UPS电池保护装置及UPS的制作方法

ups电池保护装置及ups
技术领域
1.本发明涉及电源技术领域，尤其涉及一种ups电池保护装置及ups。


背景技术：

2.ups(uninterruptible power supply，不间断电源)是一种含有储能装置(电池)的不间断电源，主要用于给部分对电源稳定性要求较高的设备。当市电断开时，ups由电池供电，为负载提供不间断的供电。ups中通常设置有辅助电源板，从直流母线取电，用于为检测控制电路、igbt驱动电路及干结点等提供电源。
3.现有技术中，为保证ups可以快速启动，辅助电源板始终有电，即使ups没有为负载供电，辅助电源板仍然会消耗电能。ups调试过程中，若机房配电未完成，市电无法供电时，电池为直流母线供电，辅助电源板会持续消耗电池的电能，会造成电池过放，影响ups的性能。


技术实现要素：

4.本发明实施例提供了一种ups电池保护装置及ups，以解决现有技术中ups电源板持续耗电，在没有市电时消耗电池电能，可能造成电池过放的技术问题。
5.第一方面，本发明实施例提供了一种ups电池保护装置，上述ups包括：辅助电源板、挂接在直流母线上的电池，及依次连接的整流模块、直流母线及逆变模块；市电通过整流模块为直流母线供电，电池也为直流母线供电；辅助电源板的输入端从直流母线取电；
6.上述ups电池保护装置包括：电源状态检测模块；
7.电源状态检测模块的输入端与直流母线电连接，电源状态检测模块的输出端与辅助电源板的控制端电连接；
8.电源状态检测模块用于检测直流母线电压，并根据直流母线电压向辅助电源板的控制端发送使能信号；辅助电源板根据使能信号控制辅助电源板的输出端的输出；
9.其中，当逆变模块不工作时，电源状态检测模块输出的使能信号为第一电平，辅助电源板的输出端不输出，不消耗电池的电能。
10.第二方面，本发明实施例提供了一种ups，包括如上第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式提供的ups电池保护装置。
11.本发明实施例提供一种ups电池保护装置及ups，上述保护装置包括：ups电池保护装置包括：电源状态检测模块；电源状态检测模块的输入端与直流母线电连接，电源状态检测模块的输出端与辅助电源板的控制端电连接；电源状态检测模块用于检测直流母线电压，并根据直流母线电压向辅助电源板的控制端发送使能信号；辅助电源板根据使能信号控制辅助电源板的输出端的输出；其中，当逆变模块不工作时，电源状态检测模块输出的使能信号为第一电平，辅助电源板的输出端不输出，不消耗电池的电能。由于当电池供电且ups不逆变时直流母线电压偏低，本发明实施例根据直流母线电压控制辅助电源板的供电，通过检测直流母线电压确定是否电池供电且未逆变，由此在电池供电且未逆变时切断辅助
电源板的供电，避免不必要的电能消耗，防止电池过放。
附图说明
12.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
13.图1是本发明实施例提供的一种ups的部分电路结构示意图；
14.图2是本发明实施例提供的一种ups电池保护装置的电路结构示意图；
15.图3是本发明实施例提供的一种比较单元的电路原理图；
16.图4是本发明实施例提供的又一种ups的部分电路结构示意图。
具体实施方式
17.以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
18.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图通过具体实施例来进行说明。
19.参见图1，其示出了ups的电路结构示意图，ups包括：辅助电源板1、挂接在直流母线bus上的电池2，及依次连接的整流模块3、直流母线bus及逆变模块4；市电通过整流模块3为直流母线bus供电，电池2也为直流母线供电；辅助电源板1的输入端从直流母线bus取电；
20.参考图2，本发明实施例提供了一种ups电池保护装置：电源状态检测模块5；
21.电源状态检测模块5的输入端与直流母线bus电连接，电源状态检测模块5的输出端与辅助电源板1的控制端电连接；
22.电源状态检测模块5用于检测直流母线电压，并根据直流母线电压向辅助电源板1的控制端发送使能信号；辅助电源板1根据使能信号控制辅助电源板1的输出端的输出；
23.其中，当逆变模块4不工作时，电源状态检测模块5输出的使能信号为第一电平，辅助电源板1的输出端不输出，不消耗电池2的电能
24.辅助电源板1用于为ups提供低压供电，例如为检测控制电路、igbt驱动电路及干结点供电。当电池2供电但逆变模块4没有逆变时，为保证ups快速启动，会持续消耗电能，造成电池2过放。
25.本发明实施例中，当电池2供电，ups逆变时，直流母线电压会被拱高，相对也较高；而当电池2供电，ups未逆变时，直流母线电压相当于电池2电压，相对较低。由此可知，当电池2供电，且ups未逆变时，直流母线电压较低。由此，本发明实施例中通过检测直流母线bus的电压控制辅助电源板1的供电。可以在ups未逆变时，电源状态检测模块5输出第一电平的使能信号，控制辅助电源板1的输出端不输出，避免辅助电源板1持续消耗电池2的电能，防止电池2过放，有效提高了ups的稳定性。
26.进一步的，由于市电整流后的电压通常较高，当ups接入市电时直流母线电压通常
较高，因此，具体的当ups未接入市电，且逆变模块4不工作时，电源状态检测模块5输出的使能信号为第一电平，控制辅助电源板1的输出端不输出。
27.在一种可能的实施方式中，辅助电源板1包括：可控电源单元及功率输出单元；
28.可控电源单元的输入端与辅助电源板1的输入端连接，可控电源单元的控制端与辅助电源板1的控制端连接，可控电源单元的输出端与功率输出单元的输入端连接；
29.功率输出单元的输出端与辅助电源板1的输出端连接；
30.可控电源单元根据使能信号为功率输出单元供电。
31.可控电源单元由直流母线bus供电，根据使能信号为功率输出单元供电，功率输出单元用于输出特定电压，为ups提供低压供电。例如，当电池2供电，且ups未逆变时，使能信号为第一电平，可控电源单元不工作，辅助电源板1不输出；当市电供电，或电池2供电且ups逆变时，使能信号为第二电平，可控电源单元正常工作为功率输出单元供电，辅助电源板1正常输出。
32.在一种可能的实施方式中，可控电源单元可以包括：pwm控制器芯片；
33.pwm控制器芯片的使能端与可控电源单元的控制端连接，pwm控制器芯片的供电端由可控电源单元的输入端供电，pwm控制器芯片的输出端控制可控电源单元的输出端的输出。
34.本发明实施例中利用pwm控制芯片的使能特性，通过电源状态检测模块5输出的使能信号控制可控电源单元的输出，从而控制辅助电源板1的输出，控制简单，易于实现。
35.具体的，pwm控制器芯片的型号可以为uc28c44，具体外围电路在此不再赘述。
36.在一种可能的实施方式中，电源状态检测模块5可以包括：比较单元51；
37.比较单元51的第一输入端与电源状态检测模块5的输入端连接，比较单元51的第二输入端用于与参考电源连接，比较单元51的输出端与电源状态检测模块5的输出端连接；
38.当比较单元51的第一输入端的电压大于预设电压时，比较单元51的输出端输出的使能信号为第二电平；
39.当比较单元51的第一输入端的电压小于预设电压时，比较单元51的输出端输出的使能信号为第一电平；
40.其中，使能信号为第一电平时，辅助电源板1的输出端不输出；当使能信号为第二电平时，辅助电源板1的输出端正常输出。
41.由于可根据直流母线电压确定是否电池2供电且ups未逆变，因此，本发明实施例中采用比较单元51，将直流母线电压与预设电压进行比较，若大于预设电压，说明ups由市电供电，或电池2供电且ups逆变，比较单元51输出第二电平，辅助电源板1正常输出；反之，若小于预设电压，比较单元51输出第一电平，辅助电源板1不输出，由此实现辅助电源板1供电的控制。
42.示例性的，第一电平可以为高电平，第二电平可以为低电平。
43.在一种可能的实施方式中，比较单元51可以为回差比较单元。
44.由于启动时直流母线电压偏低，ups正常工作后直流母线电压会升高，因此本发明实施例中设置回差，防止母线电压靠近预设电压时出现判断失误，反复跳变。
45.在一种可能的实施方式中，参考图3，比较单元51可以包括：第一比较器u1、第二比较器u2、第一二极管d1、第一电容c1、第二电容c2、第三电容c3、第一电阻r1、第二电阻r2、第
三电阻r3、第四电阻r4、第五电阻r5、第六电阻r6及第七电阻r7；
46.第一比较器u1的正输入端分别与第一电容c1的第一端、第一电阻r1的第一端、第二电阻r2的第一端、第三电阻r3的第一端及第二比较器u2的正输入端连接，第一比较器u1的负输入端与第五电阻r5的第一端、第六电阻r6的第一端、第二电容c2的第一端及第一二极管d1的阳极连接，第一比较器u1的输出端与第七电阻r7的第一端、第二电阻r2的第二端及第二比较器u2的负输入端连接；
47.第二比较器u2的输出端与比较单元51的输出端连接；
48.第一电阻r1的第二端分别与第一电容c1的第二端及参考电源v_ref连接；
49.第四电阻r4的第一端与比较单元51的第一输入端连接，第四电阻r4的第二端分别与第三电容c3的第一端及第五电阻r5的第二端连接；
50.第一二极管d1的阴极与参考电源v_ref连接；
51.第七电阻r7的第二端与参考电源v_ref连接；
52.第三电阻r3的第二端、第六电阻r6的第二端、第二电容c2的第二端、及第三电容c3的第二端均接地。
53.本发明实施例中采用两个比较器实现回差比较单元。例如，当直流母线电压较高时，第一比较器u1输出低电平，第二比较器u2为高阻态，pwm控制器芯片使能，辅助电源板1得电；当直流母线电压较低时，第一比较器u1输出高电平，第二比较器u2输出低电平，pwm控制芯片不工作，辅助电源板1失电。
54.在一种可能的实施方式中，参考图3，比较单元51还可以包括：第八电阻r8；
55.第八电阻r8的第一端与第七电阻r7的第二端连接，第八电阻r8的第二端与参考电源v_ref连接；
56.第八电阻r8的第一端还与冷启动端连接；冷启动端用于输出冷启动信号；当冷启动端输入冷启动信号时，使能信号为第二电平。
57.本发明实施例中还设置有冷启动端，当辅助电源板1断电后，且市电断电时，可通过冷启动端输入冷启动信号启动电池2供电。
58.示例性的，冷启动端输入低电平，第一比较器u1的输出端拉低，第二比较器u2输出高阻态，pwm控制器芯片使能，辅助电源板1得电控制ups逆变，直流母线电压升高，第二比较器u2继续输出高阻态，辅助电源板1一直有电。
59.由于逆变后直流母线电压会升高，当逆变启动后不再需要冷启动信号，因此冷启动信号可以为脉冲信号
60.在一种可能的实施方式中，参考图3，比较单元51还可以包括：冷启动开关k2及第四电容c4；
61.冷启动开关k2的第一端分别与第四电容c4的第一端及冷启动端连接，冷启动开关k2的第二端及第四电容c4的第二端均接地。
62.本发明实施例中，可通过冷启动开关k2输入冷启动信号，以控制ups冷启动。
63.进一步的，由于逆变后直流母线电压会升高，当逆变启动后不再需要冷启动信号，因此冷启动信号可以为脉冲信号。因此，冷启动开关k2可以为按键开关，按下后辅助电源板1得电，几秒后ups逆变，按键松开后辅助电源板1仍然有电。同时设置第四电容c4去抖。
64.在一种可能的实施方式中，参考图4，ups还可以包括：逆变开关k1及单向导通模块
6；
65.整流模块3的输出通过单向导通模块6与直流母线bus连接；
66.直流母线bus通过逆变开关k1与逆变模块4的输入连接；
67.逆变模块4的输入与整流模块3的输出连接；
68.电源状态检测模块5的输入端与整流模块3的输出连接，通过单向导通模块6与直流母线bus电连接；
69.当逆变模块4工作时，逆变开关k1闭合；当逆变模块4不工作时，逆变开关k1断开。
70.本发明实施例中逆变模块4与直流母线bus之间设置逆变开关k1，当ups需要逆变时，逆变开关k1闭合，直流母线bus为逆变模块4供电；当ups不需要逆变时，逆变开关k1闭合，直流母线bus与逆变模块4之间的连接断开。电源状态检测模块5实际检测的是整流模块3的输出电压。
71.当市电供电时，整流模块3的输出电压较高。当电池2供电且逆变时，虽然没有市电供电，但由于逆变模块4的输入与整流模块3的输出导通，整流模块3的输出端处电压仍然较高；而当电池2供电且未逆变时，逆变开关k1断开，同时由于单向导通模块6的存在，整流模块3的输出端处电压为0。也即随着供电状态的不同，整流模块3输出端处的电压为高电平或0，二者压差较大，大大降低了检测难度，提高了检测的准确度。
72.具体的，逆变开关k1及单向导通模块6的设置具体不再赘述。
73.对应于上述实施例，本发明实施例还提供了一种ups，包括上述实施例提供的ups电池2保护装置，且具有上述ups电池2保护装置的优点。
74.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。