CN103701191A - 一种ups及其供电方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种UPS及其供电方法，该UPS包括：主路供电时对直流电压进行逆变的逆变模块、连接在逆变模块和负载之间的逆变输出开关、及连接在旁路输入和负载之间的旁路开关、检测模块，用于在旁路优先供电模式下，检测旁路输入是否满足运行条件;及控制模块，用于当旁路输入满足运行条件时，控制旁路开关和逆变输出开关闭合，同时，封锁逆变模块的PWM信号;当旁路输入不满足运行条件时，控制旁路开关断开及逆变输出开关保持闭合，同时，使能逆变模块的PWM信号。实施本发明的技术方案，由于逆变输出开关一直保持闭合，所以，与传统的旁路优先供电模式相比，逆变模块的开关管的损耗大大降低，从而提高了单机运行效率。

Description

一种UPS及其供电方法
技术领域
本发明涉及电源领域，尤其涉及一种UPS及其供电方法。
背景技术
UPS(Uninterruptible power supply，不间断电源)主要由整流器、逆变器、电池、旁路几部分组成，通常用于为设备提供不间断的电力供应，拓扑图如图1所示。UPS的供电方式主要有两种:由市电向整流器提供电能，电池向升压模块提供电能(有的类型UPS没有升压模块,由电池直接为逆变器提供直流电源),再由整流器或升压模块为逆变器提供直流电源，通过逆变器为负载供电的方式称为主路供电;由旁路为负载提供电能的供电方式为旁路供电。通常这两种供电方式在UPS中均存在，根据两种供电方式优先级的不同，UPS又分为主路优先供电模式和旁路优先供电模式：主路优先供电模式又称双变换运行模式，在正常工作时，UPS由主路优先向负载供电，当主路故障后，切换到旁路供电方式;旁路优先供电模式又称高效率运行模式，在正常工作时，UPS由旁路向负载供电，当旁路不满足负载运行条件时，切换到主路供电方式。以上两种方式均可在市电断电时，持续向负载提供电能，确保负载不断电。
传统的高效率运行模式如下:逆变器与负载之间通过输出开关相连，当旁路输入电能质量满足负载运行条件时，由旁路优先向负载供电，结合图2A所示的时序图，此时，逆变器输出开关断开，旁路开关闭合，UPS通过旁路向负载供电。当旁路输入不满足运行条件或旁路故障时，结合图2B所示的时序图，断开旁路开关，闭合逆变器输出开关，切换到主路供电模式，由主路向负载供电。
但是，由于旁路供电时主路逆变器持续运行，开关管损耗无法避免，因此效率无法进一步提高;同时，若逆变器输出开关为机械开关，由于机械开关的动作延时性，切换时开关动作时间则会大大延长，可能会因切换时间过长造成负载瞬时断电。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术上述逆变器的开关管损耗大、效率低的缺陷，提供一种开关管损耗小、效率高的UPS及其供电方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:构造一种UPS，用于为负载提供不间断供电，所述UPS包括:主路供电时对直流电压进行逆变的逆变模块、连接在所述逆变模块和所述负载之间的逆变输出开关、及连接在旁路输入和负载之间的旁路开关，所述UPS还包括：
检测模块，用于在旁路优先供电模式下，检测旁路输入是否满足运行条件;及
控制模块，用于当旁路输入满足运行条件时，控制所述旁路开关和所述逆变输出开关闭合，同时，封锁逆变模块的PWM信号;当旁路输入不满足运行条件时，控制所述旁路开关断开及所述逆变输出开关保持闭合，同时，使能逆变模块的PWM信号。
在本发明所述的UPS中，所述检测模块通过下列中的至少一个检测来判断是否满足运行条件:
旁路输入是否超出工作允许范围;
旁路开关是否开路;
旁路相电压快检是否异常。
在本发明所述的UPS中，所述逆变输出开关为机械开关。
在本发明所述的UPS中，所述机械开关为继电器开关或接触器开关。
本发明还构造一种UPS的供电方法，包括：
A．在旁路优先供电模式下，检测旁路输入是否满足运行条件，若是，则执行步骤B;若否，则执行步骤C;
B．控制旁路开关和逆变输出开关闭合，同时，封锁逆变模块的PWM信号;
C．控制旁路开关断开及逆变输出开关保持闭合，同时，使能逆变模块的PWM信号。
在本发明所述的UPS的供电方法中，在所述步骤A中，通过下列中的至少一个检测来判断是否满足运行条件:
旁路输入是否超出工作允许范围;
旁路开关是否开路;
旁路相电压快检是否异常。
在本发明所述的UPS的供电方法中，所述逆变输出开关为机械开关。
在本发明所述的UPS的供电方法中,所述机械开关为继电器开关或接触器开关。
实施本发明的技术方案，在检测到旁路输入满足运行条件时，通过封锁逆变模块的PWM信号实现旁路优先向负载供电，在检测到旁路输入不满足运行条件时，通过使能逆变模块的PWM信号实现主路向负载供电，而逆变输出开关一直保持闭合，因此，与传统的旁路优先供电模式相比，逆变模块的开关管的损耗大大降低，从而提高了单机运行效率。
另外，在逆变输出开关为机械开关时，由于逆变输出开关一直保持闭合，所以还避免了主路和旁路切换时机械开关动作造成的切换时间延长，减少了负载瞬时失电的风险。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中:
图1是传统的UPS的电路示意图;
图2A是传统的旁路优先供电模式下从旁路供电切换到主路供电的时序图;
图2B是传统的旁路优先供电模式下从主路供电切换到旁路供电的时序图;
图3是本发明UPS实施例一的电路示意图;
图4A是本发明在旁路优先供电模式下从旁路供电切换到主路供电的时序图;
图4B是本发明在旁路优先供电模式下从主路供电切换到旁路供电的时序图;
图5是本发明UPS的供电方法实施例一的流程图。
具体实施方式
如图3所示的本发明UPS实施例一的电路示意图中，该UPS包括逆变模块10、逆变输出开关K1、旁路开关K2、检测模块20和控制模块30。其中，逆变模块10用于在主路供电时对直流电压进行逆变，该直流电压可以是市电经整流模块(未示出)整流后的直流电压，也可以是电池电压经升压模块(未示出)升压后的直流电压。逆变输出开关K1连接在逆变模块10和负载之间，旁路开关K2连接在旁路输入和负载之间。该UPS在主路供电时，逆变模块10将逆变后的电压经逆变输出开关K1为负载供电，在旁路供电时，旁路输入直接通过旁路开关K2为负载供电。另外，检测模块20用于在旁路优先供电模式下，检测旁路输入是否满足运行条件;控制模块30用于当旁路输入满足运行条件时，控制旁路开关K2和逆变输出开关K1闭合，同时，封锁逆变模块10的PWM信号;当旁路输入不满足运行条件时，控制旁路开关K2断开及逆变输出开关K1保持闭合,同时，使能逆变模块10的PWM信号。
下面结合图4A和图4B所示的时序图来具体说明：在旁路优先供电模式下，当检测到旁路输入满足运行条件时，优先使用旁路供电。在旁路供电时，封锁向逆变模块10输出的PWM信号，即为低电平。同时，保持逆变输出开关K1和旁路开关K2闭合，即为高电平。当检测到旁路输入不满足运行条件时，切换到主路供电。在主路供电时，使能向逆变模块10输出的PWM信号，即为高电平。同时，控制旁路开关K2由闭合切换为断开，即由高电平切换为低电平，而且，保持逆变输出开关K1闭合，即为高电平。反之，当检测到旁路输入重新满足运行条件时，由主路供电切换到旁路供电，即封锁向逆变模块输出的PWM信号，即由高电平切换为低电平，同时，将旁路开关K2由断开切换到闭合，即由低电平切换为高电平。尤其说明的是，整个旁路优先供电模式下，逆变输出开关K1始终保持闭合。
实施该技术方案，在检测到旁路输入满足运行条件时，通过封锁逆变模块的PWM信号实现旁路优先向负载供电，在检测到旁路输入不满足运行条件时，通过使能逆变模块的PWM信号实现主路向负载供电，而逆变输出开关一直保持闭合，因此，与传统的旁路优先供电模式相比，逆变模块的开关管的损耗大大降低，提高了单机运行效率。
在本发明UPS的一个优选实施例中，检测模块可通过下列检测来判断是否满足运行条件:
旁路输入是否超出工作允许范围;
旁路开关是否开路;
旁路相电压快检是否异常。
在本发明UPS的另一个优选实施例中，逆变输出开关或旁路开关为机械开关，例如，继电器开关或接触器开关。在该实施例中，因为逆变输出开关在旁路供电和主路供电时始终保持闭合，这样就避免了主路和旁路切换时机械开关动作造成的切换时间延长，减少了负载瞬时失电的风险。
图5是本发明UPS的供电方法实施例一的流程图，该UPS的供电方法包括:
A．在旁路优先供电模式下，检测旁路输入是否满足运行条件，若是，则执行步骤B;若否，则执行步骤C;
B．控制旁路开关和逆变输出开关闭合，同时，封锁逆变模块的PWM信号;
C．控制旁路开关断开及逆变输出开关保持闭合，同时，使能逆变模块的PWM信号。
在本发明UPS的供电方法的一个优选实施例中，在所述步骤A中，通过下列检测来判断是否满足运行条件:
旁路输入是否超出工作允许范围;
旁路开关是否开路;
旁路相电压快检是否异常。
在本发明的UPS的供电方法的另一个优选实施例中，逆变输出开关为机械开关，例如，继电器开关或接触器开关。在该实施例中，因为逆变输出开关在旁路供电和主路供电时始终保持闭合，这样就避免了主路和旁路切换时机械开关动作造成的切换时间延长，减少了负载瞬时失电的风险。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (8)

1.一种UPS，用于为负载提供不间断供电，所述UPS包括：主路供电时对直流电压进行逆变的逆变模块、连接在所述逆变模块和所述负载之间的逆变输出开关、及连接在旁路输入和负载之间的旁路开关，其特征在于，所述UPS还包括：
检测模块，用于在旁路优先供电模式下，检测旁路输入是否满足运行条件；及
控制模块，用于当旁路输入满足运行条件时，控制所述旁路开关和所述逆变输出开关闭合，同时，封锁逆变模块的PWM信号；当旁路输入不满足运行条件时，控制所述旁路开关断开及所述逆变输出开关保持闭合，同时，使能逆变模块的PWM信号。
2.根据权利要求1所述的UPS，其特征在于，所述检测模块通过下列中的至少一个检测来判断是否满足运行条件：
旁路输入是否超出工作允许范围；
旁路开关是否开路；
旁路相电压快检是否异常。
3.根据权利要求1或2所述的UPS，其特征在于，所述逆变输出开关为机械开关。
4.根据权利要求3所述的UPS，其特征在于，所述机械开关为继电器开关或接触器开关。
5.一种UPS的供电方法，其特征在于，包括：
A.在旁路优先供电模式下，检测旁路输入是否满足运行条件，若是，则执行步骤B；若否，则执行步骤C；
B.控制旁路开关和逆变输出开关闭合，同时，封锁逆变模块的PWM信号；
C.控制旁路开关断开及逆变输出开关保持闭合，同时，使能逆变模块的PWM信号。
6.根据权利要求5所述的UPS的供电方法，其特征在于，在所述步骤A中，通过下列中的至少一个检测来判断是否满足运行条件：
旁路输入是否超出工作允许范围；
旁路开关是否开路；
旁路相电压快检是否异常。
7.根据权利要求5或6所述的UPS的供电方法，其特征在于，所述逆变输出开关为机械开关。
8.根据权利要求7所述的UPS的供电方法，其特征在于，所述机械开关为继电器开关或接触器开关。
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