专利名称：一种不间断电源电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及电源领域，特别涉及一种不间断电源电路。
背景技术：
UPS (Uninterruptible Power Supply,不间断电源)系统已经广泛应用于各种供电场合。UPS主要用于为负载提供不间断的电力供应，当市电输入正常时，UPS可以将市电整流并通过逆变器或者直接稳压后变成高质量电源提供给负载使用，此时的UPS可以看做是一台交流稳压器，同时还向机内电池充电，当市电发生中断等情况时，UPS立即将电池内的电能通过逆变转换的方法向负载继续供电，使负载维持正常工作，并保护负载软、硬件不受损坏。UPS按照供电方式可以分为在线式UPS、后备式UPS和在线互动式UPS三种，其中， 应用最为广泛的是在线式UPS。请参考图1，其示出了现有技术中的一种在线式UPS的电路示意图。该在线式UPS 包括包括晶闸管Ql和晶闸管Q2的整流电路，用于实现将交流电AC整流转换成直流电；包括串联的第一电容Cl和第二电容C2的储能支路，用于储存直流电提供的能量以便再次转换为高质量的交流电；包括第一电感LI、第一二极管Dl和第一开关管Q7的正向变换电路， 用于将整流后的直流电升压转换为正向电压加在第一电容Cl的两端；包括第二电感L2、第二二极管D2和第二开关管Q8的负向变换电路，用于将整流后的直流电升压转换为负向电压加在第二电容C2的两端；位于整流电路之后的晶闸管Q3用于将电池BAT接入该电路拓扑中。在具体应用时，通过添加脉宽调制类的控制信号给第一开关管Q7和第二开关管 Q8，使得第一开关管Q7和第二开关管Q8在不同的导通和截止状态之间变化，可以实现功率因数校正和输出高质量的交流电。当市电发生中断等情况时，可以通过控制晶闸管Q3的导通将电池BAT接入电路，以便将电池BAT内的电能通过逆变转换成交流电的方法向负载继续供电。现有技术中，该在线式UPS包括三个晶闸管Ql、Q2和Q3，分别需要作用于各个晶闸管上的三套晶闸管驱动电路和三套散热器，由于在该电路拓扑中使用的晶闸管导通压降较大，使得损耗较大。
发明内容
为了能够降低损耗，本发明实施例提供了一种不间断电源电路。所述技术方案如下本发明实施例提供一种不间断电源电路，所述不间断电源电路包括选择开关、整流电路、正向变换电路、负向变换电路、储能支路；所述选择开关，择一地将一相交流电输入中的一相或电池输入接入整流电路的输入端，其中，所述交流电输入为单相交流电或三相交流电；所述整流电路，包括串联的第一整流器和第二整流器，所述第一整流器的负极为所述整流电路的第一输出端，所述第二整流器的正极为所述整流电路的第二输出端，所述第一整流器的正极和所述第二整流器的负极相连于同一节点且所述节点为所述整流电路的输入端；所述正向变换电路，包括第一电感，所述第一电感的一端接所述整流电路的第一输出端，所述第一电感的另一端分别与第一二极管的正极和第一开关管的一端相接，所述第一二极管的负极为所述正向变换电路的正输出端，所述第一开关管的另一端为所述正向变换电路的零输出端；所述负向变换电路，包括第二电感，所述第二电感的一端接所述整流电路的第二输出端，所述第二电感的另一端分别与第二二极管的负极和第二开关管的一端相接，所述第二二极管的正极为所述负向变换电路的负输出端，所述第二开关管的另一端为所述负向变换电路的零输出端；所述储能支路，包括串联的第一电容和第二电容，所述第一电容的一端和第二电容的一端相连于同一节点，且所述节点与所述零输出端和所述交流电的零线相连，所述第一电容的另一端与所述正输出端相连；所述第二电容的另一端与所述负输出端相连。本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是通过将电池部分置于整流电路之前，并通过例如继电器之类的选择开关来将电池部分接入电路拓扑，使得本发明实施例提供的不间断电源电路拓扑至少节省了一个晶闸管及配套组件，有效降低了损耗。
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图I是现有技术中的一种在线式UPS的电路示意图；图2是本发明实施例一提供的不间断电源电路的电路示意图；图3是本发明实施例二提供的不间断电源电路的电路示意图；图4是本发明实施例三提供的不间断电源电路的电路示意图。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。本发明实施例提供的不间断电源电路的重点和亮点之一为将在线式UPS中的电池部分置于整流电路之前，通过例如继电器之类的选择开关来将电池部分接入不间断电源电路中。实施例一请参考图2，其示出了本发明实施例一提供的不间断电源电路的电路示意图。该不间断电源电路可以用于单相交流电输入式不间断电源中。图中仅示出了该不间断电源的主要电路部分，对于本领域技术人员所熟知的其它部分未予示出。该不间断电源可以包括选择开关、整流电路、正向变换电路、负向变换电路和储能支路。选择开关用于择一地将交流电输入中的一相和电池输入接入整流电路的输入端， 该交流电输入可以是单相交流电，也可以是三相交流电。选择开关可以为一个继电器K1， 该继电器Kl可以是单刀双掷型继电器。该继电器Kl可以在市电正常时，将交流电AC接入整流电路的输入端；或者在市电发生中断等意外情况时，将电池BAT接入整流电路的输入端。当然，在不同的实施例中，也可以采用多个单刀单掷型继电器的组合或者双刀双掷型继电器配合控制策略实现择一接入的功能。易于思及地，选择继电器作为选择开关，可以便于实现自动控制和降低损耗。但是选择开关的类型并不局限于继电器，也可以是其它可自动控制的开关。整流电路用于实现将交流电转换为直流电。整流电路可以包括串联的第一整流器 Ql和第二整流器Q2。第一整流器Ql的负极为整流电路的第一输出端，第二整流器Q2的正极为整流电路的第二输出端，第一整流器Ql的正极和第二整流器Q2的负极相连于同一节点且该节点为整流电路的输入端，也即与前述选择开关相连的输入端。正向变换电路用于将整流后的直流电升压转换为正向电压加在储能支路的两个节点。正向变换电路包括第一电感LI、第一二极管Dl和第一开关管Q7，第一电感LI的一端接整流电路的第一输出端，也即第一整流器Ql的负极。第一电感LI的另一端分别与第一二极管Dl的正极和第一开关管Q7的一端相接，第一二极管Dl的负极为正向变换电路的正输出端，第一开关管Q7的另一端为正向变换电路的零输出端。负向变换电路用于将整流后的直流电压升压转换为负向电压加在储能支路的两个节点。负向变换电路包括第二电感L2、第二二极管D2和第二开关管Q8，第二电感L2的一端接整流电路的第二输出端，也即第二整流器Q2的正极。第二电感L2的另一端分别与第二二极管D2的负极和第二开关管Q8的一端相接，第二二极管D2的正极为负向变换电路的负输出端，第二开关管Q8的另一端为负向变换电路的零输出端。储能支路，包括串联的第一电容Cl和第二电容C2，第一电容Cl的一端和第二电容C2的一端相连于同一节点，且该节点与正向变换电路的零输出端、负向变换电路的零输出端和交流电AC的N线共同相连，N线也即俗称交流电的火线和零线中的零线。第一电容Cl的另一端与正向变换电路的正输出端相连，也即与第一二极管Dl的负极相连。第二电容C2的另一端与负向变换电路的负输出端相连，也即与第二二极管D2的正极相连。在具体的实施例中，第一整流器Ql和第二整流器Q2可以同时为晶闸管，或者第一整流器Ql和第二整流器Q2可以同时为二极管，通常都为晶闸管。当第一整流器Ql和第二整流器Q2同为晶闸管时，该不间断电源还可以包括对应的晶闸管驱动电路(未示出)，用于按照预定策略选择性地触发第一整流器Ql和第二整流器Q2的导通。通常情况下，是按照与市电交流电相同的频率触发第一整流器Ql和第二整流器Q2的导通。当第一整流器Ql和第二整流器Q2同为二极管时，可以降低一些成本，并且二极管的压降损耗也较晶闸管低， 但是此时该不间断电源还需要包括对应的母线软启动电路，此部分内容为本领域技术人员所易于思及的部分，不再赘述。在具体的实施例中，第一开关管Q7和第二开关管Q8可以同为MOSFET场效应管， 或第一开关管Q7和第二开关管Q8可以同为IGBT绝缘栅晶体管，该不间断电源还包括控制电路(未示出)，该控制电路可以产生控制信号于第一开关管Q7和第二开关管Q8的控制极，该控制电路可以控制第一开关管Q7和第二开关管Q8按照预定策略在不同的导通状态和截止状态之间切换。当选择开关将具体形式为单相交流电或者三相交流电中的一相的交流电输入AC 接入整流电路时，控制电路可以在交流电输入AC处于正半周时控制第一开关管Q7在导通和截止两个状态之间切换，当第一开关管Q7导通时，交流电AC依次通过选择开关K1、第一整流器Ql、第一电感LI和第一开关管Q7后流入N线；当第一开关管Q7截止时，交流电AC 依次通过选择开关K1、第一整流器Ql、第一电感LI、第一二极管Dl和第一电容Cl后流入N 线。经此过程，可以输出更为高质量的交流电正半周波形。当选择开关将交流电输入AC接入整流电路时，控制电路可以在交流电输入AC处于负半周时控制第二开关管Q8在导通和截止两个状态之间切换，当第二开关管Q8导通时， 交流电AC从N线依次通过第二开关管Q8、第二电感L2、第二整流器Q2和选择开关Kl流入火线；当第二开关管Q8截止时，交流电AC从N线依次通过第二电容C2、第二二极管D2、第二电感L2、第二整流器Q2和选择开关Kl流入火线。经此过程，可以输出更为高质量的交流电负半周波形。当选择开关将电池BAT接入整流电路时，也即当该不间断电源采用电池进行工作时，控制电路可以采用两种控制方式控制开关管的导通与截止来给储能支路充电以便输出交流电。其中，一种控制方式米用分别为第一电容Cl和第二电容C2充电的方式,具体为控制电路可以分别控制第一开关管Q7和第二开关管Q8在导通和截止两个状态之间切换以便输出交流电的正半周波形。当第一开关管Q7导通且第二开关管Q8导通时，电池电流从电池BAT正极依次通过选择开关K1、第一整流器Q1、第一电感LI、第一开关管Q7、 第二开关管Q8和第二电感L2后流回电池BAT负极，此时第一电感LI和第二电感L2储能； 当第一开关管Q7截止且第二开关管Q8导通时，电池电流从电池BAT正极依次通过选择开关K1、第一整流器Ql、第一电感LI、第一二极管Dl、第一电容Cl、第二开关管Q8和第二电感L2后流回电池BAT负极，此时第一电容Cl充电。经此过程，可以输出交流电的正半周波形。控制电路可以分别控制第一开关管Q7和第二开关管Q8在导通和截止两个状态之间切换以便输出交流电的负半周波形。当第一开关管Q7导通且第二开关管Q8导通时，电池电流从电池BAT正极依次通过选择开关K1、第一整流器Q1、第一电感LI、第一开关管Q7、 第二开关管Q8和第二电感L2后流回电池BAT负极，此时第一电感LI和第二电感L2储能； 当第一开关管Q7导通且第二开关管Q8截止时，电池电流从电池BAT正极依次通过选择开关K1、第一整流器Ql、第一电感LI、第一开关管Q7、第二电容C2、第二二极管D2和第二电感L2后流回电池BAT负极，此时第二电容C2充电。经此过程，可以输出交流电的正半周波形。其中，另外一种控制方式米用分别为第一电容Cl和第二电容C2充电和同时为第一电容Cl和第二电容C2充电的结合方式,具体为当第一开关管Q7导通且第二开关管Q8导通时，电池电流从电池BAT正极依次通过选择开关K1、第一整流器Q1、第一电感LI、第一开关管Q7、第二开关管Q8和第二电感L2 后流回电池BAT负极，此时可以为第一电感LI和第二电感L2储能；当第一开关管Q7截止且第二开关管Q8导通时，电池电流从电池BAT正极依次通过选择开关K1、第一整流器Q1、第一电感LI、第一二极管Dl、第一电容Cl、第二开关管Q8和第二电感L2后流回电池BAT负极，此时第一电容Cl充电；当第一开关管Q7导通且第二开关管Q8截止时，电池电流从电池 BAT正极依次通过选择开关K1、第一整流器Ql、第一电感LI、第一开关管Q7、第二电容C2、 第二二极管D2和第二电感L2后流回电池BAT负极，此时第二电容C2充电；当第一开关管 Q7截止且第二开关管Q3截止时，电池电流从电池BAT正极依次通过选择开关K1、第一整流器Q1、第一电感LI、第一二极管D1、第一电容Cl、第二电容C2、第二二极管D2和第二电感 L2后流回电池BAT负极，此时第一电容Cl和第二电容C2同时充电。显然，本领域技术人员已经可以意识到，控制电路通过预定策略控制第一开关管 Q7和第二开关管Q8在不同的导通状态和截止状态之间变换，可以输出较高质量的交流电， 同时还可以对该不间断电源的功率因数进行校正，以达到期望的目的。通常情况下，控制电路控制第一开关管Q7和第二开关管Q8在不同的导通状态和截止状态之间变换的变换频率可以根据开关管的类型来选择，如果第一开关管Q7和第二开关管Q8同时是IGBT绝缘栅晶体管，则该变换频率一般小于40KHZ左右；如果第一开关管Q7和第二开关管Q8同时是 MOSFET场效应管，则该变换频率一般为100KHZ左右。综上所述，本实施例一提供的不间断电源电路通过将电池部分置于整流电路之前，并通过例如继电器之类的选择开关来将电池部分接入电路拓扑，使得本发明实施例提供的不间断电源电路拓扑节省了一个晶闸管及配套组件，有效降低了损耗。实施例二请参考图3，其示出了本发明实施例二提供的不间断电源电路的电路示意图。该不间断电源电路可以用于非独立控制三相交流电输入式不间断电源中。图中仅示出了该不间断电源的主要电路部分，对于本领域技术人员所熟知的其它部分未予示出。该不间断电源可以包括选择开关、整流电路、正向变换电路、负向变换电路和储能电路。在本实施例中，由于交流电输入是三相交流电输入，所以选择开关可以对应包括有三个选择开关第一选择开关、第二选择开关和第三选择开关，这三个选择开关可以都是单刀双掷型继电器，这三个继电器可以择一地分别将三相交流电中的一相交流电输入和电池输入分别接入整流电路的输入端中，这三个继电器的择一方式总是相同。也就是说，这三个选择开关可以在市电正常时，同时将三相交流电AC中的各单相交流电分别接入三支整流电路的输入端；或者在市电发生中断等意外情况时，同时将电池BAT接入三支整流电路的输入端。将三相交流电AC中的各单相交流电分别接入三支整流电路的输入端主要是指第一选择开关择一地将三相交流电中的一相交流电输入或电池输入接入第一整流电路的输入端；第二选择开关择一地将三相交流电中的另一相交流电输入或电池输入接入第二整流电路的输入端；第三选择开关择一地将三相交流电中的再一相交流电输入或电池输入接入第三整流电路的输入端。当然，在不同的实施例中，也可以采用多个单刀单掷型继电器的组合或者双刀双掷型继电器配合控制策略实现择一接入的功能。整流电路用于实现将交流电转换为直流电。在本实施例中，由于是三相交流电输入，所以整流电路也对应包括第一整流电路、第二整流电路和第三整流电路。需要说明的是，在实施例一中所述的选择开关和整流电路相当于本实施例中的第一选择开关和第一整流电路。在本文中的第一、第二、第三等量词主要是为了便于描述，相应模块的具体含义在具体实施例中可以略有不同。
第一整流电路可以包括串联的第一整流器Ql和第二整流器Q2。第一整流器Ql的负极为第一整流电路的第一输出端，第二整流器Q2的正极为第一整流电路的第二输出端， 第一整流器Ql的正极和第二整流器Q2的负极相连于同一节点且该节点为第一整流电路的输入端，也即与前述选择开关中的第一个继电器相连的输入端。第二整流电路可以包括串联的第三整流器Q3和第四整流器Q4。第三整流器Q3的负极为第二整流电路的第三输出端，第四整流器Q4的正极为第二整流电路的第四输出端， 第三整流器Q3的正极和第四整流器Q4的负极相连于同一节点且该节点为第二整流电路的输入端，也即与前述选择开关中的第二个继电器相连的输入端。第三整流电路可以包括串联的第五整流器Q5和第六整流器Q6。第五整流器Q5的负极为第三整流电路的第五输出端，第六整流器Q6的正极为第三整流电路的第六输出端， 第五整流器Q5的正极和第六整流器Q6的负极相连于同一节点且该节点为第三整流电路的输入端，也即与前述选择开关中的第三个继电器相连的输入端。正向变换电路用于将整流后的直流电升压转换为正向电压加在储能支路的两个节点。正向变换电路包括第一电感LI、第一二极管Dl和第一开关管Q7，第一电感LI的一端与三支整流电路的第一输出端、第三输出端和第五输出端同时相接。第一电感LI的另一端分别与第一二极管Dl的正极和第一开关管Q7的一端相接，第一二极管Dl的负极为正向变换电路的正输出端，第一开关管Q7的另一端为正向变换电路的零输出端。负向变换电路用于将整流后的直流电压升压转换为负向电压加在储能支路的两个节点。负向变换电路包括第二电感L2、第二二极管D2和第二开关管Q8，第二电感L2的一端与三支整流电路的第二输出端、第四输出端和第六输出端同时相接。第二电感L2的另一端分别与第二二极管D2的负极和第二开关管Q8的一端相接，第二二极管D2的正极为负向变换电路的负输出端，第二开关管Q8的另一端为负向变换电路的零输出端。储能支路，包括串联的第一电容Cl和第二电容C2，第一电容Cl的一端和第二电容 C2的一端相连于同一节点，且该节点与正向变换电路的零输出端、负向变换电路的零输出端和交流电AC的N线共同相连，第一电容Cl的另一端与正向变换电路的正输出端相连，也即与第一二极管Dl的负极相连。第二电容C2的另一端与负向变换电路的负输出端相连， 也即与第二二极管D2的正极相连。在具体的实施例中，第一整流器Q1、第二整流器Q2、第三整流器Q3、第四整流器 Q4、第五整流器Q5和第六整流器Q6可以同时为晶闸管，该不间断电源还可以包括对应的晶闸管驱动电路(未示出)，用于按照预定策略选择性地触发这六个整流器的导通。在具体的实施例中，第一开关管Q7和第二开关管Q8可以同时为MOSFET场效应管，或第一开关管Q7和第二开关管Q8可以同时为IGBT绝缘栅晶体管，该不间断电源还包括控制电路(未示出)，该控制电路可以产生控制信号于第一开关管Q7和第二开关管Q8的控制极，该控制电路可以控制第一开关管Q7和第二开关管Q8按照预定策略在不同的导通状态和截止状态之间切换。当三个选择开关同时将各相交流电AC接入各支整流电路时，也即当该不间断电源采用市电进行工作时，三相交流电同时共用正向变换电路、负向变换电路和储能支路。晶闸管驱动电路通过有策略地触发各个整流器的导通，使得在同一时刻会有一正一负两相交流电同时工作。另外，每一次切换只切换一相交流电，使得单个周期内，每相交流电的工作时间为2/3T，其中T为周期长度。一方面，控制电路可以控制第一开关管Q7在导通和截止两个状态之间切换以便将整流后的正电压部分通过正向变换电路给第一电容Cl充电。具体地讲，当第一开关管Q7 导通时，整流后的正电压部分依次通过第一电感LI和第一开关管Q7后流入N线；当第一开关管Q7截止时，整流后的正电压部分依次通过第一电感LI、第一二极管Dl和第一电容Cl 后流入N线。另一方面，控制电路还可以控制第二开关管Q8在导通和截止两个状态之间切换以便将整流后的负电压部分通过负向变换电路给第二电容C2充电。具体地将，当第二开关管Q8导通时，交流电从N线依次通过第二开关管Q8和第二电感L2与整流后的负电压部分相接；当第二开关管Q8截止时，交流电从N线依次通过第二电容C2、第二二极管D2和第二电感L2与整流后的负电压部分相接。当三个继电器同时将电池BAT接入三支整流电路时，也即当该不间断电源采用电池进行工作时，晶闸管驱动电路可以采用同时触发奇数整流器的导通的控制策略。控制电路可以采用两种控制方式控制开关管的导通与截止来给储能支路充电以便输出交流电。其中，一种控制方式米用分别为第一电容Cl和第二电容C2充电的方式,具体为控制电路可以控制第一开关管Q7和第二开关管Q8在不同的导通和截止状态之间切换以便输出交流电的正半周波形。具体地讲，当第一开关管Q7导通且第二开关管Q8导通时，电池电流从电池BAT正极同时流经选择开关、第一整流器Q1、第三整流器Q3和第五整流器Q5后依次通过第一电感LI、第一开关管Q7、第二开关管Q8和第二电感L2后流回电池 BAT负极，此时第一电感LI和第二电感L2储能；当第一开关管Q7截止且第二开关管Q8导通时，电池电流从电池BAT正极同时流经选择开关、第一整流器Q1、第三整流器Q3和第五整流器Q5后依次通过第一电感LI、第一二极管Dl、第一电容Cl、第二开关管Q8和第二电感 L2后流回电池BAT负极，此时第一电容Cl充电。控制电路还可以控制第一开关管Q7和第二开关管Q8在不同的导通和截止状态之间切换以便输出交流电的负半周波形。具体地讲，当第一开关管Q7导通且第二开关管Q8 导通时，电池电流从电池BAT正极同时流经选择开关、第一整流器Q1、第三整流器Q3和第五整流器Q5后依次通过第一电感LI、第一开关管Q7、第二开关管Q8和第二电感L2后流回电池BAT负极，此时第一电感LI和第二电感L2储能；当第一开关管Q7导通且第二开关管 Q8截止时，电池电流从电池BAT正极同时流经选择开关、第一整流器Q1、第三整流器Q3和第五整流器Q5后依次通过第一电感LI、第一开关管Q7、第二电容C2、第二二极管D2和第二电感L2后流回电池BAT负极，此时第二电容C2充电。其中，另外一种控制方式米用分别为第一电容Cl和第二电容C2充电和同时为第一电容Cl和第二电容C2充电的结合方式,具体为当第一开关管Q7导通且第二开关管Q8导通时，电池电流从电池BAT正极同时流经选择开关、第一整流器Ql、第三整流器Q3和第五整流器Q5后依次通过第一电感LI、第一开关管Q7、第二开关管Q8和第二电感L2后流回电池BAT负极，此时第一电感LI和第二电感L2储能；当第一开关管Q7截止且第二开关管Q8导通时，电池电流从电池BAT正极同时流经选择开关、第一整流器Ql、第三整流器Q3和第五整流器Q5后依次通过第一电感LI、第一二极管Dl、第一电容Cl、第二开关管Q8和第二电感L2后流回电池BAT负极，此时第一电容Cl充电；当第一开关管Q7导通且第二开关管Q8截止时，电池电流从电池BAT正极同时流经选择开关、第一整流器Ql、第三整流器Q3和第五整流器Q5后依次通过第一电感LI、第一开关管Q7、第二电容C2、第二二极管D2和第二电感L2后流回电池BAT负极，此时第二电容C2充电；当第一开关管Q7截止且第二开关管Q8截止时，电池电流从电池BAT正极同时流经选择开关、第一整流器Ql、第三整流器Q3和第五整流器Q5后依次通过第一电感LI、第一二极管Dl、第一电容Cl、第二电容C2、第二二极管D2和第二电感L2后流回电池BAT负极，此时第一电容Cl和第二电容C2同时充电。显然，本领域技术人员已经可以意识到，控制电路通过预定策略控制第一开关管 Q7和第二开关管Q8在不同的导通状态和截止状态之间变换，可以输出较高质量的交流电， 同时还可以对该不间断电源的功率因数进行校正，以达到期望的目的。综上所述，本实施例二提供的不间断电源电路通过将电池部分置于整流电路之前，并通过例如继电器之类的选择开关来将电池部分接入电路拓扑，使得本发明实施例提供的不间断电源电路拓扑节省了三个晶闸管及配套组件，有效降低了损耗。实施例三请参考图4，其示出了本发明实施例三提供的不间断电源电路的电路示意图。该不间断电源电路可以用于独立控制三相交流电输入式不间断电源中。图中仅示出了该不间断电源的主要电路部分，对于本领域技术人员所熟知的其它部分未予示出。该不间断电源可以包括选择开关、整流电路、正向变换电路、负向变换电路和储能电路。在本实施例中，由于交流电输入是三相交流电输入，所以选择开关可以对应包括有三个选择开关第一选择开关、第二选择开关和第三选择开关，这三个选择开关可以都是单刀双掷型继电器，这三个继电器可以择一地分别将三相交流电中的一相交流电输入和电池输入分别接入整流电路的输入端中，这三个继电器的择一方式总是相同。也就是说，这三个选择开关可以在市电正常时，同时将三相交流电AC中的各单相交流电分别接入三支整流电路的输入端；或者在市电发生中断等意外情况时，同时将电池BAT接入三支整流电路的输入端。将三相交流电AC中的各单相交流电分别接入三支整流电路的输入端主要是指第一选择开关择一地将三相交流电中的一相交流电输入或电池输入接入第一整流电路的输入端；第二选择开关择一地将三相交流电中的另一相交流电输入或电池输入接入第二整流电路的输入端；第三选择开关择一地将三相交流电中的再一相交流电输入或电池输入接入第三整流电路的输入端。当然，在不同的实施例中，也可以采用多个单刀单掷型继电器的组合或者双刀双掷型继电器配合控制策略实现择一接入的功能。整流电路用于实现将交流电转换为直流电。在本实施例中，由于是三相交流电输入，所以整流电路也对应包括第一整流电路、第二整流电路和第三整流电路。需要说明的是，在实施例一中所述的选择开关和整流电路相当于本实施例中的第一选择开关和第一整流电路。在本文中的第一、第二、第三等量词主要是为了便于描述，相应模块的具体含义在具体实施例中可以略有不同。第一整流电路可以包括串联的第一整流器Ql和第二整流器Q2。第一整流器Ql的负极为第一整流电路的第一输出端，第二整流器Q2的正极为第一整流电路的第二输出端， 第一整流器Ql的正极和第二整流器Q2的负极相连于同一节点且该节点为第一整流电路的输入端，也即与前述选择开关中的第一个继电器相连的输入端。
第二整流电路可以包括串联的第三整流器Q3和第四整流器Q4。第三整流器Q3的负极为第二整流电路的第三输出端，第四整流器Q4的正极为第二整流电路的第四输出端， 第三整流器Q3的正极和第四整流器Q4的负极相连于同一节点且该节点为第二整流电路的输入端，也即与前述选择开关中的第二个继电器相连的输入端。第三整流电路可以包括串联的第五整流器Q5和第六整流器Q6。第五整流器Q5的负极为第三整流电路的第五输出端，第六整流器Q6的正极为第三整流电路的第六输出端， 第五整流器Q5的正极和第六整流器Q6的负极相连于同一节点且该节点为第三整流电路的输入端，也即与前述选择开关中的第三个继电器相连的输入端。与实施例二不同的是，由于本实施例中为独立控制的三相交流电输入，故各个整流电路并非是共用同一正向变换电路和负向变换电路，而是分别具有独自的正向变换电路和负向变换电路。正向变换电路用于将整流后的直流电升压转换为正向电压加在储能支路的两个节点，在本实施例中，正向变换电路包括第一正向变换电路、第二正向变换电路和第三正向变换电路，与各支整流电路分别对应。负向变换电路用于将整流后的直流电压升压转换为负向电压加在储能支路的两个节点，在本实施例中，负向变换电路包括第一负向变换电路、 第二负向变换电路和第三负向变换电路，也与各支整流电路分别对应。第一正向变换电路包括第一电感LI,第一电感LI的一端与第一整流电路的第一输出端相接，也即第一整流器Ql的负极。第一电感LI的另一端分别与第一二极管Dl的正极和第一开关管Q7的一端相接，第一二极管Dl的负极为第一正向变换电路的正输出端，第一开关管Q7的另一端为第一正向变换电路的零输出端。第一负向变换电路包括第二电感L2，第二电感L2的一端与第一整流电路的第二输出端相接，也即第二整流器Q2的正极。第二电感L2的另一端分别与第二二极管D2的负极和第二开关管Q8的一端相接，第二二极管D2的正极为第一负向变换电路的负输出端，第二开关管Q8的另一端为第一负向变换电路的零输出端。第二正向变换电路包括第三电感L3，第三电感L3的一端与第二整流电路的第三输出端相接，也即第三整流器Q3的负极。第三电感L3的另一端分别与第三二极管D3的正极和第三开关管Q9的一端相接，第三二极管D3的负极为第二正向变换电路的正输出端，第三开关管Q9的另一端为第二正向变换电路的零输出端。第二负向变换电路包括第四电感L4，第四电感L4的一端与第二整流电路的第四输出端相接，也即第四整流器Q4的正极。第四电感L4的另一端分别与第四二极管D4的负极和第四开关管QlO的一端相接，第四二极管D4的正极为第二负向变换电路的负输出端， 第四开关管QlO的另一端为第二负向变换电路的零输出端。第三正向变换电路包括第五电感L5，第五电感L5的一端与第三整流电路的第五输出端相接，也即第五整流器Q5的负极。第五电感L5的另一端分别与第五二极管D5的正极和第五开关管Qll的一端相接，第五二极管D5的负极为第三正向变换电路的正输出端， 第五开关管Qll的另一端为第三正向变换电路的零输出端。第三负向变换电路包括第六电感L6，第六电感L6的一端与第三整流电路的第六输出端相接，也即第六整流器Q6的正极，第六电感L6的另一端分别与第六二极管D6的负极和第六开关管Q12的一端相接，第六二极管D6的正极为第三负向变换电路的负输出端，第六开关管Q12的另一端为第三负向变换电路的零输出端。储能支路，包括串联的第一电容Cl和第二电容C2，第一电容Cl的一端和第二电容C2的一端相连于同一节点，且该节点与三支正向变换电路的零输出端、三支负向变换电路的零输出端和交流电AC的N线共同相连，第一电容Cl的另一端与三支正向变换电路的正输出端相连。第二电容C2的另一端与三支负向变换电路的负输出端相连。同时需要说明的是，在本实施例中，还需要使用用于隔离的第七二极管D7、第八二极管D8和第九二极管D9分别将第一整流电路的第二输出端、第二整流电路的第四输出端和第三整流电路的第六输出端与电池BAT的负极相连。换句话说，第七二极管D7将第一整流电路的第二输出端与电池BAT的负极相连；第八二极管D8将第二整流电路的第四输出端与电池BAT的负极相连；第九二极管D9将第三整流电路的第六输出端与电池BAT的负极相连在具体的实施例中，第一整流器Q1、第二整流器Q2、第三整流器Q3、第四整流器 Q4、第五整流器Q5和第六整流器Q6可以同时为晶闸管，或第一整流器Q1、第二整流器Q2、 第三整流器Q3、第四整流器Q4、第五整流器Q5和第六整流器Q6可以同时为二极管，通常同时为晶闸管。当各个整流器为晶闸管时，该不间断电源还可以包括对应的晶闸管驱动电路 (未示出)，用于按照预定策略选择性地触发各个整流器的导通。当各个整流器为二极管时，可以降低一些成本，并且二极管的压降损耗也较晶闸管低，但是此时该不间断电源还需要包括对应的母线软启动电路，此部分内容乃本领域技术人员所易于思及的内容，本文不再赘述。在具体的实施例中，第一开关管Q7、第二开关管Q8、第三开关管Q9、第四开关管 Q10、第五开关管Qll和第六开关管Q12可以同时为MOSFET场效应管，第一开关管Q7、第二开关管Q8、第三开关管Q9、第四开关管Q10、第五开关管Qll和第六开关管Q12可以同时为 IGBT绝缘栅晶体管，该不间断电源还可以包括控制电路(未示出)，该控制电路可以产生控制信号给各个开关管的控制极。该控制电路可以控制第一开关管Q7、第二开关管Q8、第三开关管Q9、第四开关管Q10、第五开关管Qll和第六开关管Q12按照预定策略在不同的导通状态和截止状态之间切换。当三个选择开关同时将各相交流电AC接入各支整流电路时，也即当该不间断电源采用市电进行工作时，三相交流电分别独立工作，在同一时刻将会有两支正向变换电路和一支负向变换电路或者一支正向变换电路和两支负向变换电路同时工作。控制电路控制第一开关管Q7和第二开关管Q8的控制策略可以参考实施例一中所述的单相控制方法；控制电路控制第三开关管Q9和第四开关管QlO的控制策略也可以参考实施例一中所述的单相控制方法；控制电路控制第五开关管Qll和第六开关管Q12的控制策略还可以参考实施例一中所述的单相控制方法。也就是说，每相交流电的控制策略如实施例一中所述的单相控制方法，三相交流电的控制策略互相结合可以使三相交流电完全同步控制，也可以模拟市电输入使每相交流电之间错相2/3JI控制。对应地，当三个选择开关同时将电池输入接入各支整流电路时，也即当该不间断电源采用电池BAT进行工作时，控制电路控制第一开关管Q7和第二开关管Q8的控制策略可以参考实施例一中所述的单相控制方法；控制电路控制第三开关管Q9和第四开关管QlO 的控制策略也可以参考实施例一中所述的单相控制方法；控制电路控制第五开关管Qll和第六开关管Q12的控制策略还可以参考实施例一中所述的单相控制方法。也就是说，每相交流电的控制策略如实施例一中所述的单相控制方法，三相交流电的控制策略互相结合可以使三相交流电完全同步控制，也可以模拟市电输入使每相交流电之间错相2/3 31控制。显然，本领域技术人员已经可以意识到，控制电路通过预定策略控制三对开关管在不同的导通状态和截止状态之间变换，可以输出较高质量的交流电，同时还可以对该不间断电源的功率因数进行校正，以达到期望的目的。综上所述，本实施例三提供的不间断电源电路通过将电池部分置于整流电路之前，并通过例如继电器之类的选择开关来将电池部分接入电路拓扑，使得本发明实施例提供的不间断电源电路拓扑节省了三个晶闸管及配套组件，有效降低了损耗。虽然实施例三中使用了六个电感，但是该六个电感都比较小，相较于现有技术的同类产品，损耗仍然较低。本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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保护范围之内。
权利要求
1.一种不间断电源电路，其特征在于，包括选择开关、整流电路、正向变换电路、负向变换电路、储能支路；所述选择开关择一地将交流电输入中的一相或电池输入接入所述整流电路的输入端， 其中，所述交流电输入为单相交流电或三相交流电；所述整流电路，包括串联的第一整流器和第二整流器，所述第一整流器的负极为所述整流电路的第一输出端，所述第二整流器的正极为所述整流电路的第二输出端，所述第一整流器的正极和所述第二整流器的负极相连于同一节点，且所述节点为所述整流电路的输入端;所述正向变换电路，包括第一电感、第一二极管和第一开关管，所述第一电感的一端接所述整流电路的第一输出端，所述第一电感的另一端分别与第一二极管的正极和第一开关管的一端相接，所述第一二极管的负极为所述正向变换电路的正输出端，所述第一开关管的另一端为所述正向变换电路的零输出端；所述负向变换电路，包括第二电感、第二二极管和第二开关管，所述第二电感的一端接所述整流电路的第二输出端，所述第二电感的另一端分别与第二二极管的负极和第二开关管的一端相接，所述第二二极管的正极为所述负向变换电路的负输出端，所述第二开关管的另一端为所述负向变换电路的零输出端；所述储能支路，包括串联的第一电容和第二电容，所述第一电容的一端和第二电容的一端相连于同一节点，且所述节点与所述零输出端和所述交流电的零线相连，所述第一电容的另一端与所述正输出端相连；所述第二电容的另一端与所述负输出端相连。
2.根据权利要求I所述的不间断电源电路，其特征在于，所述选择开关为继电器。
3.根据权利要求I或2所述的不间断电源电路，其特征在于，所述第一整流器和第二整流器同为二极管，或所述第一整流器和第二整流器同为晶闸管。
4.根据权利要求I或2所述的不间断电源电路，其特征在于，所述第一开关管和第二开关管同为场效应管，或所述第一开关管和第二开关管同为绝缘栅晶体管。
5.根据权利要求I所述的不间断电源电路，其特征在于，当所述交流电输入为三相交流电时，所述不间断电源电路还包括第二整流电路、第三整流电路、第二选择开关和第三选择开关；所述第二整流电路，包括串联的第三整流器和第四整流器，所述第三整流器的负极为所述第二整流电路的第三输出端，所述第四整流器的正极为所述第二整流电路的第四输出端，所述第三整流器的正极和所述第四整流器的负极相连于同一节点且所述节点为所述第二整流电路的输入端；所述第三整流电路，包括串联的第五整流器和第六整流器，所述第五整流器的负极为所述第三整流电路的第五输出端，所述第六整流器的正极为所述第三整流电路的第六输出端，所述第五整流器的正极和所述第六整流器的负极相连与同一节点且所述节点为所述第三整流电路的输入端；所述第二选择开关择一地将所述三相交流电中的另一相交流电输入或所述电池输入接入所述第二整流电路的输入端；所述第三选择开关择一地将所述三相交流电中的再一相交流电输入或所述电池输入接入所述第三整流电路的输入端。
6.根据权利要求5所述的不间断电源电路，其特征在于，所述第三输出端和所述第五输出端与所述第一电感的一端相连，所述第一电感的一端为所述第一电感与所述整流电路的第一输出端相连的一端；所述第四输出端和所述第六输出端与所述第二电感的一端相连，所述第二电感的一端为所述第二电感与所述整流电路的第二输出端相连的一端。
7.根据权利要求6所述的不间断电源电路，其特征在于，所述第一整流器、第二整流器、第三整流器、第四整流器、第五整流器和第六整流器为晶闸管。
8.根据权利要求5所述的不间断电源电路，其特征在于，所述不间断电源电路还包括第二正向变换电路、第二负向变换电路、第三正向变换电路和第三负向变换电路、第七二极管、第八二极管和第九二极管；所述第二正向变换电路，包括第三电感、第三二极管和第三开关管，所述第三电感的一端接所述第二整流电路的第三输出端，所述第三电感的另一端分别与第三二极管的正极和第三开关管的一端相接，所述第三二极管的负极为所述第二正向变换电路的正输出端，所述第三开关管的另一端为所述第二正向变换电路的零输出端；所述第二负向变换电路，包括第四电感、第四二极管和第四开关管，所述第四电感的一端接所述第二整流电路的第四输出端，所述第四电感的另一端分别与第四二极管的负极和第四开关管的一端相接，所述第四二极管的正极为所述第二负向变换电路的负输出端，所述第四开关管的另一端为所述第二负向变换电路的零输出端；所述第三正向变换电路，包括第五电感、第五二极管和第五开关管，所述第五电感的一端接所述第三整流电路的第五输出端，所述第五电感的另一端分别与第五二极管的正极和第五开关管的一端相接，所述第五二极管的负极为所述第三正向变换电路的正输出端，所述第五开关管的另一端为所述第三正向变换电路的零输出端；所述第三负向变换电路，包括第六电感、第六二极管和第六开关管，所述第六电感的一端接所述第三整流电路的第六输出端，所述第六电感的另一端分别与第六二极管的负极和第六开关管的一端相接，所述第六二极管的正极为所述第三负向变换电路的负输出端，所述第六开关管的另一端为所述第三负向变换电路的零输出端；所述第七二极管将所述整流电路的第二输出端与所述电池的负极相连；所述第八二极管将所述第二整流电路的第四输出端与所述电池的负极相连；所述第九二极管将所述第三整流电路的第六输出端与所述电池的负极相连。
9.根据权利要求8所述的不间断电源电路，其特征在于，所述第一整流器、第二整流器、第三整流器、第四整流器、第五整流器和第六整流器同为二极管，或所述第一整流器、第二整流器、第三整流器、第四整流器、第五整流器和第六整流器同为晶闸管。
10.根据权利要求6至9任一所述的不间断电源电路，其特征在于，所述选择开关、所述第二选择开关和所述第三选择开关，同时将所述三相交流电中的各相分别接入所述整流电路、所述第二整流电路和所述第三整流电路的输入端，或同时将所述电池输入接入所述整流电路、所述第二整流电路和所述第三整流电路的输入端。
11.根据权利要求10所述的不间断电源电路，其特征在于，所述选择开关、所述第二选择开关和所述第三选择开关均为继电器。
12.根据权利要求6至9任一所述的不间断电源电路，其特征在于，所述第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管和第六开关管同为场效应管，或所述第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管和第六开关管同为绝缘栅晶体管。
全文摘要
本发明公开了一种不间断电源电路，属于电源领域。所述不间断电源电路包括选择开关，择一地将交流电输入中的一相和电池输入接入整流电路的输入端；整流电路，用于实现交流电转换为直流电的交直流变换电路；正向变换电路，用于将整流后的正向电压升压后提供给储能电路；负向变换电路，用于将整流后的负向电压升压后提供给储能电路，储能支路，包括串联的第一电容和第二电容，所述第一电容的一端和第二电容的一端相连于同一节点。本发明通过将电池部分置于整流电路之前，并通过例如继电器之类的选择开关来将电池部分接入电路拓扑，使得本发明实施例提供的不间断电源电路拓扑节省了一个晶闸管及配套组件，有效降低了功耗。
文档编号H02M7/12GK102593945SQ201210038259
公开日2012年7月18日 申请日期2012年2月20日 优先权日2012年2月20日
发明者刘培国, 姚晓锋, 王博, 费珍福 申请人:华为技术有限公司