CN104037933A - 一种ups的快速切换电路和切换控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种UPS的快速切换电路和切换控制方法，另外，每个回路上都有2个继电器的NO和NC节点串联，需要断开的回路上有2个节点同时动作，避免了因一个继电器的一个触点动作触点间的拉电弧影响继电器的触点寿命，在一些频繁切换的场合，可大大提高切换电路的使用寿命。

Description

一种UPS的快速切换电路和切换控制方法

技术领域

本发明涉及一种UPS的快速切换电路和切换控制方法。

背景技术

目前，在小型UPS(5kW及以下功率等级)的切换电路中，考虑到成本等原因，一般都使用快速继电器作为切换元件。一般都用一个继电器或2个继电器组成切换电路。用一个带转换触点的继电器组成切换电路最简单，但总有一方切换的时间不满足国标要求，而且因为常开和常闭节点在一个小继电器内，触点的距离非常近，切换时容易拉弧，对继电器的触点寿命有影响。用两个带转换触点的继电器作切换的，可以满足两方的切换时间要求，但不可避免的会造成10ms左右的两路输出短路。

发明内容

本发明的目的是提供一种UPS的快速切换电路，用以解决现有切换电路切换速度慢或者出现输出短路的问题。

为实现上述目的，本发明的方案包括：

一种UPS的快速切换电路，在旁路线路上串设至少两个继电器，一个为旁路常开继电器，另一个为旁路常闭继电器，在逆变输出线路上串设两个继电器，一个为逆变常开继电器，另一个为逆变常闭继电器；旁路输出线路和逆变输出线路在输出侧短接；所述旁路常闭继电器、逆变常闭继电器在UPS的辅助电源上电后动作；旁路输入正常时，旁路常开继电器动作；逆变器输出正常时，逆变常开继电器动作。

所述旁路常开继电器、旁路常闭继电器、逆变常开继电器、逆变常闭继电器，每个继电器上均并联有2-3个同类型同型号的继电器。

一种切换控制方法，包括如下步骤：

需要旁路输入线路输出时，释放旁路常闭继电器；需要逆变器输出时，释放逆变常闭继电器；

从逆变到旁路正常切换时，同时释放逆变常开继电器、旁路常闭继电器，动作逆变常闭继电器；延时一定时间后，再动作逆变常开继电器，为旁路到逆变的切换做好准备；

从旁路到逆变正常切换时，同时释放旁路常开继电器、逆变常闭继电器，动作旁路常闭继电器；延时一定时间后，再动作旁路常开继电器，为逆变到旁路的切换做好准备；

逆变到旁路的异常切换，同时释放逆变常开继电器、旁路常闭继电器，动作逆变常闭继电器；

旁路到逆变的异常切换，同时释放旁路常开继电器、逆变常闭继电器，动作旁路常闭继电器。

采用本发明的结构形式和操作，切换时间只和继电器释放时间有关。因为小型继电器的释放时间一般都比动作时间快1倍以上，这样就可以用普通的动作/释放时间15ms/5ms的继电器，完成5ms内的快速切换。

另外，每个回路上都有2个继电器的NO和NC节点串联，需要断开的回路上有2个节点同时动作，避免了因一个继电器的一个触点动作触点间的拉电弧影响继电器的触点寿命，在一些频繁切换的场合，可大大提高切换电路的使用寿命。

附图说明

图1为本发明本实施例的电路原理图；

图2为旁路输出时的原理图；

图3为逆变输出时的原理图；

图4为逆变到旁路的正常切换继电器动作信号图；

图5为旁路到逆变的正常切换继电器动作信号图；

图6为逆变到旁路的故障切换继电器动作信号图；

图7为旁路到逆变的故障切换继电器动作信号图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

在旁路线路上串设两个继电器，一个为旁路常开继电器，另一个为旁路常闭继电器，在逆变输出线路上串设两个继电器，一个为逆变常开继电器，另一个为逆变常闭继电器；旁路输出线路和逆变输出线路在输出侧短接。旁路是指旁路输入线路，逆变是指逆变器输出线路。

1，旁路常闭继电器、逆变常闭继电器在UPS的辅助电源上电后动作。旁路输入正常时，旁路常开继电器动作；逆变器输出正常时，逆变常开继电器也动作。需要旁路输入线路输出时，释放旁路常闭继电器；需要逆变器输出时，释放逆变常闭继电器。

2，从逆变到旁路正常切换时，同时释放逆变常开继电器、旁路常闭继电器，动作逆变常闭继电器。由于释放继电器动作速度快，能够将输出快速切换到旁路上。延时一定时间后，再动作逆变常开继电器，为旁路到逆变的切换做好准备。

3，从旁路到逆变正常切换时，同时释放旁路常开继电器、逆变常闭继电器，动作旁路常闭继电器。由于释放继电器动作速度快，能够将输出快速切换到逆变输出上。延时一定时间后，再动作旁路常开继电器，为逆变到旁路的切换做好准备。

4，逆变到旁路的异常切换，当前是逆变器输出，如果逆变器故障，就得切换到旁路输出，同时释放逆变常开继电器、旁路常闭继电器，动作逆变常闭继电器。

5，旁路到逆变的异常切换，当前是旁路输出，如果旁路故障，就得切换到逆变器输出，同时释放旁路常开继电器、逆变常闭继电器，动作旁路常闭继电器。

具体的，如图1的实施方式，一种小型UPS的快速切换电路，旁路L线和逆变L线在输出侧短接，旁路常开继电器、旁路常闭继电器分别记为BK1、BK2。逆变常开继电器、逆变常闭继电器分别记为IK1、IK2。旁路N和逆变N线直接短接。线路上的两个触点BK1、BK2(IK1、IK2)的前后位置可以互换。

工作过程为：

1，UPS的辅助电源上电后，BK2和IK2都动作，没有输出。检测旁路输入电压是否正常，如果正常BK1动作，检测逆变器输出是否正常，如果正常，IK1也动作。这时，如果需要逆变器输出，就释放IK2，如果需要旁路输入输出，就释放BK2。图2是旁路输出时的原理图，图3是逆变输出时的原理图。

2，逆变到旁路的正常切换，当前是逆变器输出，想切换到旁路输出，就同时释放IK1、BK2，动作IK2，因为IK1和BK2都是释放，所以动作速度快，输出快速切换到旁路上，IK2动作慢些，20ms后，再动作IK1，为旁路到逆变的切换做好准备。图4是逆变到旁路切换正常切换的继电器动作信号图。图4到图7中，高电平为动作，低电平为释放。

3，旁路到逆变的正常切换，当前是旁路输出，想切换到逆变器输出，就同时释放BK1、IK2，动作BK2，因为BK1和IK2都是释放，动作速度快，输出快速切换到逆变输出上。BK2动作慢些，20ms后，再动作BK1，为逆变到旁路的切换做好准备。图5是旁路到逆变器切换的继电器动作信号图。

4，逆变到旁路的异常切换，当前是逆变器输出，如果逆变器故障，就得切换到旁路输出，同时释放IK1、BK2，动作IK2，因为IK1和BK2都是释放，所以动作速度快，输出快速切换到旁路上，IK2动作慢些。图6时逆变到旁路的异常切换的继电器动作信号图。

5，旁路到逆变的异常切换，当前是旁路输出，如果旁路故障，就得切换到逆变器输出，同时释放BK1、IK2，动作BK2，因为BK1和IK2都是释放，动作速度快，输出快速切换到逆变输出上，BK2动作慢些。图7是旁路到逆变的异常切换的继电器动作信号图。

从上的四种切换情况都可以看到，断开的和投入的都是一个继电器的快速释放过程。保证切换时间就是继电器的释放时间，根据所选的继电器不同，一般可保证切换时间是2-4ms，比如图例选的finder继电器40.61.7024就可保证3ms的切换时间。

做为其他实施方式，可以通过继电器的并联，扩展切换电路的应用功率范围，如每个继电器的位置都由3个相同的并联，可以应用到10kW的UPS。但因均流问题和动作时间的偏差，一般并联个数不要超过3-4个为宜。

以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。本发明的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种UPS的快速切换电路，其特征在于，在旁路线路上串设至少两个继电器，一个为旁路常开继电器，另一个为旁路常闭继电器，在逆变输出线路上串设两个继电器，一个为逆变常开继电器，另一个为逆变常闭继电器；旁路输出线路和逆变输出线路在输出侧短接；所述旁路常闭继电器、逆变常闭继电器在UPS的辅助电源上电后动作；旁路输入正常时，旁路常开继电器动作；逆变器输出正常时，逆变常开继电器动作。

2.根据权利要求1所述的一种UPS的快速切换电路，其特征在于，所述旁路常开继电器、旁路常闭继电器、逆变常开继电器、逆变常闭继电器，每个继电器上均并联有2-3个同类型同型号的继电器。

3.根据权利要求1所述电路的切换控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

需要旁路输入线路输出时，释放旁路常闭继电器；需要逆变器输出时，释放逆变常闭继电器；

从逆变到旁路正常切换时，同时释放逆变常开继电器、旁路常闭继电器，动作逆变常闭继电器；延时一定时间后，再动作逆变常开继电器，为旁路到逆变的切换做好准备；

从旁路到逆变正常切换时，同时释放旁路常开继电器、逆变常闭继电器，动作旁路常闭继电器；延时一定时间后，再动作旁路常开继电器，为逆变到旁路的切换做好准备；

逆变到旁路的异常切换，同时释放逆变常开继电器、旁路常闭继电器，动作逆变常闭继电器；

旁路到逆变的异常切换，同时释放旁路常开继电器、逆变常闭继电器，动作旁路常闭继电器。