高效eps电源系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及EPS电源技术领域，特别是涉及高效EPS电源系统。
【背景技术】
[0002]EPS电源作为紧急情况提供生命保障的消防设备应急电源，广泛应用于节能供电、大楼照明、道路交通照明、隧道照明、电力、工矿企业、消防电梯等领域。它的工作原理为，市电正常时，一方面市电经充电单元处理转换对电池充电，另一方面市电直接输出供电给负载，此时，逆变电路不工作，处于备份待机状态。当市电异常时，逆变单元开始工作，把电池组送来的直流电转换成稳压、稳频的交流电供电给负载使用。
[0003]在现有的EPS电源系统中，通常配置有独立的逆变电路与充电电路，实现电池供电与电池充电功能，相对电路器件较多，电路复杂，体积较大，成本较高，特别是在小功率EPS系统中该缺陷尤为明显。
【发明内容】
[0004]为解决上述问题，本发明提供一种高效EPS电源系统，由逆变电路反向构成双BOOST的升压电路对电池充电，正向构成全桥逆变电路，把直流电转换成交流电对负载供电，实现了逆变电路与充电电路复用，既减少了功率器件与相关驱动控制电路，又缩小了结构体积，降低了成本。
[0005]本发明采用如下技术方案:高效EPS电源系统，其包括:市电输入检测模组，与DSP控制模组连接，将市电检测信号发送给DSP控制模组；DSP控制模组，与逆变与充电复用模组以及输出切换模组连接，用于接收市电信号，根据市电信号转换成高、低电平信号输出给输出切换模组，并根据市电信号控制逆变与充电复用模组的变换；输出切换模组，用于接收DSP控制模组的高、低电平信号，根据该信号切换市电或电池对负载供电；逆变与充电复用模组，与输出切换模组以及电池组输入模组连接，用于根据市电信号进行功能变换，市电正常时变换成双BOOST升压电路对电池组输入模组充电，市电异常时变换成全桥逆变电路，电池组输入模组输出电压给负载。
[0006]优选地，所述电池组输入模组包括电池BAT，所述逆变与充电复用模组包括开关管一、开关管二以及变压器T，所述输出切换模组包括继电器Jl，所述电池BAT的正极一路与所述开关管一的输入端连接，另一路与所述开关管二的输入端连接，所述开关管一与开关管二的输出端均与所述电池BAT的负极连接，所述变压器T的原边线圈一端与所述开关管一的输出端连接，另一端与所述开关管二的输出端连接，所述变压器T的副边线圈一端与输出L相线连接，另一端与输出N相线连接，所述继电器Jl的线圈一端与DSP控制模组连接，接收DSP控制模组发出的高、低电平信号，线圈另一端连接到电源VCC端，所述继电器Jl的公共端4与市电输入端连接，常闭触点3与输出L相线连接。
[0007]优选地，所述开关管一、开关管二为MOS管。
[0008]对上述技术方案的进一步改进为，所述开关管一包括串联连接的第一开关管Ql与第二开关管Q2，所述第一开关管Ql的输入端与电池BAT的正极连接，第二开关管Q2的输出端与电池BAT的负极连接；所述开关管二包括串联连接的第三开关管Q3与第四开关管Q4，所述第三开关管Q3的输入端与电池BAT的正极连接，第四开关管Q4的输出端与电池BAT的负极连接，第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3、第四开关管Q4根据DSP控制模组的信号导通，市电正常时第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3、第四开关管Q4构成全桥逆变电路，市电异常时第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3、第四开关管Q4构成双BOOST升压电路。
[0009]对上述技术方案的进一步改进为，所述逆变与充电复用模组还包括滤波电容C2，其并联在所述变压器T的副边线圈两端。
[0010]对上述技术方案的进一步改进为，所述电池组输入模组还包括母线电容Cl，其并联在所述电池BAT的正极与负极之间。
[0011]优选地，所述变压器T为输出升压隔离变压器。
[0012]本发明还采用如下技术方案:一种高效EPS电源系统，其包括:电池BAT、开关管一、开关管二、变压器T以及继电器J1，所述电池BAT的正极一路与所述开关管一的输入端连接，另一路与所述开关管二的输入端连接，所述开关管一与开关管二的输出端均与所述电池BAT的负极连接，所述变压器T的原边线圈一端与所述开关管一的输出端连接，另一端与所述开关管二的输出端连接，所述变压器T的副边线圈一端与输出L相线连接，另一端与输出N相线连接，所述继电器Jl的线圈一端与DSP控制模组连接，接收DSP控制模组发出的高、低电平信号，线圈另一端连接到电源VCC端，所述继电器Jl的公共端4与市电输入端连接，常闭触点3与输出L相线连接。
[0013]对上述技术方案的进一步改进为，所述开关管一包括串联连接的第一开关管Ql与第二开关管Q2，所述第一开关管Ql的输入端与电池BAT的正极连接，第二开关管Q2的输出端与电池BAT的负极连接；所述开关管二包括串联连接的第三开关管Q3与第四开关管Q4，所述第三开关管Q3的输入端与电池BAT的正极连接，第四开关管Q4的输出端与电池BAT的负极连接，第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3、第四开关管Q4根据DSP控制模组的信号导通，市电正常时第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3、第四开关管Q4构成全桥逆变电路，市电异常时第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3、第四开关管Q4构成双BOOST升压电路。
[0014]对上述技术方案的进一步改进为，所述的高效EPS电源系统还包括并联在所述变压器T的副边线圈两端的滤波电容C2以及并联在所述电池BAT的正极与负极之间的母线电容Cl。
[0015]本发明所述的高效EPS电源系统，相比现有技术的有益效果是:
一、取消独立的充电电路，由逆变电路反向构成双BOOST的升压电路对电池充电，正向构成全桥逆变电路，把直流电转换成交流电对负载供电，这样设计实现了逆变电路与充电电路复用，功率器件与相关驱动控制电路，又缩小了结构体积，降低了成本。
[0016]二、逆变全桥电路正向工作逆变，反向工作充电，功率器件利用率高。
【附图说明】
[0017]图1为本发明实施例1或2所述高效EPS电源系统的模组图； 图2为本发明实施例1或2所述高效EPS电源系统的电路原理图；
图3为本发明实施例1或2所述高效EPS电源系统的对电池充电时的等效电路原理图。
【具体实施方式】
[0018]下面将结合附图对本发明作进一步的说明。
[0019]实施例1:
参照图1、2，本发明所述的高效EPS电源系统，其包括市电输入检测模组，与DSP控制模组连接，将市电检测信号发送给DSP控制模组；DSP控制模组，与逆变与充电复用模组以及输出切换模组连接，用于接收市电信号，根据市电信号转换成高、低电平信号输出给输出切换模组，并根据市电信号控制逆变与充电复用模组的变换；输出切换模组，用于接收DSP控制模组的高、低电平信号，根据该信号切换市电或电池对负载供电；逆变与充电复用模组，与输出切换模组以及电池组输入模组连接，用于根据市电信号进行功能变换，市电正常时变换成双BOOST升压电路对电池组输入模组充电，市电异常时变换成全桥逆变电路，电池组输入模组输出电压给负载。
[0020]其中，电池组输入模组包括电池BAT与母线电容Cl，逆变与充电复用模组包括开关管一、开关管二、变压器T以及与滤波电容C2，输出切换模组包括继电器J1，电池BAT的正极一路与开关管一的输入端连接，另一路与开关管二的输入端连接，开关管一与开关管二的输出端均与电池BAT的负极连接，变压器T的原边线圈一端(I脚)与开关管一的输出端连接，另一端(3脚)与开关管二的输出端连接，变压器T的副边线圈一端(6脚)与输出L相线(OUT-L)连接，另一端(4脚)与输出N相线(OUT-N)连接，继电器Jl的线圈一端(2端)与DSP控制模组连接，接收DSP控制模组发出的高、低电平信号CNTL，从而线圈断开或者吸合，继电器Jl的线圈另一端(I端)连接到电源VCC端，继电器Jl的公共端4与市电输入端AC-L连接，常闭触点3与输出L相线连接，常开触点5不连接。负载直接接到输出L相线上，市电零线与输出零线共零。滤波电容C2并联在所述变压器T的副边线圈两端(4脚与6脚之间)，起到滤波作用。母线电容Cl并联在所述电池BAT的正极与负极之间。
[0021]其中，开关管一、开关管二均为MOS管。
[0022]为使开关管一包括串联连接的第一开关管Ql与第二开关管Q2，第一开关管Ql的输入端(栅极)与电池BAT的正极连接，第二开关管Q2的输出端(漏极)与电池BAT的负极连接；开关管二包括串联连接的第三开关管Q3与第四开关管Q4，第三开关管Q3的输入端(栅极)与电池BAT的正极连接，第四开关管Q4的输出端(漏极)与电池BAT的负极连接。市电正常时第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3、第四开关管Q4构成全桥逆变电路，市电异常时第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3、第四开关管Q4构成双BOOST升压电路。Q1、Q2、Q3、Q4 均为 MOS 管。
[0023]该系统工作原理为:
当市电输入检测模组检测到市电异常时，DSP控制模组发出输出切换信号CNTL为低电平，则继电器Jl原边线圈两端有供电电压，继电器Jl闭合，Jl的公共端4脚与常闭触点3脚断开；同时DSP控制模组发出逆变驱动信号，控制逆变全桥电路两对管Ql与Q4、Q2与Q3轮流导通，在变压器T的初级绕组形成高频SPWM调制波Vl，再经过变压器T升压为220V交流电，电容C2滤波，输出稳定的220V交流电供负载使用。具体工作过程为:Q1与Q4为一对管，Q2与Q3为一对管，当Ql与Q4导通时，Q2与Q3关断，此时，电流方向为由电池BAT正极经Ql、变压器T的初级绕组，再经Q4流回电池BAT负极，当Q2与Q3导通时，Ql与Q4关断，此时，电流方向由电池BAT的正极经Q3，变压器的初级绕组，再经Q2流回电池BAT负极，这样在变压器T的初级绕组端就形成了交变的高频SPWM波VI，Vl经变压器升压，电容C2滤波输出稳定的220V交流电。此时，Ql、Q2、Q3、Q4构成全桥逆变电路，