CN102867686A - 一种ups蓄电池放电电路防继电器触点粘连的电路 - Google Patents

Abstract

本申请涉及不间断电源、逆变器应用技术领域，特别涉及一种UPS蓄电池放电电路防继电器触点粘连的电路，包括检测电路和控制电路，通过电压检测电路检测所述继电器的触点两端电压差，该电压差过大则控制电路禁止继电器的触点闭合，可了解继电器的实时工作状态，让继电器在符合安全电压和安全电流的情况下执行触点的闭合与释放的动作，确保继电器不因过流、过压触点电弧损坏，解决继电器触点粘连的现象。

Description

一种UPS蓄电池放电电路防继电器触点粘连的电路

技术领域

本申请涉及不间断电源、逆变器应用技术领域，特别涉及一种UPS蓄电池放电电路防继电器触点粘连的电路。

背景技术

在不间断电源（UPS)、逆变器系统中的电池组输入到直流总线，由于直流总线设有庞大的滤波电容，如果系统的直流直接输入会有高达千倍的冲击电流，同时，整流电压通常高于电池电压的1.5倍左右，为了降低整机直流供电时的发热损耗、提升效率，一般采用继电器、接触器的方式作为输入的开关控制，而该开关在系统直流开机、AC整流供电模式时，该开关必须处于关断状态，以防止整流器关闭瞬间、由于直流总线滤波电容容量较大，在有负载与无负载的情况下，电容上的电荷泄放时间有所不同，如果控制不当，会导致直流总线电容的电荷反灌给电池，继电器因过流、过压的原因导致继电器（接触器）触点粘连，甚至会导致整机烧毁、电池损坏、爆炸等恶性事件。

发明内容

本申请的目的在于避免现有技术中的不足之处而提供一种UPS蓄电池放电电路防继电器触点粘连的电路，该UPS蓄电池放电电路防继电器触点粘连的电路可了解继电器的实时工作状态，让继电器在符合安全电压和安全电流的情况下执行触点的闭合与释放的动作，确保继电器不因过流、过压触点电弧损坏，解决继电器触点粘连的现象。

为此给出一种UPS蓄电池放电电路防继电器触点粘连的电路，所述蓄电池通过充电器经直流总线充电，所述蓄电池通过放电电路经直流总线放电，直流总线上接有大容量的滤波电容，所述继电器的触点串接于放电电路中用以控制放电电路的通断，包括电压检测电路和控制电路，电压检测电路用于检测所述继电器的触点两端电压差，该电压差过大则控制电路禁止继电器的触点闭合。

在继电器的触点两端并联一个泄压开关K1，该电压差过大，则泄压开关K1闭合，该电压差不过大，则泄压开关K1断开。

泄压开关K1串接有限流电阻R1。

在继电器的触点两端再并联一个晶闸管SCR1，所述晶闸管SCR1由控制电路通过SCR1驱动电路控制通断，所述晶闸管SCR1在泄压开关K1断开至继电器的触点闭合的期间临时导通。

继电器由控制电路通过触点驱动电路控制闭合和断开。

电压检测电路包括电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电容C2、二极管D1、二极管D2、运算放大器U1A和运算放大器U1B，控制电路包括主控芯片U3；

电阻R2的一端与继电器一个触点连接，电阻R3的一端与继电器的另一个触点连接；

电阻R2另一端与电阻R9、电阻R11、电阻R6一端连接，电阻R9另一端与5伏电源、电阻R8一端连接，电阻R8另一端与电阻R3另一端、电阻R4一端、电阻R13一端连接；

电阻R11另一端与电阻R12一端、运算放大器U1A的反相输入端连接，电阻R12另一端与电阻R10一端、运算放大器U1A的输出端连接，电阻R10的另一端与二极管D1正极、主控芯片U3连接，二极管D1负极与5伏电源连接；

电阻R14一端与运算放大器U1A的正相输入端、电阻R13另一端连接，电阻R14另一端与运算放大器U1A的地端、电源地连接；

运算放大器U1A的电源端与12伏电源、电容C2一端连接，电容C2另一端与电源地连接；

电阻R4另一端与电阻R15一端、运算放大器U1B的反相输入端连接，电阻R15另一端与运算放大器U1A的输出端、电阻R5一端连接，电阻R5另一端与主控芯片U3、二极管D2正极连接，二极管D2负极与5伏电源连接；

电阻R6另一端与运算放大器U1B的正相输入端、电阻R7一端连接，电阻R7另一端与电源地连接；

主控芯片U3的控制端与继电器的触点驱动电路连接。

受控电路包括整流器、充电器、逆变器、蓄电池、电阻R1、所述继电器J1B、触点驱动电路、SCR1驱动电路和所述滤波电容C1；

整流器的输入端输入交流电AC，整流器的第一输出端与充电器的输入端、电容C1的正极、逆变器的第一输入端、泄压开关K1一端、晶闸管SCR1负极、继电器J1B一个触点连接，整流器的第二输出端与电容C1的负极、逆变器的第二输入端连接，逆变器的输出端输出交流电AC；

充电器的另一端与蓄电池正极、电阻R1一端、晶闸管SCR1正极、继电器的另一个触点连接，电阻R1另一端与泄压开关K1另一端连接；

主控芯片U3与泄压开关K1的控制端连接，主控芯片U3与晶闸管SCR1的SCR1驱动电路连接。

主控芯片U3为MCU或者DSP。

本申请的一种UPS蓄电池放电电路防继电器触点粘连的电路的有益效果是，通过电压检测电路检测所述继电器的触点两端电压差，可了解继电器的实时工作状态，该电压差过大则控制电路禁止继电器的触点闭合，让继电器在符合安全电压和安全电流的情况下执行触点的闭合与释放的动作，确保继电器不因过流、过压导致触点电弧损坏，解决继电器触点粘连的现象。

 

附图说明

图1是本申请一种UPS蓄电池放电电路防继电器触点粘连的电路的电路图

图1中包括有：

1——UPS蓄电池放电电路防继电器触点粘连的电路；

2——受控电路。

具体实施方式

本实施例的一种UPS蓄电池放电电路防继电器触点粘连的电路1如图1所示，蓄电池通过充电器经直流总线充电，蓄电池通过放电电路经直流总线放电，直流总线上接有大容量的滤波电容，继电器的触点串接于放电电路中用以控制放电电路的通断，包括电压检测电路和控制电路，电压检测电路用于检测继电器的触点两端电压差，该电压差过大则控制电路禁止继电器的触点闭合。

本申请的一种UPS蓄电池放电电路防继电器触点粘连的电路1，通过电压检测电路检测所述继电器的触点两端电压差，该电压差过大则控制电路禁止继电器的触点闭合，可了解继电器的实时工作状态，让继电器在符合安全电压和安全电流的情况下执行触点的闭合与释放的动作，确保继电器不因过流、过压触点电弧损坏，解决继电器触点粘连的现象。

在继电器JB1的触点两端并联一个泄压开关K1，该电压差过大则泄压开关K1闭合，该电压差不过大则泄压开关K1断开。

泄压开关K1串接有限流电阻R1。

在继电器JB1的触点两端再并联一个晶闸管SCR1，所述晶闸管SCR1由控制电路通过SCR1驱动电路控制通断，所述晶闸管SCR1在泄压开关K1断开至继电器JB1的触点闭合期间临时导通。

继电器JB1由控制电路通过触点驱动电路控制闭合和断开。

具体的，本实施例的检测电路包括电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电容C2、二极管D1、二极管D2、运算放大器U1A和运算放大器U1B，控制电路包括主控芯片U3；

电阻R2的一端与继电器JB1一个触点连接，电阻R3的一端与继电器JB1的另一个触点连接；

电阻R2另一端与电阻R9、电阻R11、电阻R6一端连接，电阻R9另一端与5伏电源、电阻R8一端连接，电阻R8另一端与电阻R3另一端、电阻R4一端、电阻R13一端连接；

电阻R11另一端与电阻R12一端、运算放大器U1A的反相输入端连接，电阻R12另一端与电阻R10一端、运算放大器U1A的输出端连接，电阻R10的另一端与二极管D1正极、主控芯片U3连接，二极管D1负极与5伏电源连接；

电阻R14一端与运算放大器U1A的正相输入端、电阻R13另一端连接，电阻R14另一端与运算放大器U1A的地端、电源地连接；

运算放大器U1A的电源端与12伏电源、电容C2一端连接，电容C2另一端与电源地连接；

电阻R4另一端与电阻R15一端、运算放大器U1B的反相输入端连接，电阻R15另一端与运算放大器U1A的输出端、电阻R5一端连接，电阻R5另一端与主控芯片U3、二极管D2正极连接，二极管D2负极与5伏电源连接；

电阻R6另一端与运算放大器U1B的正相输入端、电阻R7一端连接，电阻R7另一端与电源地连接；

主控芯片U3的控制端与继电器JB1的触点驱动电路连接。

具体的，受控电路2包括整流器、充电器、逆变器、蓄电池、继电器J1B和滤波电容C1；

整流器的输入端输入交流电AC，整流器的第一输出端与充电器的输入端、电容C1的正极、逆变器的第一输入端、泄压开关K1一端、晶闸管SCR1负极、继电器J1B一个触点连接，整流器的第二输出端与电容C1的负极、逆变器的第二输入端连接，逆变器的输出端输出交流电AC；

充电器的另一端与蓄电池正极、电阻R1一端、晶闸管SCR1正极、继电器JB1的另一个触点连接，电阻R1另一端与泄压开关K1另一端连接；

主控芯片U3与泄压开关K1的控制端连接，主控芯片U3与晶闸管SCR1的SCR1驱动电路连接。

具体的，主控芯片U3为MCU或者DSP。

具体的，运算放大器的型号为LM324。

本申请的工作原理如下：

先通过电阻R2、电阻R3监测继电器JB1触点两端的电压，再通过电阻R11、电阻R13与电阻R4、电阻R6将监测到的电压分别送至U1A、U1B两个运算放大器，通过设置电阻R12、电阻R14与 电阻R11、电阻R13以及电阻R15、电阻R7与电阻R4、电阻R6的比例参数来设置运算放大器的电压放大倍数，使监测的电压0-30V对应运算放大器输出的电压在0-5V的范围内，放大后的电压值由电路中的电阻R10、电阻R5分别送给主控芯片U3，调整主控芯片U3的判断电压点，保证控制继电器JB1（接触器）闭合或释放时触点两端的电压小于继电器JB1的安全电压，同时，继电器JB1（接触器）闭合或释放时流过触点电流在安全电流内。

其中，本申请的UPS蓄电池放电电路防继电器触点粘连分为两种情况，一种是蓄电池开机防继电器触点粘连，另一种是AC-DC转换蓄电池放电防继电器触点粘连。

蓄电池开机防继电器触点粘连的原理：当系统由关机转为开机，同时交流电AC发生故障时，需启动蓄电池对外供电时，由于此时直流总线的滤波电容C1的容量为零，检测电路检测到蓄电池两端的电压U1远远大于电容C1两端的电压，此时继电器JB1的触点如果闭合，将会发生继电器JB1触点粘连的现象，因为主控芯片U3先不控制继电器JB1的触点闭合，而是先启动泄压开关K1，让蓄电池通过电阻R1和充电开关为电容C1充电，直到蓄电池两端的电压U1和电容两端的电压基本相等，主控芯片U3才控制晶闸管SCR1瞬间导通（由于继电器JB1的触点闭合需要一定的时间，为了避免断电），再断开晶闸管SCR1而控制继电器JB1的触点闭合，从而实现防止继电器JB1触点粘连；

如果充电电路（即蓄电池对电容C1充电的电路）发生故障，比如泄压开关K1坏了，蓄电池不能为电容C1充电，检测电路检测到蓄电池两端的电压U1远远大于电容C1两端的电压，则主控芯片U3会阻止继电器JB1的触点闭合，同时，系统会及时告警，告知用户系统发生故障。

此种情况下：检测电路先通过电阻R2、电阻R3监测继电器JB1触点两端的电压，由电阻R11、电阻R13送至运算放大器U1B，通过设置电阻R12、电阻R14与电阻R11、电阻R13的比例参数来设置运算放大器的电压放大倍数，检测电压值由电阻R10送至主控芯片U3。

AC-DC转换蓄电池放电防继电器触点粘连的原理： 

当交流电AC在为蓄电池充电，由于交流电AC发生故障，需转为蓄电池对外供电时，由于直流总线的滤波电容C1的容量较大，检测电路会检测到电容C1两端的电压U2远远大于电池两端的电压U1，即继电器JB1触点两端的电压大于继电器JB1（接触器）的安全电压，由运算放大器U1A通过电阻R10送给主控芯片U3，主控芯片U3将会停止继电器JB1（接触器）的触点闭合，同时，系统会及时告警，告知用户系统故障；

接着，主控芯片U3先开启泄压开关K1，等待电容C1对蓄电池放电直到检测电路检测到电容两端的电压U2与蓄电池两端的电压基本相等时（在有负载与无负载的情况下，电容上的电荷泄放时间有所不同，有负载时，电容的电荷泄放时间短；无负载时，电容的电荷泄放时间长，如果没有检测电路，而是经过某个时间段之后就闭合继电器JB1的触点，那么可能会发生继电器JB1触点粘连的现象），主控芯片U3才控制晶闸管SCR1瞬间导通（由于继电器JB1的触点闭合需要一定的时间，为了避免断电而先瞬间导通晶闸管SCR1），控制继电器JB1的触点闭合开启，之后断开晶闸管SCR1，从而实现防止继电器JB1触点粘连。

此种情况下，检测电路是先通过电阻R2、电阻R3监测继电器JB1触点两端的电压，由电阻R4、电阻R6送至运算放大器U1B，通过设置电阻R15、电阻R7与电阻R4、电阻R6的比例参数来设置运算放大器的电压放大倍数，检测电压值由电阻R5送给主控芯片U3。

通过该检测电路的监测后，可清楚了解空载时直流母线的电容C1的电荷泄放时间与满载时直流母线的电容C1的电荷泄放时间：

空载（0%）时，电容C1两端电压为337伏，电池两端电压为206伏，继电器JB1闭合时的电压差为12.5伏，输出电压为220伏，电容C1的电荷泄放时间为3.373秒，即继电器JB1需至少等待3.373秒后才闭合；

满载（100%）时，电容C1两端电压为330伏，电池两端电压为206伏，继电器JB1闭合时的电压差为5伏，输出电压为220伏，电容C1的电荷泄放时间为52.5毫秒，即继电器JB1只需要等待52.5毫秒后即可闭合。

因此，在逆变器负载不同（0-100%）的情况下，继电器需要控制的时间是不同的，为此，继电器（接触器）的控制时间就无法给定，因此，现有技术在没有检测是否空载或者满载的情况下就闭合继电器JB1，势必会因为设定的等待继电器JB1的触点闭合的时间太长而浪费、导致晶闸管SCR1的损耗加大与承载能力等问题的存在，或者由于设定的等待继电器JB1的触点闭合时间太短而导致继电器JB1触点的粘连。

最后应当说明的是，以上实施例仅用于说明本申请的技术方案而非对本申请保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本申请作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本申请的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本申请技术方案的实质和范围。

Claims (8)

1.一种UPS蓄电池放电电路防继电器触点粘连的电路，所述蓄电池通过充电器经直流总线充电，所述蓄电池通过放电电路经直流总线放电，直流总线上接有大容量的滤波电容，所述继电器的触点串接于放电电路中用以控制放电电路的通断，其特征是，包括电压检测电路和控制电路，电压检测电路用于检测所述继电器的触点两端电压差，该电压差过大则控制电路禁止继电器的触点闭合。

2.根据权利要求1所述的一种UPS蓄电池放电电路防继电器触点粘连的电路，其特征是，在继电器的触点两端并联一个泄压开关K1，该电压差过大则泄压开关K1闭合，该电压差不过大则泄压开关K1断开。

3.根据权利要求2所述的一种UPS蓄电池放电电路防继电器触点粘连的电路，其特征是，泄压开关K1串接有限流电阻R1。

4.根据权利要求3所述的一种UPS蓄电池放电电路防继电器触点粘连的电路，其特征是，在继电器的触点两端再并联一个晶闸管SCR1，所述晶闸管SCR1由控制电路通过SCR1驱动电路控制通断，所述晶闸管SCR1在泄压开关K1断开至继电器的触点闭合的期间临时导通。

5.根据权利要求4所述的一种UPS蓄电池放电电路防继电器触点粘连的电路，其特征是，继电器由控制电路通过触点驱动电路控制闭合和断开。

6.根据权利要求1所述的一种UPS蓄电池放电电路防继电器触点粘连的电路，其特征是，电压检测电路包括电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电容C2、二极管D1、二极管D2、运算放大器U1A和运算放大器U1B，控制电路包括主控芯片U3；

电阻R2的一端与继电器一个触点连接，电阻R3的一端与继电器的另一个触点连接；

电阻R2另一端与电阻R9、电阻R11、电阻R6一端连接，电阻R9另一端与5伏电源、电阻R8一端连接，电阻R8另一端与电阻R3另一端、电阻R4一端、电阻R13一端连接；

电阻R11另一端与电阻R12一端、运算放大器U1A的反相输入端连接，电阻R12另一端与电阻R10一端、运算放大器U1A的输出端连接，电阻R10的另一端与二极管D1正极、主控芯片U3连接，二极管D1负极与5伏电源连接；

电阻R14一端与运算放大器U1A的正相输入端、电阻R13另一端连接，电阻R14另一端与运算放大器U1A的地端、电源地连接；

运算放大器U1A的电源端与12伏电源、电容C2一端连接，电容C2另一端与电源地连接；

电阻R4另一端与电阻R15一端、运算放大器U1B的反相输入端连接，电阻R15另一端与运算放大器U1A的输出端、电阻R5一端连接，电阻R5另一端与主控芯片U3、二极管D2正极连接，二极管D2负极与5伏电源连接；

电阻R6另一端与运算放大器U1B的正相输入端、电阻R7一端连接，电阻R7另一端与电源地连接；

主控芯片U3的控制端与继电器的触点驱动电路连接。

7.根据权利要求5所述的一种UPS蓄电池放电电路防继电器触点粘连的电路，其特征是，受控电路包括整流器、充电器、逆变器、蓄电池、所述继电器J1B和所述滤波电容C1；

整流器的输入端输入交流电AC，整流器的第一输出端与充电器的输入端、电容C1的正极、逆变器的第一输入端、泄压开关K1一端、晶闸管SCR1负极、继电器J1B一个触点连接，整流器的第二输出端与电容C1的负极、逆变器的第二输入端连接，逆变器的输出端输出交流电AC；

充电器的另一端与蓄电池正极、电阻R1一端、晶闸管SCR1正极、继电器的另一个触点连接，电阻R1另一端与泄压开关K1另一端连接；

主控芯片U3与泄压开关K1的控制端连接，主控芯片U3与晶闸管SCR1的SCR1驱动电路连接。

8.根据权利要求5所述的UPS蓄电池放电电路防继电器触点粘连的电路，其特征是，主控芯片U3为MCU或者DSP。