专利名称：防止工频在线ups电池跑电的实现装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种工业UPS电源，尤其是涉及一种防止工频在线UPS电池跑电 的实现装置。
背景技术：
工频在线式UPS (Uninterruptible Power Supply)，即工频在线式不间断电源，它 主要由整流器、逆变器、充电器、旁路装置等组成。当市电输入正常时，UPS将市电整流滤波 后一方面向逆变器供电，逆变器输出稳定、纯净的正弦波供负载使用，另外还向UPS蓄UPS 电池直接充电或通过降压型充电器给蓄UPS电池充电。当市电中断或低压时，UPS电池立 即通过逆变器逆变成交流电继续向负载供电，使用电设备保持正常工作，从而保护负载硬、 软件不受损坏。现有工频在线式UPS大多数整流部分为二极管(如
图1和图2所示)或晶 闸管6脉冲、晶闸管12脉冲整流方式(如图3和图4所示)，而AC和DC之间的切换采用电 压竞争的方式自动实现，这些切换方式均存在UPS电池跑电的缺陷，UPS电池跑电(在市电 正常的情况下，UPS应完全使用市电之能量通过AC to DC和DC to AC的方式对负载供电， 而UPS电池应处于充电储能状态。如果此时UPS电池周期性的对负载提供能量，即称之为 UPS电池跑电)所带来的危害如下(1)缩短UPS电池寿命；⑵由于UPS电池无法充满电 量，进而降低备用时间。以下对现有技术中的UPS电池跑电原因一一说明(1)如图1和图2所示，市电通过二极管整流桥将交流电变成不可控脉动直流电供 给逆变器，当市电中断或低压时，UPS电池立即通过逆止二极管Dl向逆变器供电。但当市 电在正常范围内的低压段(单相185V，三相320V左右)，若负载较重，脉动直流纹波加大， 波谷电压下降，若低于UPS电池电压，逆止二极管导通，UPS电池放电。其放电电流大小与 随脉动直流波谷电压大小相关，脉动直流波谷电压越小UPS电池放电电流越大，放电频率 为 100HZ 或 300HZ。(2)如图3和图4所示，市电通过晶闸管将交流电变成稳定直流电(电压稳定度通 常小于)供给逆变器，且直接给UPS电池充电。由于UPS电池与整流器输出直接并联， 晶闸管调控速度慢(毫秒级)以及UPS负载等因素，造成整流器输出直流纹波变大，对UPS 电池而言，在直流纹波波峰时充电，在直流纹波波谷时放电，从而导致UPS电池在市电正常 情况下跑电。尤其市电在正常范围内的低压段和整流器处在恒压浮充阶段UPS电池跑电现 象尤为明显。发明内容针对上述问题，本实用新型的目的在于提供一种提供一种防止UPS电池在市电正 常情况下跑电的实现装置。本实用新型为解决其技术问题所采用的技术方案是防止工频在线UPS电池跑电的实现装置，包括整流器、逆变器、充电器、UPS电池，其特征在于还包括控制备用能量供电通道的晶间管和MCU控制器，所述整流器输入端连 接市电，输出端与逆变器相连，所述充电器输入端连接市电，输出端与UPS电池相连，UPS电 池另一端通过晶间管后与逆变器相连，所述MCU控制器输入端与市电相连，输出端连接晶 闸管；增加晶闸管以控制备用能量供电通道，防止在市电有能力对逆变器供电的时候使用 备用能量。本实用新型的有益效果是本实用新型作为一种防止工频在线UPS电池跑电的实 现装置，一方面，由于在UPS电池和整流输出之间加入晶闸管控制备用能源的供电通道，将 传统的提供给逆变器能量的方式由自动选择变为主动控制，这就防止了在市电供应正常的 情况下UPS电池跑电的问题；另一方面，设计增加了 MCUMCU控制器，MCU能够高速实时(周 期50旧)侦测市电电压、整流输出电压和UPS电池电压，极大地提高了本装置的灵敏度。以下结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步说明图1是现有技术中单相输入在线式工频UPS由二极管整流桥构成整流器的原理框 图；图2是现有技术中三相输入在线式工频UPS由二极管整流桥构成整流器的原理框 图；图3是现有技术中6脉冲整流在线式工频UPS由可控硅构成整流器的原理框图；图4是现有技术中12脉冲整流在线式工频UPS由可控硅构成整流器的原理框图；图5是本实用新型针对由二极管整流桥构成整流器的单相输入在线式工频UPS为 防止市电正常时UPS电池跑电的原理框图；图6是本实用新型针对由二极管整流桥构成整流器的三相输入在线式工频UPS为 防止市电正常时UPS电池跑电的原理框图；图7是本实用新型针对由可控硅构成整流器的6脉冲整流在线式工频UPS为防止 市电正常时UPS电池跑电的原理框图；图8是本实用新型针对由可控硅构成整流器的12脉冲整流在线式工频UPS为防 止市电正常时UPS电池跑电的原理框图。
具体实施方式
参照图5 图8，本实用新型所提供的防止工频在线UPS电池跑电的实现装置，包 括整流器1、逆变器2、充电器3、UPS电池4以及控制备用能量供电通道的晶闸管5和MCU 控制器6，所述整流器1输入端连接市电，输出端与逆变器2相连，所述充电器3输入端连接 市电，输出端与UPS电池4相连，UPS电池4另一端通过晶闸管5后与逆变器2相连，所述 MCU控制器6输入端与市电相连，输出端连接晶闸管5 ；增加晶闸管5以控制备用能量供电 通道，防止在市电有能力对逆变器2供电的时候使用备用能量。如图5 图8所示，当市电供应正常时，整流器1将市电整流滤波后一方面向逆变 器2供电，逆变器2输出稳定、纯净的正弦波供负载使用，另外还向UPS电池4充电；当市电 中断或低压时，UPS电池4立即通过逆变器2逆变成交流电继续向负载供电，是用电设备保 持正常工作状态。[0021]本实用新型在UPS电池4与整流输出(DC BUS)之间接入晶闸管5，用于实现对UPS 电池通道的主动控制。该晶闸管5的开通与关断受由市电电压及DC BUS电压侦测电路和 MCU组成的控制器直接控制。MCU高速(周期50us)、实时侦测市电电压、DC BUS电压和UPS 电池4电压，当MCU侦测到市电电压及整流器1输出电压(以下简称DC BUS电压)正常时， 控制回路控制晶闸管Tl关断，UPS电池4通过充电器3充电，此时只有充电回路而没有放 电回路，彻底解决了 UPS电池4跑电问题。当MCU侦测到DC BUS电压跌至门槛电压(低于 UPS电池下限电压)或市电断电(判断时间为anS)时，控制回路立即控制晶闸管Tl导通， 使UPS电池4通过Tl向逆变器2供电，确保输出交流电不中断。实施例1 如图5、图6所示，对由二极管整流桥组成的整流器，将UPS电池与整流器输出端 之间的逆止二极管Dl改为可控硅Tl，增加对UPS电池通道的控制环节，实现对UPS电池通 道的主动控制。MCU高速(周期50us)、实时侦测市电电压、DC BUS电压和UPS电池电压， 当MCU侦测到市电电压及整流器输出电压(以下简称DC BUS电压)正常时，控制回路控制 可控硅Tl关断，UPS电池通过充电器充电，此时只有充电回路而没有放电回路，彻底解决了 UPS电池跑电问题。当MCU侦测到DC BUS电压跌至门槛电压(低于UPS电池下限电压)或 市电断电(判断时间为anS)时，控制回路立即控制可控硅Tl导通，使UPS电池通过Tl向 逆变器供电，确保输出交流电不中断。实施例2 如图7、图8所示，对由可控硅组成的整流器，在UPS电池与整流器输出端之间增加 逆止二极管Dl和可控硅Tl，增加对UPS电池通道的控制环节，实现对UPS电池通道的主动 控制。当MCU侦测到市电电压及DC BUS电压正常时，控制回路控制可控硅Tl关断，DC BUS 电压通过二极管Dl对UPS电池构成充电回路而没有放电回路，彻底解决了 UPS电池跑电问 题。当MCU侦测到DC BUS电压跌至门槛电压(低于UPS电池下限电压)或市电断电(判 断时间为anS)时，控制回路立即控制可控硅Tl导通，使UPS电池通过Tl向逆变器供电，确 保输出交流电不中断。对于由图4提供的是12脉冲可控硅整流防跑电电路设计，此电路与6脉冲整流防 跑电电路工作原理相似，但相对于6脉冲整流防跑电电路而言，可以更好地降低谐波影响 和纹波，供电线路具备更高的稳定性。以上对本实用新型的较佳实施进行了具体说明，当然，本实用新型还可以采用与 上述实施方式不同的形式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下所作的等 同的变换或相应的改动，都应该属于本实用新型的保护范围内。
权利要求1.防止工频在线UPS电池跑电的实现装置，包括整流器(1)、逆变器(2)、充电器(3)、 UPS电池0)，其特征在于还包括控制备用能量供电通道的晶闸管(5)和MCU控制器(6)， 所述整流器(1)输入端连接市电，输出端与逆变器( 相连，所述充电器C3)输入端连接市 电，输出端与UPS电池(4)相连，UPS电池(4)另一端通过晶闸管(5)后与逆变器(2)相连， 所述MCU控制器(6)输入端与市电相连，输出端连接晶闸管(5)；增加晶闸管(5)以控制备 用能量供电通道，防止在市电有能力对逆变器( 供电的时候使用备用能量。
专利摘要本实用新型公开了一种防止工频在线UPS电池跑电的实现装置，包括整流器、逆变器、充电器、UPS电池以及控制备用能量供电通道的晶闸管和MCU控制器，本实用新型在原有在线式工频UPS电源架构基础上增加对电池通道的控制环节，实现对电池通道的主动控制。该装置主要由晶闸管及其MCU控制器组成，晶闸管用于实现对电池回路的可控放电。当市电正常及DC BUS电压正常时，MCU控制器控制晶闸管关断，防止UPS电池在市电正常情况下放电；当市电异常或断电时，MCU控制器控制晶闸管立即导通，UPS电池放电，确保输出交流电不中断。
文档编号H02J7/02GK201830008SQ20102052072
公开日2011年5月11日 申请日期2010年9月2日 优先权日2010年9月2日
发明者龚学成 申请人:中山冠虹电子有限公司