CN102385036B - 不间断电源的交流保险故障检测方法及电路 - Google Patents

Abstract

一种不间断电源的交流保险故障检测方法及电路，方法为利用电压检测模块检测交流保险两端的电压，当交流保险两端存在较大电压差时，控制开关模块输出低压交流信号，当交流保险两端电压差接近于零时，控制开关模块输出高压直流信号，开关模块输出信号经过整流后再经过串联的稳压管控制开关管动作，开关管输出交流保险状态信号。相应的电路为将两个光耦反向并联在交流保险两端，光耦副边并联，并连接在正电源和地之间作为开关模块，开关模块输出端经过串联连接的滤波模块和稳压管输入至开关管控制端，控制开关管通断。本发明避免了传统故障检测方法常见的误报警问题。同时，还能检测出逆变器带载之前交流保险的故障，避免在故障情况下逆变器带载。

Description

不间断电源的交流保险故障检测方法及电路

技术领域

  本发明公开一种交流保险故障检测方法及电路，特别是一种不间断电源的交流保险故障检测方法及电路，属于电力电子变换技术领域。

背景技术

不间断电源，简称UPS（即Uninterruptible Power Supply），在人们生活中被广泛使用，早已屡见不鲜。请参看附图1，现有技术中的不间断电源的常见结构如图1所示，此处不再赘述。交流保险是不间断电源中普通使用的一种保护器件，常用于保护不间断电源在出现异常大电流情况下断开故障点，对电源进行保护，如主路中的逆变器或晶闸管短路时，此时如果打开旁路，能源会灌到逆变器中，从而毁坏逆变器电路，有了逆变器一侧的交流保险就会起到保护逆变器的作用。但是如果正常的时候交流保险毁坏了，就会造成不间断电源的不正常工作，需要进行故障检测。目前，业内的不间断电源常用的方法是通过检测逆变器的电流，对比输出的三相主路中各自的电流大小，当电流相差很大，且有一相电流趋近于零时，则认为电流很小的那相主路的交流保险出现了故障，这种检测方法存在下述缺点，（1）、如果逆变器一侧的晶闸管存在开路故障，则故障的这相电流也会趋近于零，从而将无法判定是否是交流保险被损坏；（2）、在负载很小的情况下，主路中本身正常的电流就很小，很难做到准确判断交流保险故障，往往会造成误判；（3）、在逆变器带载之前，也无法判断出是否有保险管故障。

发明内容

针对上述提到的现有技术中的不间断电源的交流保险故障检测方法存在的上述缺点，本发明提供一种新的不间断电源的交流保险故障检测方法及电路，其通过检测交流保险本身两端的电压差，来判定交流保险管是否出现故障，同时解决了晶闸管故障时无法检测出交流保险故障和小电流时容易误判交流保险管故障的问题。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：一种不间断电源的交流保险故障检测方法，该方法包括：利用电压检测模块检测交流保险两端的电压，电压检测模块根据所检测到的交流保险两端的电压差控制开关模块的输出信号，当所述电压检测模块检测到交流保险两端存在较大电压差时，即交流保险两端产生一个工频的交流电压时，控制开关模块输出脉冲信号；当电压检测模块检测到交流保险两端电压差接近于零时，控制开关模块输出高电平信号；开关模块输出信号经过滤波模块整流后，再经过串联的稳压管控制开关管动作，使得开关管输出交流保险状态信号，所述交流保险状态信号包括保险故障信号和保险正常信号，所述的电压检测模块包括两个反向并联在交流保险两端的光耦原边，开关模块包括所述两个光耦的副边，所述两个光耦的副边并联在一起后通过第一分压电阻连接在正电源上，利用交流保险两端的电压驱动两个反向并联的光耦，当交流保险两端存在较大电压差时，即交流保险两端产生一个工频的交流电压时，交流保险两端存在的电压差足以驱动光耦导通时，两个光耦控制开关模块输出脉冲信号，脉冲信号经过滤波模块整流后，再经过串联的稳压管驱动开关管输出高电平信号，即保险故障信号；当交流保险两端电压差接近于零时，交流保险两端存在的电压差不足以驱动光耦导通时，两个光耦控制开关模块输出高电平信号，高电平信号经过串联的稳压管驱动开关管输出低电平信号，即保险正常信号。

一种不间断电源的交流保险故障检测电路，该电路包括电压检测模块、开关模块、滤波模块和开关管，所述的电压检测模块包括两路反向并联连接的支路，每条支路包括一个光耦内部的发光二极管、一个电容和一个电阻，每条支路内的电容和电阻与光耦内部的发光二极管串联连接，两个支路的两端分别连接在被检测的交流保险两端，两个支路中光耦内的发光二极管方向相反；所述的开关模块包括两个光耦内的光敏三极管和第一分压电阻，两个光耦内的光敏三极管并联连接，光敏三极管一端接地，另一端与第一分压电阻连接，第一分压电阻另一端与正电源连接；第一分压电阻与光敏三极管的公共端输出信号经串联连接的滤波模块和稳压管后连接至开关管的控制端，开关管一端接地，另一端经第二分压电阻与正电源连接，第二分压电阻与开关管的公共端为保险故障信号输出端。

本发明解决其技术问题采用的技术方案进一步还包括：

当控制开关模块输出脉冲信号时，开关管输出高电平信号，即保险故障信号；当控制开关模块输出高电平信号时，开关管输出低电平信号，即保险正常信号。

所述的滤波模块采用一个以上并联连接的电容。

所述的滤波模块采用四个并联连接的电容。

所述的正电源为+15V电源。

所述的开关管采用三极管。

本发明的有益效果是：本发明使用简单的电路实现交流保险故障检测的功能，避免了传统故障检测方法常见的误报警问题。同时，由于在逆变器带载之前就能检测出交流保险的故障，避免在故障情况下逆变器带载，提高了设备的可靠性。

下面将结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

附图说明

图1为现有技术中不间断电源的电路原理方框图。

图2为本发明电路原理图。

图3为本发明信号波形图。

具体实施方式

本实施例为本发明优选实施方式，其他凡其原理和基本结构与本实施例相同或近似的，均在本发明保护范围之内。

请参看附图2，本发明中的电路主要包括电压检测模块、开关模块、滤波模块、稳压管和开关管，本实施例中，电压检测模块包括两路反向并联连接的支路，第一条支路包括串联连接的电阻R1、电容C1和第一光耦的原边（即光耦中的发光二极管），第二条支路包括串联连接的电阻R2、电容C2和第二光耦的原边，两个支路的两端分别连接在被检测的交流保险两端，两个支路中光耦内的发光二极管方向相反，所以称两个支路为反向并联；本实施例中，开关模块包括两个光耦的副边（即光耦中的光敏三极管）和一个第一分压电阻，两个光耦内的光敏三极管并联连接，光敏三极管一端接地，另一端与第一分压电阻连接，第一分压电阻另一端与正电源连接，本实施例中，正电源采用+15V电源；第一分压电阻与光敏三极管的公共端输出信号给滤波模块，滤波模块滤波后输入稳压管，通过稳压管可使滤波模块输出电压较小时，防止三极管Q1误操作，本实施例中，滤波模块采用一个以上并联连接的电容，优选为采用四个并联连接的电容，本实施例中的稳压管采用导通电源为+5.1V的稳压二极管，稳压管输出控制信号给开关管，本实施例中，开关管采用三极管Q1，三极管Q1的基极与稳压管连接，由稳压管输出地控制信号控制三极管Q1导通，三极管Q1的发射极接地，三极管Q1的集电极经第二分压电阻与正电源连接，第二分压电阻与开关管的公共端为保险故障信号的输出端。

采用上述电路的检测方法为利用电压检测模块检测交流保险两端的电压，电压检测模块控制开关模块的输出信号，当交流保险两端存在较大电压差时，通常交流保险两端会产生一个工频的交流电压，有效值220V，峰值约311V，控制开关模块输出脉冲信号，当交流保险两端的电压差接近于零（此时仅是交流保险的电压降，也可近似的认为交流保险两段的电压为零）时，控制开关模块输出高电平信号，开关模块输出信号经过滤波模块整流后经过串联的稳压管控制三极管动作。当控制开关模块输出脉冲信号时，三极管输出高电平信号，即保险故障信号给控制电路或控制软件，使得控制电路或控制软件做出相应动作，如报警等；当控制开关模块输出高电平信号时，三极管输出低电平信号，即保险正常信号给控制电路或控制软件，控制电路或控制软件不做任何动作，机器正常工作。

请参看附图3，本发明在使用时，在不间断电源正常开启的情况下（即市电正常输入），如果交流保险出现故障，在交流保险两端会产生一个工频的交流电压，有效值220V，峰值约311V。当此交流电压为正，且电压值比较高时，在电阻R2、电容C2和第二光耦的原边上会流过电流，使第二光耦产生动作，即第二光耦的副边导通，此时，第二光耦副边将脉冲信号拉低为低电平；当此交流电压为负，且电压值比较高时，在电阻R1、电容C1和第一光耦原边上会流过电流，使第一光耦产生动作，第一光耦的副边导通，此时，第一光耦副边将脉冲信号拉低为低电平。而在电压值接近零的时候，请参看附图3，当电压在-V和V之间时，由于原边的电流不足使任何一个光耦动作，此时两个光耦的副边均不导通，使脉冲信号输出为高电平。所以在整个过程中，光耦副边输出是一个脉冲信号，此脉冲信号经过滤波模块后，将脉冲信号滤波形成一个直流电平信号。本实施例中，电容C1和电容C2采用0.11μF的电容，电阻R1和电阻R2采用阻值为1KΩ的电阻，当光耦原边电流小于约1mA时，光耦不动作。流过光耦的电流I=V/(1/2*pi*f*C+R)，其中，V为交流保险两端电压值，取V/(1/2*pi*50*0.11uf+1k)=1mA，所以保险电压小于V＝30V时，光耦不动作，当保险电压绝对值大于30V时，光耦动作，脉冲信号输出为低电平。由311*sinθ＝30，得θ=5.5度，所以脉冲信号的占空比D=5.53/90＝0.06，交流保险故障时，滤波模块输出的直流电平信号约为VCC*D=15*0.06=0.9V，本实施例中，稳压管的稳压值为5.1V，所以当交流保险故障时，滤波模块输出的直流电平信号经过稳压管滤除后，不足以是三极管Q1导通，三极管Q1保持截止，输出高电平（即保险故障信号）给控制板，做出相应的动作；当交流保险无故障时，由于交流保险本身相当于短路，所以交流保险两端电压很小（接近于零），光耦一直不动作，光耦副边输出高电平约15V，经过稳压管后使得三极管Q1导通，送出低电平信号给控制电路或控制软件，控制电路或控制软件不做任何动作，机器正常工作。

本发明使用简单的电路实现交流保险故障检测的功能，避免了传统故障检测方法常见的误报警问题。同时，由于在逆变器带载之前就能检测出交流保险的故障，避免在故障情况下逆变器带载，提高了设备的可靠性。

Claims (7)

1.一种不间断电源的交流保险故障检测方法，其特征是：所述的方法包括：利用电压检测模块检测交流保险两端的电压，电压检测模块根据所检测到的交流保险两端的电压差控制开关模块的输出信号，当所述电压检测模块检测到交流保险两端存在较大电压差时，即交流保险两端产生一个工频的交流电压时，控制开关模块输出脉冲信号；当电压检测模块检测到交流保险两端电压差接近于零时，控制开关模块输出高电平信号；开关模块输出信号经过滤波模块整流后，再经过串联的稳压管控制开关管动作，使得开关管输出交流保险状态信号，所述交流保险状态信号包括保险故障信号和保险正常信号，所述的电压检测模块包括两个反向并联在交流保险两端的光耦原边，开关模块包括所述两个光耦的副边，所述两个光耦的副边并联在一起后通过第一分压电阻连接在正电源上，利用交流保险两端的电压驱动两个反向并联的光耦，当交流保险两端存在较大电压差时，即交流保险两端产生一个工频的交流电压时，交流保险两端存在的电压差足以驱动光耦导通时，两个光耦控制开关模块输出脉冲信号，脉冲信号经过滤波模块整流后，再经过串联的稳压管驱动开关管输出高电平信号，即保险故障信号；当交流保险两端电压差接近于零时，交流保险两端存在的电压差不足以驱动光耦导通时，两个光耦控制开关模块输出高电平信号，高电平信号经过串联的稳压管驱动开关管输出低电平信号，即保险正常信号。

2.根据权利要求1所述的不间断电源的交流保险故障检测方法，其特征是：当控制开关模块输出脉冲信号时，开关管输出高电平信号，即保险故障信号；当控制开关模块输出高电平信号时，开关管输出低电平信号，即保险正常信号。

3.一种不间断电源的交流保险故障检测电路，其特征是：所述的电路包括电压检测模块、开关模块、滤波模块和开关管，所述的电压检测模块包括两路反向并联连接的支路，每条支路包括一个光耦内部的发光二极管、一个电容和一个电阻，每条支路内的电容和电阻与光耦内部的发光二极管串联连接，两个支路的两端分别连接在被检测的交流保险两端，两个支路中光耦内的发光二极管方向相反；所述的开关模块包括两个光耦内的光敏三极管和第一分压电阻，两个光耦内的光敏三极管并联连接，光敏三极管一端接地，另一端与第一分压电阻连接，第一分压电阻另一端与正电源连接；第一分压电阻与光敏三极管的公共端输出信号经串联连接的滤波模块和稳压管后连接至开关管的控制端，开关管一端接地，另一端经第二分压电阻与正电源连接，第二分压电阻与开关管的公共端为保险故障信号输出端。

4.根据权利要求3所述的电路，其特征是：所述的滤波模块采用一个以上并联连接的电容。

5.根据权利要求4所述的电路，其特征是：所述的滤波模块采用四个并联连接的电容。

6.根据权利要求3所述的电路，其特征是：所述的正电源为+15V电源。

7.根据权利要求3至6中任意一项所述的电路，其特征是：所述的开关管采用三极管。

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