CN102882256A - 一种具有双母线充电电路的ups电源 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及UPS电源技术领域，特别是指一种具有双母线充电电路的UPS电源。包括有双母线充电电路，双母线充电电路包括正母线充电电路和负母线充电电路，在该UPS电源对电池充电时，双母线充电电路的开关管Q1和开关管Q2交替导通，使双母线充电电路的两路充电电路在一个时隙内一路充电电路从母线取电，另一路充电电路依靠电感续流给电池充电，以使两路充电电路电流不冲突，且两路充电电路交替取电、续流充电，实现双母线充电电路同时从电源主电路的正母线Bus+以及负母线Bus-取电以给蓄电池充电，即保证正负母线Bus-负载平衡，改善UPS的输出特性，同时也不影响UPS电源的输入功因、输入THDI，节能环保。

Description

一种具有双母线充电电路的UPS电源
技术领域
本发明涉及UPS电源技术领域，特别是指一种具有双母线充电电路的UPS电源。
背景技术
随着工业、通讯、国防、医院、计算机业务终端、网络服务器、网络设备、数据存储设备等领域对供电电源可靠性等要求的不断提高，UPS电源（不间断电源）得到越来越广泛的应用，UPS电源是一种含有储能装置（如蓄电池），以逆变器等为主要组成部分的恒压恒频的不间断电源。广泛用于给单台计算机、计算机网络系统或其它电力电子设备提供不间断的电力供应。当市电输入正常时，UPS电源 将市电稳压后供应给负载使用，此时的UPS就是一台交流市电稳压器，同时它还向机内电池充电；当市电中断( 事故停电）时， UPS 立即将机内电池的电能，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。
目前，许多UPS电源都具有双母线架构，在这种架构下，特别是在UPS电源采用单电池且电池负端接在中线N上的情况下，UPS电源内部的电池充电器大多数都从市电取电。在这种取电方式下，UPS电源的输入功因、输入THDI都会受到影响，不利于节能环保。另外也有少数从母线取电的UPS，但是却只能从正母线Bus+取电或者从负母线Bus-取电，而UPS电源具有正负母线Bus-，这样就造成正负母线Bus-负载的不平衡，从而导致正负母线Bus-电压不平衡，影响了UPS的输出特性。此外，如果采用反激式的充电器分别从正负母线Bus-取电，即正负母线Bus-分别接一个反激式的充电器，这两个充电器的输出同时接电池；但这种用法充电器的功率因反激架构的限制不可能做得很大，效率也很低。
发明内容
本发明的目的在于避免上述现有技术中的不足之处而提供一种具有能够同时从UPS电源主电路的正负母线Bus-取电的双母线充电电路的UPS电源。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
提供了一种具有双母线充电电路的UPS电源，包括蓄能电池、从市电取电并给负载供电的具有双母线结构的主电路以及从电池中取电并给主电路供电的变换器，还包括同时从主电路的正母线Bus+和负母线Bus-取电以给电池充电的双母线充电电路：
所述双母线充电电路包括正母线充电电路和负母线充电电路，所述正母线充电电路包括电容C1、开关管Q1、续流电感L1和二极管D1，所述负母线充电电路包括电容C2、开关管Q2、续流电感L2和二极管D2，
所述主电路的中线N经电容C1接到正母线Bus+，经电容C2接到负母线Bus-，且连接待充电电池BAT的一极；
正母线Bus+依次经开关管Q1和续流电感L1接到待充电电池BAT的正极，负母线Bus-依次经开关管Q2和续流电感L2接到待充电电池BAT的负极，开关管Q1和开关管Q2交替导通；
二极管D1阳极接待充电电池BAT的负极，阴极接开关管Q1和续流电感L1的接点，二极管D2阳极接待充电电池BAT的正极，阴极接开关管Q2和续流电感L2的接点 ；
其中，所述主电路包括依次串接接于市电和负载之间的输入整流电路和逆变输出电路，所述主电路的正母线Bus+与主电路的中线N之间串接有蓄能电容C3，所述主电路的负母线Bus-与主电路的中线N之间串接有蓄能电容C4。
其中，所述的逆变输出电路包括串接于正母线Bus+与中线N之间的开关管Q3和串接于负母线Bus-与中线N之间的开关管Q4。
其中，所述主电路并联有旁路电路。
本实发明的有益效果：提供一种具有双母线充电电路的UPS电源，在该UPS电源对电池充电时，双母线充电电路的开关管Q1和开关管Q2交替导通，使双母线充电电路的两路充电电路在一个时隙内一路充电电路从母线取电，另一路充电电路依靠电感续流给电池充电，以使两路充电电路电流不冲突，且两路充电电路交替取电、续流充电，实现双母线充电电路同时从电源主电路的正母线Bus+以及负母线Bus-取电以给蓄电池充电，即保证正负母线Bus-负载平衡，改善UPS的输出特性，同时也不影响UPS电源的输入功因、输入THDI，节能环保。且本电路结构简单，元器件少，成本低，便于实现。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1是本发明一种具有双母线充电电路的UPS电源的实施例1的结构框图。
图2是本发明一种具有双母线充电电路的UPS电源的实施例1的双母线充电电路电路图。
图3是本发明一种具有双母线充电电路的UPS电源的实施例1的主电路电路图。
图4是本发明一种具有双母线充电电路的UPS电源的实施例2的双母线充电电路电路图。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步描述。
实施例1
本发明一种具有双母线充电电路的UPS电源的具体实施方式之一，如图1至图3所示，包括：电池BAT2、从市电取电并给负载供电的具有双母线结构的主电路以及从电池中取电并给主电路供电的变换器3，还包括同时从主电路的正母线Bus+和负母线Bus-取电以给电池充电的双母线充电电路1：
在市电以及负载正常时，UPS电源从市电中取电经过主电路给负载供电，同时双母线充电电路1从主电路的正负母线Bus+、Bus-取电给电池BAT2充电；当市电断电或出现其他异常时，电池通过变换器3向主电路供电，实现不间断供电。
如图2所示，所述双母线充电电路1包括正母线充电电路11和负母线充电电路12，所述正母线充电电路11包括电容C1、开关管Q1、续流电感L1和二极管D1，所述负母线充电电路12包括电容C2、开关管Q2、续流电感L2和二极管D2，
所述主电路的中线N经电容C1接到正母线Bus+，经电容C2接到负母线Bus-，且连接待充电电池BAT2的负极；
正母线Bus+依次经开关管Q1和续流电感L1接到待充电电池BAT2的正极，负母线Bus-依次经开关管Q2和续流电感L2接到待充电电池BAT2的负极，开关管Q1和开关管Q2交替导通；
二极管D1阳极接待充电电池BAT2的负极，阴极接开关管Q1和续流电感L1的接点，二极管D2阳极接待充电电池BAT2的正极，阴极接开关管Q2和续流电感L2的接点 ；
在双母线充电电路1从主电路的正负母线Bus-取电给电池BAT2充电的过程中，双母线充电电路1的开关管Q1和开关管Q2交替导通。当开关管Q1导通而开关管Q2断开时，对于正母线充电电路11：电容C1、开关管Q1、续流电感L1和待充电电池BAT2形成充电电路，电容C1从正母线Bus+取电给待充电电池BAT2充电同时给续流电感L1储能；对于负母线充电电路12：续流电感L2、二极管D2和待充电电池BAT2形成续流充电电路，续流电感L2释放前一阶段储蓄的电能给电池充电。
当开关管Q1断开而开关管Q2导通时，对于正母线充电电路11：续流电感L1、二极管D1和待充电电池BAT2形成续流充电电路，续流电感L1释放前一阶段储蓄的电能给电池充电；对于负母线充电电路12：电容C2、开关管Q2和续流电感L2形成储能电路，电容C2从负母线Bus-上取电给续流电感L2储能。
综上，在一个时隙内仅有一路充电电路从母线取电，另一路充电电路依靠电感续流给电池充电，因此两路充电电路电流不冲突，且两路充电电路交替取电、续流充电，实现双母线充电电路1同时从电源主电路的正母线Bus+以及负母线Bus-取电以给蓄电池充电，即保证正负母线Bus-负载平衡，改善UPS的输出特性，也不影响UPS电源的输入功因、输入THDI，节能环保。且本电路结构简单，元器件少，成本低，便于实现特别是在小功率段的UPS电源中在低成本条件下可获得较大的充电电流。
如图3所示，所述主电路包括依次串接接于市电和负载之间的输入整流电路4和逆变输出电路5，所述主电路的正母线Bus+与主电路的中线N之间串接有蓄能电容C3，所述主电路的负母线Bus-与主电路的中线N之间串接有蓄能电容C4。在获取市电后主电路的输入整流电路4对电流进行整流同时经过逆变输出电路5进行逆变处理后给负载供电，使电流能够满足负载要求。同时在市电断电或出现其他异常时，电池通过变换器3向主电路的逆变输出电路5输出电流，将电流进行逆变处理后给负载供电。
所述的逆变输出电路5包括串接于正母线Bus+与中线N之间的开关管Q3和串接于负母线Bus-与中线N之间的开关管Q4。使用该逆变方式与其他逆变结构相比，控制方式和电路可以大大简化，有效的降低了成本。
所述主电路并联有旁路电路6。当由于生产需要，负载严重过载时，由市电经旁路电路6直接给负载供电，满足负载需要。
实施例2
本发明一种具有双母线充电电路的UPS电源的具体实施方式之二，本实施例的主要技术方案与实施例1相同，在本实施例中未解释的特征，采用实施例1中的解释，在此不再进行赘述。如图4所示，本实施例与实施例1的区别在于，在所述双母线充电电路1中，中线N与待充电电池BAT2的阳极连接。将中线N与待充电电池BAT2的阳极连接，其基本工作原理与实施例1相似，区别在于当正母线充电电路11取电时不对待充电电池BAT2充电，当负母线充电电路12取电时对待充电电池BAT2充电。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (4)

1.一种具有双母线充电电路的UPS电源，包括电池BAT(2)、从市电取电并给负载供电的具有双母线结构的主电路以及从电池中取电并给主电路供电的变换器(3)，其特征在于：还包括同时从主电路的正母线Bus+和负母线Bus-取电以给电池充电的双母线充电电路(1)：
所述双母线充电电路(1)包括正母线充电电路(11)和负母线充电电路(12)，所述正母线充电电路(11)包括电容C1、开关管Q1、续流电感L1和二极管D1，所述负母线充电电路(12)包括电容C2、开关管Q2、续流电感L2和二极管D2，
所述主电路的中线N经电容C1接到正母线Bus+，经电容C2接到负母线Bus-，且连接待充电电池BAT(2)的一极；
正母线Bus+依次经开关管Q1和续流电感L1接到待充电电池BAT(2)的正极，负母线Bus-依次经开关管Q2和续流电感L2接到待充电电池BAT(2)的负极，开关管Q1和开关管Q2交替导通；
二极管D1阳极接待充电电池BAT(2)的负极，阴极接开关管Q1和续流电感L1的接点，二极管D2阳极接待充电电池BAT(2)的正极，阴极接开关管Q2和续流电感L2的接点。
2.如权利要求1所述的一种具有双母线充电电路的UPS电源，其特征在于：所述主电路包括依次串接接于市电和负载之间的输入整流电路(4)和逆变输出电路(5)，所述主电路的正母线Bus+与主电路的中线N之间串接有蓄能电容C3，所述主电路的负母线Bus-与主电路的中线N之间串接有蓄能电容C4。
3.如权利要求2所述的一种具有双母线充电电路的UPS电源，其特征在于：所述的逆变输出电路(5)包括串接于正母线Bus+与中线N之间的开关管Q3和串接于负母线Bus-与中线N之间的开关管Q4。
4.如权利要求1所述的一种具有双母线充电电路的UPS电源，其特征在于：所述主电路并联有旁路电路(6)。
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