专利名称：不间断电源及不间断电源的旁路故障检测方法
技术领域：
本发明涉及不间断电源(Uninterruptible Power Supply,简称UPS)， 具体涉及一种可进行旁路反灌检测、旁路晶闸管上电前短路检测及二者均 可的不间断电源及其旁路故障检测方法。
背景技术：
随着电力电子技术的进步以及近几年IT产业的飞速发展，人们日益 认识到UPS在保护数据方面的重要作用，UPS也在工业、通信、宇航、军 工和家庭生活等领域获得了越来越广泛的应用。特别是近两年来，越来越 多的企业对自身网络的稳定性以及数据的安全性提出了更高的要求，全球 企业对于UPS的需求有了一个较大的提高，这无疑对电源质量的改善起着 刺激作用。
旁路反灌保护功能是UPS安全工作的一个重要保证，尤其是对于北美 地区，它是安规要求的测试项目，目的是保证在旁路无输入时维护人员的 安全。旁路反灌保护的实现动作主要是在出现旁路反灌时能够迅速断开旁 路空气开关/接触器，从而保证能有效避免能量以任何途径反馈到输出端。
对于传统的三相UPS系统，旁路反灌保护通常是采用电压检测的方式
来实现的。 一种是直接通过旁路电压来判断，另一种是再综合旁路中点对 母线中点的电压来判断的。这种通过电压检测来判断是否发生旁路反灌的 方式在某些工况下存在误报和漏报可能，从而给用户带来误导，并加大了 系统的不安全性。在并机系统中，这种电压检测方案一般都会由于并机系
统的旁路源是连在一起，而导致故障扩大；而漏报的主要发生在三相三线 制系统，由于母线中点电压可能不定造成。比如，在以下两种工况就可能 发生误报、漏报1、并机系统下电池逆变供电，有一台UPS发生旁路反灌 故障，由于所有机器的旁路是连在一起，导致正常机也检测到反灌电压， 从而均报出"旁路反灌故障"而断开旁路空开，使得正常机也失去旁路供 电能力，给用户带来麻烦；2、并机系统下电池逆变供电，有一台UPS发生 旁路晶闸管短路故障，但由于处在均不供电状态，其它正常机都会由于检 测到反灌电压，报出"旁路反灌故障"而断开旁路空开；相反，故障机却可能由于中点电压处于悬浮态无法检测出该故障。
图1是三相三线制UPS系统框图，其中的电压Vbackfeed就是检测旁 路中点对母线中点电压。 一旦检测到Vbackfeed大于某个设定值，再综合 一些空气开关、晶闸管等状态就可以判定系统发生了旁路反灌，从而进行 保护动作。对于三相四线制和单相系统，并机系统下误报也是肯定存在的， 漏报情况相对好些。
发明内容
本发明的主要目的就是解决现有技术中的问题，提供一种可进行旁路 反灌检测的不间断电源和检测方法，能准确地进行旁路反灌检测，不会出 现误报和漏报。
本发明的另 一 目的是提供一种可进行旁路晶闸管检测的不间断电源和 检测方法，能在上电前准确检测不间断电源的旁路晶闸管是否发生短路。
本发明的再一目的是提供一种能够提供具有上述两种功能的不间断电 源及检测方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案
一种可进行旁路反灌检测的不间断电源，包括UPS主电路和耦合在所
述UPS主电路上的三线UPS旁路，其特征在于，所述UPS主电路的母线中 点分别通过假负载与所述UPS旁路输入端的三线中的每一条相连。
优选地，所述假负载为电阻性或电感性或电容性假负载。
一种不间断电源的旁路反灌检测方法，其特征在于，包括以下步骤 Al、将UPS主电路的母线中点分别通过假负载连接至UPS旁路输入端 的三线中的每一条；
Bl、上电后检测流过所述假负载的总电流；
Cl、判断检测值是否超过设定阈值，如果超过，判定发生旁路反灌。 一种可进行旁路晶闸管上电前短路检测的不间断电源，包括UPS主电 路和耦合在所述UPS主电路上的三线UPS旁路，其特征在于，所述UPS主 电路的母线中点分别通过假负载与所述UPS旁路输出端的三线中的每一条 相连。
优选地，所述假负载为电阻性或电感性或电容性假负载。 一种不间断电源的旁路晶闸管检测方法，用于检测上电前旁路晶闸管
是否短路，其特征在于，包括以下步骤
Al、将UPS主电路的母线中点分别通过假负载连接至UPS旁路输出端
的三线中的每一条Bl、上电前检测流过所述假负载的总电流；
Cl、判断检测值是否超过设定阈值，如果超过，判定旁路晶闸管的短路。
一种可进行旁路反灌检测和旁路晶闸管上电前短路检测的不间断电
源，包括UPS主电路和耦合在所述UPS主电路上的三线UPS旁路，其特征 在于，所述UPS主电路的母线中点分别通过假负载与所述UPS旁路输入端 的三线中的每一条相连，以及分别通过假负载与所述UPS旁路输出端的三
线中的每一条相连。
优选地，所述假负载为电阻性或电感性或电容性假负载。
一种不间断电源的旁路故障检测方法，其特征在于,包括以下歩骤 Al、将UPS主电路的母线中点分别通过假负载连接至UPS旁路输入端 的三线中的每一条以及UPS旁路输出端的三线中的每一条；
Bl、上电前检测流过接在UPS旁路输出端的假负载的总电流；
Cl、判断检测值是否超过设定阈值，如果超过，判定旁路晶闸管的短
路-，
Dl、上电后检测流过接在UPS旁路输入端的假负载的总电流；
El、判断检测值是否超过设定阈值，如果超过，判定发生旁路反灌。
本发明有益的技术效果是
本发明的第一种不间断电源中，UPS主电路的母线中点分别通过假负 载与UPS旁路输入端的三线中的每一条相连，上电之后，检测流过UPS旁 路上的假负载的总电流，判断流过假负载的总电流值是否超过所设定的阈 值，进而可判断是否发生了旁路反灌；本发明的另一种不间断电源中，UPS 主电路的母线中点分别通过假负载与UPS旁路输出端的三线中的每一条相 连，上电之前，检测流过UPS旁路上的假负载的总电流，判断流过假负载 的总电流值是否超过所设定的阈值，进而可判断旁路晶闸管是否发生了短 路；
本发明的又一种不间断电源中，UPS主电路的母线中点分别通过假负载 与UPS旁路输入端的三线中的每一条相连，并且分别通过假负载与UPS旁 路输出端的三线中的每一条相连，上电之前，检测流过接在UPS旁路输出 端的假负载的总电流，判断流过假负载的总电流值是否超过所设定的阈值， 进而可判断旁路晶闸管是否发生了短路，上电之后，检测流过接在UPS旁 路输入端的假负载的总电流，判断流过假负载的总电流值是否超过所设定 的阈值，进而可判断是否发生了旁路反灌。不同于现有技术采用的电压检测的方式，本发明通过对电流的检测来
实现UPS的旁路检测，因此，不会由于UPS连接到共同的旁路源而导致检
测耦合，从而在并机系统下不会存在误报和漏报的缺陷。与电压检测相比， 本发明具有更高的可靠性，从而能提高产品的性能和竞争力。
图1为UPS电路原理图2为本发明可进行旁路反灌检测的UPS实施例的电路原理图； 图3为旁路晶闸管及其并联的吸收电路的电路原理图； 图4为一种实施例中采用的电流检测电路的功能框图5为本发明可进行旁路晶闸管上电前短路检测的UPS实施例的电路 原理图6为本发明可进行旁路反灌检测及旁路晶闸管上电前短路检测的
UPS实施例的电路原理图7为本发明UPS旁路反灌检测方法实施例的流程图； 图8为本发明UPS旁路晶闸管检测方法实施例的流程图9为本发明UPS旁路故障检测方法实施例的流程图。
本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。
具体实施例方式
请参考图2， 一种可进行旁路反灌检测的不间断电源包括UPS主电路 和UPS旁路，UPS旁路与UPS主电路相耦合，旁路的输入输出端之间的三 线上均接有一晶闸管。为通过对旁路三相共模电流的检测来判断是否UPS 旁路反灌，增设了三个容性假负载(本发明中的假负载指在电路中用以接 收电功率的元器件，是非正式负载，与电路输出端口的终端负载相区别)， 即图2中的第一电容C1、第二电容C2及第三电容C3， UPS主电路的母线 中点N分别通过第一电容Cl、第二电容C2及第三电容C3与UPS旁路输入 端的三线中的一条相连。
进行旁路反灌检测时，在UPS旁路输出端的三线上设置电流检测电路。 电流检测电路包括旁路互感器CT和检测器(未图示)，旁路互感器与旁路 输出端的三线相耦合并感应出电流，旁路互感器的输出接检测器的输入， 检测器根据旁路互感器的输出信号判断电流大小。
在采用本实施例的并机UPS系统中，当UPS上电工作时，如果其中一 个旁路晶闸管发生短路故障，短路的那一相的晶闸管就会有小电流流过。旁路晶闸管并联的吸收电路如图3所示，具体地，可将各容性假负载C1 C3取为0.47PF，在旁路晶闸管没有发生短路故障时，由于并联在旁路晶 闸管两端的缓冲电容CO的电容值很小(例如为0. 022uF)，其阻抗值很大， 因此短路前工频分量几乎没有。在旁路晶闸管正常关断时，在容性假负载 C1 C3上流过的总电流为
I coCU=60*6. 28*277*0. 022/100000=2. 3 (mA)
而在旁路晶闸管发生短路故障时，在容性假负载C1 C3上流过的总
电流为
I二 a) CU=60*6. 28*277*0, 47/1000000=50 (mA)
在这两种工况下，二者电流值存在明显差异，因此可以通过检测这个 电流来判断是否发生了旁路反灌。由于各机都会检测流向容性假负载Cl C3的电流，因此各机之间不会由于连接到共同的旁路源而导致检测耦合， 在系统并机运行时， 一旦某一台机器出现旁路反灌其它机器也不会误报了 。
图4展示了用于本实施例的电流检测电路中的检测器的组成，包括依 次连接的电流取样电路、第一级运算放大器、隔直电路、绝对值电路、滤 波电路和比较电路。
基本原理为上电工作，当发生旁路晶闸管短路时，旁路互感器CT 中感应出电流的取样后，输入高精度的第一级运算放大器，运算放大器检 出后变成电压信号，输出的电压信号经隔直电路处理，滤除运算放大器带 来的零点漂移，再经过绝对值电路和滤波电路进行半波整流，将交流信号 变成直流，然后通过比较电路与直流参考电压信号Vref做比较，最后得到 一个只有高低电平的输出信号送入控制板。软件根据这个硬件检测信号进 行分析，判断电流值是否超出设定阈值，若超出，就可以对旁路反灌故障 实施保护。
例如，晶闸管电路的参数取前述数值时，可以设定容性假负载C1 C3 的电流检测阈值为40niA，当检测出电流大于40mA时，图4中的比较器翻 转，判定发生旁路晶闸管短路。
如图5所示，在本发明的另一方面，还提供一种可进行旁路晶闸管检 测的不间断电源。与前述可进行旁路反灌检测的不间断电源的不同之处在 于，该不间断电源中，UPS主电路的母线中点分别通过容性假负载C4 C6 与UPS旁路输出端的三线中的每一条相连。
电流检测的具体原理与前一种不间断电源是相似的，不同之处仅在于，此时的检测，是在并机系统上电之前对流过容性假负载C4 C6的总电流进 行检测，从而判断出UPS旁路晶闸管是否已经存在短路故障，以便于将事 先存在的晶闸管短路故障排除。
如图6所示，在本发明的又一方面，还提供一种可进行旁路反灌检测 和旁路晶闸管上电前短路检测的不间断电源。与前述带旁路反灌检测的不 间断电源的不同之处在于，该不间断电源中，UPS主电路的母线中点不但 分别通过容性假负载C1 C3与UPS旁路输入端的三线中的每一条相连， 还分别通过容性假负载C4 C6与UPS旁路输出端的三线中的每一条相连。 实施检测时，可先在并机系统上电前对流过容性假负载C4 C6的总电流 进行检测，从而判断UPS旁路晶闸管是否己经存在短路故障，而在并机系 统上电后，则可对流过容性假负载C1 C3的总电流进行检测，从而判断 UPS是否发生旁路反灌，并可据此实施旁路反灌保护。由于综合了两种检 测，该不间断电源的故障检测能力更强，保护效果更好。
如图7所示， 一种不间断电源的旁路反灌检测方法，具体可采用以下
步骤
511、 将UPS主电路的母线中点分别通过一个容性假负载连接至UPS 旁路输入端的三线中的每一条；
512、 上电后检测流过各容性假负载的总电流；
513、 判断检测值是否超过设定阈值，如果超过，判定发生旁路反灌。 如图8所示， 一种不间断电源的旁路晶闸管上电前短路检测方法，具
体可采用以下步骤
521、 将UPS主电路的母线中点分别通过一个容性假负载连接至UPS 旁路输出端的三线中的每一条；
522、 上电前检测流过容性假负载的总电流；
523、 判断检测值是否超过设定阈值，如果超过，判定发生旁路晶闸管 短路。
如图9所示， 一种不间断电源的旁路故障检测方法，具体可采用以下 步骤
531、 将UPS主电路的母线中点分别通过假负载连接至UPS旁路输入 端的三线中的每一条以及UPS旁路输出端的三线中的每一条；
532、 上电前检测流过接在UPS旁路输出端的假负载的总电流；
533、 判断检测值是否超过设定阈值，如果超过，判定旁路晶闸管的短路；
534、 上电后检测流过接在UPS旁路输入端的假负载的总电流；
535、 判断检测值是否超过设定阈值，如果超过，判定发生旁路反灌。 更具体的实施过程可参见前述不间断电源实施例的说明，此处不再赘述。
本发明中所使用的假负载，既可以是电容性假负载，也可以是电阻性 或电感性假负载，或者是三种类型任意组合的假负载。
本发明利用UPS旁路反灌时的电流特征，检测出旁路反灌，利用上电 前旁路晶闸管短路时的电流特征，检测上电前旁路晶闸管短路故障。通过 在母线中点和旁路之间增加假负载，检测经过容性假负载上的电流来实现 这两种故障保护。与电压检测方案相比，本发明具有更高的可靠性，从而 能提高产品的性能和竞争力。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说 明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术 领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若 干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种可进行旁路反灌检测的不间断电源，包括UPS主电路和耦合在所述UPS主电路上的三线UPS旁路，其特征在于，所述UPS主电路的母线中点分别通过假负载与所述UPS旁路输入端的三线中的每一条相连。
2. 如权利要求1所述的不间断电源，其特征在于，所述假负载为电阻性或电感性或电容性假负载。
3. —种不间断电源的旁路反灌检测方法，其特征在于，包括以下步骤Al、将UPS主电路的母线中点分别通过假负载连接至UPS旁路输入端的三线中的每一条；Bl、上电后检测流过所述假负载的总电流；Cl、判断检测值是否超过设定阈值，如果超过，判定发生旁路反灌。
4. 一种可进行旁路晶闸管上电前短路检测的不间断电源，包括UPS主电路和耦合在所述UPS主电路上的三线UPS旁路，其特征在于，所述UPS主电路的母线中点分别通过假负载与所述UPS旁路输出端的三线中的每一条相连。
5. 如权利要求4所述的不间断电源，其特征在于，所述假负载为电阻性或电感性或电容性假负载。
6. —种不间断电源的旁路晶闸管检测方法，用于检测上电前旁路晶闸管是否短路，其特征在于，包括以下步骤Al、将UPS主电路的母线中点分别通过假负载连接至UPS旁路输出端的三线中的每一条；Bl、上电前检测流过所述假负载的总电流；Cl、判断检测值是否超过设定阈值，如果超过，判定旁路晶闸管的短路。
7. —种可进行旁路反灌检测和旁路晶闸管上电前短路检测的不间断电源，包括UPS主电路和耦合在所述UPS主电路上的三线UPS旁路，其特征在于，所述UPS主电路的母线中点分别通过假负载与所述UPS旁路输入端的三线中的每一条相连，以及分别通过假负载与所述UPS旁路输出端的三线中的每一条相连。
8. 如权利要求7所述的不间断电源，其特征在于，所述假负载为电阻性或电感性或电容性假负载。
9. 一种不间断电源的旁路故障检测方法，其特征在于，包括以下步骤Al、将UPS主电路的母线中点分别通过假负载连接至UPS旁路输入端的三线中的每一条以及UPS旁路输出端的三线中的每一条；Bl、上电前检测流过接在UPS旁路输出端的假负载的总电流；Cl、判断检测值是否超过设定阈值，如果超过，判定旁路晶闸管的短路；Dl、上电后检测流过接在UPS旁路输入端的假负载的总电流；El、判断检测值是否超过设定阈值，如果超过，判定发生旁路反灌。
全文摘要
本发明公开了一种可进行旁路反灌检测的不间断电源，包括UPS主电路和耦合在UPS主电路上的三线UPS旁路，UPS主电路的母线中点分别通过假负载与UPS旁路输入端的三线中的每一条相连。一种可进行旁路晶闸管上电前短路检测的不间断电源，其中，UPS主电路的母线中点分别通过假负载与UPS旁路输出端的三线中的每一条相连。一种可进行旁路反灌检测和旁路晶闸管上电前短路检测的不间断电源，其中，UPS主电路的母线中点分别通过假负载与UPS旁路输入端的三线和输出端的三线中的每一条相连。本发明还公开了不间断电源的旁路故障检测方法。通过检测电流来实现旁路检测，不会因UPS连接到共同旁路源而导致检测耦合，并机时不会存在误报和漏报。
文档编号H02J7/00GK101630854SQ20081013417
公开日2010年1月20日 申请日期2008年7月17日 优先权日2008年7月17日
发明者原 周, 张学杰, 阳 邴 申请人:力博特公司