D4)的阳极，第一变压器(Tl)第二次级绕组的非同名端接第五ニ极管(D5)的阳极，第四ニ极管(D4)的阴极和第五ニ极管(D5)的阴极一井接中线，第一变压器(Tl)第一次级绕组的非同名端和第一变压器(Tl)第二次级绕组的同名端一井接逆变单元的输入端。
7.根据权利要求I所述的UPS模块，其特征在于，所述充电器包括反并联ニ极管的第七开关管(Q7)、反并联ニ极管的第八开关管(Q8)、第四电感(L4)、第五电感(L5)、第六ニ极管(D6)、第七ニ极管(D7)和第四电容(C4)，其中， 第七开关管(Q7)的第二端接逆变单元的第一输出端，第七开关管(Q7)的第三端通过第四电感(L4)连接蓄电池的正端，蓄电池的负端接中线，第八开关管(Q8)的第三端接逆变単元的第二输出端，第八开关管(Q8)的第二端通过第五电感(L5)接中线，第四电容(C4)的两端分别连接蓄电池的正端及负端，第六ニ极管(D6)的阳极连接中线，第六ニ极管(D6)的阴极连接第七开关管(Q7)的第三端，第七ニ极管(D7)的阳极接第八开关管(Q8)的第三端，第七ニ极管(D7)的阴极接蓄电池的正端。
8.根据权利要求I所述的UPS模块，其特征在于，所述充电器包括反并联ニ极管的第十三开关管(Q13)、反并联ニ极管的第十四开关管(Q14)、第二变压器(T2)、ニ极管整流桥(D8)、第六电感(L6)、第八ニ极管(D8)和第六电容(C6)，其中， 第十三开关管(Q13)的第二端连接逆变单元的第一输出端，第十四开关管(Q14)的第三端接逆变单元的第二输出端，第十三开关管(Q13)的第三端和第十四开关管(Q14)的第ニ端一井接第二变压器(T2)初级绕组的同名端，第二变压器(T2)的初级绕组的非同名端接中线，第二变压器(T2)的次级绕组的同名端接ニ极管整流桥(D8)的第一输入端，第二变压器(T2)的次级绕组的非同名端接ニ极管整流桥(D8)的第二输入端，ニ极管整流桥(D8)的第一输出端通过第六电感(L6)接第八ニ极管(D8)的阳极，第八ニ极管(D8)的阴极接蓄电池的正端，ニ极管整流桥(D8)的第二输出端接中线，第六电解电容(C6)的正端连接第八ニ极管(D8)的阳极，第六电解电容(C6)的负端连接中线。
9.根据权利要求I所述的UPS模块，其特征在于，所述逆变単元为两电平逆变电路、I型三电平逆变电路或T型三电平逆变电路。
10.ー种UPS系统，包括至少两个相并联的UPS模块，其特征在于，所述UPS模块为权利要求1-9任一项所述的UPS模块。
全文摘要
本发明涉及一种UPS模块及UPS系统，该UPS模块包括DC/DC单元、及依次连接的PFC单元、逆变单元和充电器，所述PFC单元包括相连接的整流电路和斩波电路，其特征在于，在交流市电异常时，所述斩波电路的第一桥臂将所述蓄电池的输出电压转化为第一直流电压，并输出至逆变单元的第一输入端，所述DC/DC单元将所述蓄电池的输出电压转化为第二直流电压，并输出至逆变单元的第二输入端，所述逆变单元将所述第一直流电压和第二直流单元逆变为交流电压。实施本发明的技术方案，提高了效率，节省了空间和成本。
文档编号H02M3/335GK102723744SQ20111007651
公开日2012年10月10日 申请日期2011年3月29日 优先权日2011年3月29日
发明者冯尚民, 林清森, 肖学礼, 路亚新, 陈勇兵 申请人:力博特公司