UPS电源切换控制系统的制作方法

本实用新型涉及一种电源控制系统，尤其涉及一种ups电源切换控制系统。

背景技术：

在电力系统中，电力机房是电力系统极为重要的场所，里面设置有各种控制设备、通信设备等用电设备，用于电力的切换、通信控制提供保障，这些用电设备在工作过程中一般不能断电，否则影响电力系统的调度控制，从而影响电力系统的稳定运行。

现有技术中，对于电力机房中的供电一般采用ups电源进行供电，即市电通过整流、逆变组成的主回路以及蓄电池、直流升压器组成的旁路进行备用供电，当市电不稳或者断电时通过蓄电池进行临时供电，对于主回路和旁路进行切换时，一般采用两个可控硅组成双向可控硅，进而形成的静态开关进行切换，在切换控制中，由于可控硅的触发特性，可控硅在触发控制的情形下才能导通，此时，则需要对电压的零点进行检测，然后触发，而且，还需要对电压的过压、欠压状态进行检测，因此，从而造成整个电路系统过于复杂，而且由于零点检测导致时滞严重，从而影响整个电力机房的供电。

因此，为了解决上述技术问题，亟需提出一种新的技术手段加以解决。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种ups电源切换控制系统，能够在主回路供电不稳时或者断电时快速切换到旁路供电，而且切换过程中无需进行过零检测，从而有效降低切换时滞，确保电力机房供电稳定性，而且，在主回路恢复正常时能够自动切换到主回路供电，从而方便使用。

本实用新型提供的一种ups电源切换控制系统，包括整流电路rec、逆变器inv、备用电池bat、直流升压器dc-dc、过压欠压检测电路、断电检测电路、切换控制电路以及控制器plc；

所述切换控制电路包括第一切换开关和第二切换开关；

所述整流电路rec的输入端通过第二切换开关与市电连接，整流电路rec的输出端通过二极管d1与逆变器inv的输入端连接，所述备用电池bat的输出端通过第一切换开关与直流升压器dc-dc的输入端连接，所述直流升压器dc-dc的输出端与逆变器inv的输入端连接，逆变器inv的输出端向负载供电；

所述过压欠压检测电路的输入端连接于整流电路rec的输出端，过压欠压检测电路的第一输出端与分别与第一切换开关的第一控制输入端、第二切换开关的第一控制输入端和控制器plc的控制输入端cri1连接，所述第二切换开关的第二控制输入端与控制器plc的控制输出端cro1连接，第一切换开关的第二控制输入端与控制器plc的控制输出端cro2连接，所述断电检测电路的输入端与过压欠压检测电路的第二输出端连接，断电检测电路的输出端与控制器plc的控制输入端cri2连接。

进一步，所述过压欠压检测电路包括电阻r1、电阻r2、电阻r3、运放u1、比较器u2、比较器u3、电阻r6、可调电阻r7、电阻r8、电阻r9、电阻r10、电阻r11、电阻r12、电阻r13、三极管q2以及三极管q3；

电阻r1的一端与整流电路rec的输出端连接，电阻r1的另一端通过电阻r2接地，电阻r2和电阻r1之间的公共连接点作为过压欠压检测电路的第二输出端，运放u1的同相端通过电阻r3连接于电阻r2和电阻r1之间的公共连接点，运放u1的反相端与运放u1的输出端直接连接构成电压跟随器，运放u1的输出端与比较器u2的同相端和比较器u3的反相端连接，电阻r6的一端与电源vcc连接，电阻r6的另一端通过可调电阻r7与电阻r8的一端连接，电阻r8的另一端接地，电阻6和可调电阻r7之间的公共连接点与比较器u2的反相端连接，电阻8和可调电阻r7之间的公共连接点与比较器u3的同相端连接，比较器u2的输出端通过电阻r9与三极管q2的基极连接，比较器u3的输出端通过电阻r10与三极管q2的基极连接，三极管q2的发射极接地，三极管q2的集电极与三极管q3的基极连接，三极管q3的基极通过电阻r11与电源vcc连接，三极管q3的发射极通过电阻r12与电源vcc连接，三极管q3的集电极通过电阻r13接地，三极管q3的集电极作为过压欠压检测电路的第一输出端，其中，三极管q3为p型三极管。

进一步，所述第一切换开关包括可控硅q1、电阻r14、二极管d3以及mos管q6；

可控硅q1的正极与备用电池bat的输出端连接，可控硅q1的负极与直流升压电路dc-dc的输入端连接，可控硅q1与电阻r14的一端连接，电阻r14的另一端作为第一切换开关的第一控制输入端，二极管d3的正极作为第一切换开关的第二控制输入端，二极管d3的负极与mos管q6的栅极连接，mos管q6的源极接地，mos管q6的漏极与可控硅q1的正极连接。

进一步，所述第二切换开关包括继电器、电阻r15、电阻r16、电阻r17、电阻r18、发光二极管led、二极管d2、三极管q5以及可控硅q4；

可控硅q4的控制极与电阻r15的一端连接，电阻r15的另一端作为第二切换开关的第一控制输入端，可控硅q4的正极通过电阻r16与电源vcc连接，可控硅q6的负极通过继电器的线圈j1与电阻r17的一端连接，电阻r17的另一端接地，发光二极管led的正极与可控硅q4的负极连接，发光二极管led的负极通过电阻r18接地，三极管q5的集电极与可控硅q4的正极连接，三极管q5的发射极接地，三极管q5的基极与二极管d2的负极连接，二极管d2的正极作为第二切换开关的第二控制输入端，继电器的常闭开关k1串接于整流电路rec的输入端。

进一步，所述断电检测电路包括电阻r4、电阻r5以及光耦oc1；

电阻r4的一端作为断电检测电路的输入端，电阻r4的另一端与光耦oc1的发光二极管的正极连接，光耦oc1的发光二极管的负极接地，光耦oc1的光敏三极管的发射极接地，光耦oc1的光敏三极管的集电极通过电阻r5与电源vcc连接，光耦oc1的光敏三极管的集电极作为断电检测电路的输出端。

本实用新型的有益效果：通过本实用新型，能够在主回路供电不稳时或者断电时快速切换到旁路供电，而且切换过程中无需进行过零检测，从而有效降低切换时滞，确保电力机房供电稳定性，而且，在主回路恢复正常时能够自动切换到主回路供电，从而方便使用。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述：

图1为本实用新型的电路原理图。

具体实施方式

以下结合说明书附图对本实用新型做出进一步详细说明：

本实用新型提供的一种ups电源切换控制系统，包括整流电路rec、逆变器inv、备用电池bat、直流升压器dc-dc、过压欠压检测电路、断电检测电路、切换控制电路以及控制器plc；

所述切换控制电路包括第一切换开关和第二切换开关；

所述整流电路rec的输入端通过第二切换开关与市电连接，整流电路rec的输出端通过二极管d1与逆变器inv的输入端连接，所述备用电池bat的输出端通过第一切换开关与直流升压器dc-dc的输入端连接，所述直流升压器dc-dc的输出端与逆变器inv的输入端连接，逆变器inv的输出端向负载供电；其中，二极管用于止逆，便于断电检测电路以及过压欠压检测电路准确工作，根据实际需要，二极管可以是一个二极管，也可以是多个二极管串联组成的二极管链；

所述过压欠压检测电路的输入端连接于整流电路rec的输出端，过压欠压检测电路的第一输出端与分别与第一切换开关的第一控制输入端、第二切换开关的第一控制输入端和控制器plc的控制输入端cri1连接，所述第二切换开关的第二控制输入端与控制器plc的控制输出端cro1连接，第一切换开关的第二控制输入端与控制器plc的控制输出端cro2连接，所述断电检测电路的输入端与过压欠压检测电路的第二输出端连接，断电检测电路的输出端与控制器plc的控制输入端cri2连接；通过上述结构，能够在主回路供电不稳时或者断电时快速切换到旁路供电，而且切换过程中无需进行过零检测，从而有效降低切换时滞，确保电力机房供电稳定性，而且，在主回路恢复正常时能够自动切换到主回路供电，从而方便使用；其中，整个系统还设置有上位监控主机，上位监控主机与控制器plc之间通信连接，比如can总线连接，蓝牙模块、电力无线专网模块或者移动通信模块等；控制器plc采用现有的单片机，比如stm32系列单片机，stc系列单片机，89s51单片机等等，用户根据实际应用环境，比如成本考虑，通信方式考虑等等，这些单片机均具有相应的规格说明书，对于其典型的外围电路以及引脚功能均具有阐述，本领域技术人员只需根据产品规格书进行相应电路连接即可，在此不加以赘述。

其中，整流电路rec、直流升压器dc-dc以及逆变器均为现有技术，在此不加以赘述。

本实施例中，所述过压欠压检测电路包括电阻r1、电阻r2、电阻r3、运放u1、比较器u2、比较器u3、电阻r6、可调电阻r7、电阻r8、电阻r9、电阻r10、电阻r11、电阻r12、电阻r13、三极管q2以及三极管q3；

电阻r1的一端与整流电路rec的输出端连接，电阻r1的另一端通过电阻r2接地，电阻r2和电阻r1之间的公共连接点作为过压欠压检测电路的第二输出端，运放u1的同相端通过电阻r3连接于电阻r2和电阻r1之间的公共连接点，运放u1的反相端与运放u1的输出端直接连接构成电压跟随器，运放u1的输出端与比较器u2的同相端和比较器u3的反相端连接，电阻r6的一端与电源vcc连接，电阻r6的另一端通过可调电阻r7与电阻r8的一端连接，电阻r8的另一端接地，电阻6和可调电阻r7之间的公共连接点与比较器u2的反相端连接，电阻8和可调电阻r7之间的公共连接点与比较器u3的同相端连接，比较器u2的输出端通过电阻r9与三极管q2的基极连接，比较器u3的输出端通过电阻r10与三极管q2的基极连接，三极管q2的发射极接地，三极管q2的集电极与三极管q3的基极连接，三极管q3的基极通过电阻r11与电源vcc连接，三极管q3的发射极通过电阻r12与电源vcc连接，三极管q3的集电极通过电阻r13接地，三极管q3的集电极作为过压欠压检测电路的第一输出端，其中，三极管q3为p型三极管，其中，电阻r1和电阻r2进行电压采样，此时的电压采样采集的是整流电路rec输出的直流，因此，其过压欠压状态时，无需进行过零检测控制可控硅导通，电阻r3进行限流分压，运放u1构成的电压跟随器用于稳定采样电压，比较器u2构成过压比较电路,比较器u3构成欠压比较回路，电阻r6、可调电阻r7以及电阻r8组成参考电压设置电路，通过调整可调电阻r7，从而调整参考电压过压参考电压和欠压参考电压，方便使用，当电压正常时，即不过压也欠压，比较器u2、u3均输出低电平，当出现过压或者欠压时，比较器u2输出高电平或者比较器u3输出高电平，三极管q2导通，从而使得三级机关q3导通，整个检测电路输出检测信号，该检测信号触发可控硅q1导通，旁路进入供电，而且还触发可控硅q4导通，使继电器的常闭开关k1断开，从而保护后续电路，当然，主回路断电时同样按照上述原理工作，该触发信号还发送至控制器plc，控制器plc将当前的过压欠压状态或者断电状态生成告警信号上传至上位主机，由上位主机通过告警器、显示器等方式进行预警，通知工作人员尽快做出相应的措施，比如立即进入检修等。

本实施例中，所述第一切换开关包括可控硅q1、电阻r14、二极管d3以及mos管q6；

可控硅q1的正极与备用电池bat的输出端连接，可控硅q1的负极与直流升压电路dc-dc的输入端连接，可控硅q1与电阻r14的一端连接，电阻r14的另一端作为第一切换开关的第一控制输入端，二极管d3的正极作为第一切换开关的第二控制输入端，二极管d3的负极与mos管q6的栅极连接，mos管q6的源极接地，mos管q6的漏极与可控硅q1的正极连接，由于可控硅的触发特性，利用mos管q6来控制可控硅q1的截止，当主回路恢复供电时，控制器plc将会收到一个控制信号，该控制信号由工作人员通过与plc连接的手动开关提供，然后控制器plc控制mos管q6导通，降低可控硅q1的正极电流，从而截止可控硅q1，断开备用电池供电。

本实施例中，所述第二切换开关包括继电器、电阻r15、电阻r16、电阻r17、电阻r18、发光二极管led、二极管d2、三极管q5以及可控硅q4；

可控硅q4的控制极与电阻r15的一端连接，电阻r15的另一端作为第二切换开关的第一控制输入端，可控硅q4的正极通过电阻r16与电源vcc连接，可控硅q6的负极通过继电器的线圈j1与电阻r17的一端连接，电阻r17的另一端接地，发光二极管led的正极与可控硅q4的负极连接，发光二极管led的负极通过电阻r18接地，三极管q5的集电极与可控硅q4的正极连接，三极管q5的发射极接地，三极管q5的基极与二极管d2的负极连接，二极管d2的正极作为第二切换开关的第二控制输入端，继电器的常闭开关k1串接于整流电路rec的输入端，当过压欠压检测电路输出高电平时，可控硅q4导通，继电器工作，常闭开关k1断开，从而断开主回路供电，当主回路恢复供电时，控制器plc控制三极管q5导通，从而拉低可控硅q4的正极电压以及电流，使得可控硅q4截止，继电器线圈j1市电，常闭开关k1恢复闭合状态。

本实施例中，所述断电检测电路包括电阻r4、电阻r5以及光耦oc1；

电阻r4的一端作为断电检测电路的输入端，电阻r4的另一端与光耦oc1的发光二极管的正极连接，光耦oc1的发光二极管的负极接地，光耦oc1的光敏三极管的发射极接地，光耦oc1的光敏三极管的集电极通过电阻r5与电源vcc连接，光耦oc1的光敏三极管的集电极作为断电检测电路的输出端，断电检测电路用于控制器plc判断主回路是否断电，因为主回路断电时，比较器u3同样会输出高电平，此时，并不清楚是电压处于欠压状态还是断电状态，而断电检测电路则向控制器plc提供断电检测信号，利于控制器plc做出准确的告警，当没有断电时，光耦oc1导通，使得控制器plc的控制输入端cri2为低电平，当断电后，光耦oc1截止，控制器plc的控制输入端cri2为高电平，从而判定断电。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。