CN104167809A - Ups市电电池切换辅助电路 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种UPS市电电池切换辅助电路。本发明UPS市电电池切换辅助电路，包括：相互串联的第一功率管和第二功率管，所述第一功率管的第一端子与正负母线的正极连接，所述第二功率管的第二端子与所述正负母线的负极以及电池电路的负极连接，所述第一功率管的第二端子和所述第二功率管的第一端子在第一连接点处连接；还包括，相互串联的第一电感和第一开关，所述第一电感的一端连接在第一连接点处，另一端与所述电池电路的正极连接；还包括第二开关，所述第二开关的一端连接在所述第一电感和所述第一开关之间，另一端连接在所述正负母线的正负极之间相互串联的第一电容和第二电容的第二连接点处。

Description

UPS市电电池切换辅助电路

技术领域

本发明实施例涉及电子技术，尤其涉及一种UPS市电电池切换辅助电路。

背景技术

不间断电源(Uninterruptible Power Supply，简称UPS)，是一种含有储能装置，以整流器、逆变器为主要组成部分的稳压稳频的交流电源。主要利用电池等储能装置在停电时给计算机/服务器、存储设备、网络设备等计算机、通信网络系统或工业控制系统、需要持续运转的工业设备等提供不间断的电力供应。当市电输入正常时，UPS将市电稳压后供应给负载使用，此时的UPS就是一台交流式电稳压器，同时它还向储能装置如电池组进行充电；当市电中断时，UPS立即将储能装置(如电池组或飞轮储能系统)的电能，通过逆变转换的方法向负载继续供应交流电，使负载维持正常工作并保护负载软、硬件不受损坏。UPS设备通常对电压过大和电压太低都提供保护。

UPS有很多不同种类，在双直流母线UPS产品中，拓扑架构为市电PFC与电池升压共用boost升压电路时，正负母线电压分别有各自的反馈系统，DSP芯片控制可以维持正负母线的均衡。拓扑架构为双向可逆变换架构时，市电PFC与电池升压不能直接共用电路，此时电池升压通过双向boost电路实现对正负母线充电。因正负母线电容串联，一般情况下，正负母线电压的平均值会因为某些原因而不相等，此时需要加入额外的电路来平衡正负母线电压(母线均压)。

现有技术方案的电池升压部分使用独立的双向boost电路，用来实现在电池模式下的升压功能，以及在市电模式下的充电功能，同时，使用了独立的母线均压电路实现母线电压平衡，图1为现有技术中实现电池充电/升压以及母线均压的电路示意图，如图1所示，当处于电池模式下时，因为boost电路的直流输出直接加在正负母线之间相互串联的电容上，需要考虑串联情况下正负母线不均压的问题，所以必须加入独立的母线均压电路，如图1中左侧方框内电路。而这部分电路包括功率管、电感以及散热部件等器件。此部分电路的存在限制了功率密度的提高，增加了产品成本。

发明内容

本发明实施例提供一种UPS市电电池切换辅助电路。

第一方面，本发明实施例提供一种UPS市电电池切换辅助电路，包括：

相互串联的第一功率管和第二功率管，所述第一功率管的第一端子与正负母线的正极连接，所述第二功率管的第二端子与所述正负母线的负极以及电池电路的负极连接，所述第一功率管的第二端子和所述第二功率管的第一端子在第一连接点处连接；

还包括，相互串联的第一电感和第一开关，所述第一电感的一端连接在第一连接点处，另一端与所述电池电路的正极连接；

还包括第二开关，所述第二开关的一端连接在所述第一电感和所述第一开关之间，另一端连接在所述正负母线的正负极之间相互串联的第一电容和第二电容的第二连接点处。

结合第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述第一功率管和所述第二功率管均为IGBT；所述第一端子为集电极，所述第二端子为发射极。

第二方面，本发明实施例提供一种利用第一方面或第一方面的第一种可能的实现方式的UPS市电电池切换辅助电路对电池进行充电的方法，包括：

闭合所述第一开关，同时断开所述第二开关，控制所述第一功率管导通，控制第二功率管关断，形成由所述正负母线、所述第一功率管、所述第一电感以及所述电池电路所组成的第一充电回路，通过所述第一充电回路对所述电池电路进行充电，所述第一电感储存能量；

当达到第一预设时间间隔，则控制所述第一功率管关断，所述第二功率管导通，形成由所述第二功率管、所述第一电感和所述电池电路所组成的第二充电回路，所述第一电感释放能量，通过所述第二充电回路对所述电池电路进行充电。

第三方面，本发明实施例提供一种利用第一方面或第一方面的第一种可能的实现方式的UPS市电电池切换辅助电路对正负母线进行升压的方法，包括：

闭合所述第一开关，同时断开所述第二开关，控制所述第一功率管关断，控制所述第二功率管导通，形成由所述电池电路、所述第一电感以及所述第二功率管所组成的第一升压回路，通过所述第一升压回路所述第一电感存储能量；

当到达第二预设时间间隔，则控制所述第一功率管导通，控制所述第二功率管关断，形成由所述电池电路、所述第一电感、所述第一功率管以及所述正负母线所组成的第二升压回路，通过所述第二升压回路所述第一电感释放能量对所述正负母线的两端电压进行升压。

第四方面，本发明实施例提供一种利用第一方面或第一方面的第一种可能的实现方式的UPS市电电池切换辅助电路进行对正负母线进行均压的方法，包括：

断开所述第一开关，同时闭合所述第二开关；

获取所述第一电容两端的第一电压，同时获取所述第二电容两端的第二电压，以及所述第一电压和所述第二电压的大小关系；

若所述第一电压大于所述第二电压，则控制所述第一功率管导通，控制所述第二功率管关断，形成由所述第一电容、所述第一功率管以及所述第一电感所组成的第一均压回路，通过所述第一均压回路，所述第一电容释放能量，所述第一电感储存能量；

当到达第三预设时间间隔，则控制所述第一功率管关断，控制所述第二功率管导通，形成由所述第二电容、所述第二功率管以及所述第一电感所组成的第二均压回路，通过所述第二均压回路，所述第一电感释放能量，所述第二电容储存能量。

结合第四方面，在第四方面的第一种可能的实现方式中，所述方法还包括：

若所述第一电压小于所述第二电压，则控制所述第一功率管关断，控制所述第二功率管导通，形成由所述第二电容、所述第一电感以及所述第二功率管所组成的第三均压回路，通过所述第三均压回路，所述第二电容释放能量，所述第一电感储存能量；

当达到所述第四预设时间间隔，则控制所述第一功率管导通，控制所述第二功率管关断，形成由所述第一电容、所述第一电感以及所述第一功率管所组成的第四均压回路，通过所述第四均压回路，所述第一电感释放能量，所述第一电容储存能量。

本发明实施例UPS市电电池切换辅助电路，通过相互串联的第一功率管和第二功率管，所述第一功率管的第一端子与正负母线的正极连接，所述第二功率管的第二端子与所述正负母线的负极以及电池电路的负极连接，所述第一功率管的第二端子和所述第二功率管的第一端子在第一连接点处连接；相互串联的第一电感和第一开关，所述第一电感的一端连接在第一连接点处，另一端与所述电池电路的正极连接；还包括第二开关，所述第二开关的一端连接在所述第一电感和所述第一开关之间，另一端连接在所述正负母线的正负极之间相互串联的第一电容和第二电容的第二连接点处。本发明实施例的UPS市电电池切换辅助电路将充电电路、母线均压电路、电池升压电路整合，通过开关切换来实现共用功率器件和电路拓扑的条件下，实现了三种功能，提高了电路的有效利用率；通过共用拓扑中器件在不同工况下实现不同功能，减少了功率器件数量，提高了电路的功率密度；在市电电池切换过程中，通过本发明UPS市电电池切换辅助电路对母线电容进行充电，能够有效的减小维持母线电压稳定的电容容值和数量，从而降低电路成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中实现电池充电/升压以及母线均压的电路示意图；

图2为本发明UPS市电电池切换辅助电路实施例一的电路示意图；

图3为本发明利用图2所述的UPS市电电池切换辅助电路对电池进行充电的方法的实施例一的流程图；

图4为本发明利用图2所述的UPS市电电池切换辅助电路对电池进行充电的方法的等效电路示意图；

图5为本发明利用图2所述的UPS市电电池切换辅助电路对正负母线进行升压的方法的实施例一的流程图；

图6为本发明利用图2所述的UPS市电电池切换辅助电路对正负母线进行升压的方法的等效电路示意图；

图7为本发明利用图2所述的UPS市电电池切换辅助电路对正负母线进行均压的方法的实施例一的流程图；

图8为本发明利用图2所述的UPS市电电池切换辅助电路对正负母线进行均压的方法的实施例一等效电路示意图；

图9为本发明利用图2所述的UPS市电电池切换辅助电路对正负母线进行均压的方法的实施例二的流程图；

图10为本发明利用图2所述的UPS市电电池切换辅助电路对正负母线进行均压的方法的实施例二的等效电路示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图2为本发明UPS市电电池切换辅助电路实施例一的电路示意图，如图2所示，本实施的UPS市电电池切换辅助电路可以包括：

第一功率管Q1、第二功率管Q2、第一电感L1、第一开关S1以及第二开关S2。

具体的连接关系，其中，第一功率管Q1和第二功率管Q2相互串联，第一功率管Q1的第一端子与正负母线的正极DC+连接，第二功率管Q2的第二端子与正负母线的负极DC-连接，第一功率管Q1的第二端子和第二功率管的第一端子在第一连接点N1处连接。

第一电感L1和第一开关S1相互串联，第一电感的一端连接在第一连接点N1处，另一端与电池电路的正极连接。

其中，该电池电路中包括一电磁干扰滤波器(EMI滤波器)。

第二开关S2的一端连接在第一电感L1和第一开关S1之间，另一端连接在正负母线的正负极之间相互串联的第一电容C1和第二电容C2的第二连接点N2处。第二连接点N2为电容中点。

进一步地，本实施例中的第一功率管Q1和第二功率管Q2可以均为IGBT，对应的，第一端子为集电极，第二端子为发射极，第三端子为栅极，即第一功率管Q1的集电极与正负母线的正极连接，其发射极与第二功率管Q2的集电极连接，第二功率管Q2的发射极与正负母线的负极连接。

可选的，本实施例中的第一功率管Q1和第二功率管Q2也可以为mos管，对应的，第一端子为漏极，第二端子为源极，第三端子为栅极，即第一功率管Q1的漏极与正负母线的正极连接，其源极与第二功率管Q2的漏极连接，第二功率管Q2的源极与正负母线的负极连接。

利用本实施例的UPS市电电池切换辅助电路可以实现市电模式下的充电功能，市电模式切换为电池模式时的升压功能，以及电池模式下的均压功能。下面通过四个实施例对具体利用本实施例的UPS市电电池切换辅助电路对电池进行充电的方法、对正负母线进行升压的方法、以及对正负母线进行均压的方法进行详细说明。

图3为本发明利用图2所述的UPS市电电池切换辅助电路对电池进行充电的方法的实施例一的流程图，图4为本发明利用图2所述的UPS市电电池切换辅助电路对电池进行充电的方法的等效电路示意图，如图3所示，本实施例的方法可以包括：

步骤301、闭合第一开关S1，同时断开第二开关S2，控制第一功率管Q1导通，控制第二功率管Q2关断，形成由正负母线、第一功率管Q1、第一电感L1以及电池电路所组成的第一充电回路H1，通过所述第一充电回路H1对所述电池电路进行充电，第一电感L1储存能量。

当UPS工作在交流模式下时，本实施例使用如图2所示的UPS市电电池切换辅助电路实现在市电模式下对电池电路进行充电，闭合第一开关S1，同时断开第二开关S2，则该UPS市电电池切换辅助电路中的第一功率管Q1、第二功率管Q2以及第一电感L1组成buck电路(降压式变换电路)，正负母线之间相互串联的第一电容C1和第二电容C2通过此buck电路对电池电路进行充电，这使得该UPS市电电池切换辅助电路作为充电器实现充电功能，其等效电路如图4所示。具体实现充电功能为，闭合第一开关S1，同时断开第二开关S2之后，首先控制第一功率管Q1导通，控制第二功率管Q2关断，形成图4所示的第一充电回路H1，其电流方向如图4中H1所示，由正母线DC+流向第一功率管Q1再流向第一电感L1，通过电池电路回到负母线DC-，由市电提供的正负母线电压DC+和DC-对电池电路进行充电，此时第一电感L1储存能量。

步骤302、当达到第一预设时间间隔，则控制所述第一功率管Q1关断，所述第二功率管Q2导通，形成由第二功率管Q2、所述第一电感L1和所述电池电路所组成的第二充电回路，所述第一电感L1释放能量，通过所述第二充电回路对所述电池电路进行充电。

其中，第一预设时间间隔可以为1μs，当达到第一预设时间间隔时，则控制第一功率管Q1关断，控制第二功率管Q2导通，形成如图4所示的第二充电回路H2，其电流方向如图4中H2所示，由第二功率管Q2流向第一电感L1再通过电池电路，此时第一电感L1释放能量，对电池电路进行充电。

其中，步骤301中控制第一功率管Q1导通，控制第二功率管Q2关断，和步骤302中控制第一功率管Q1关断，控制第二功率管Q2导通，这两种状态是在不断切换的，其切换时间间隔为第一预设时间间隔。

本实施例，通过闭合第一开关S1，同时断开第二开关S2，控制第一功率管Q1导通，控制第二功率管Q2关断，形成由正负母线、第一功率管Q1、第一电感L1以及电池电路所组成的第一充电回路H1，通过所述第一充电回路H1对所述电池电路进行充电，所述第一电感L1储存能量；当达到第一预设时间间隔，则控制所述第一功率管Q1关断，所述第二功率管Q2导通，形成由第二功率管Q2、所述第一电感L1和所述电池电路所组成的第二充电回路，所述第一电感L1释放能量，通过所述第二充电回路对所述电池电路进行充电，从而通过利用本发明UPS市电电池切换辅助电路实现在市电模式下对电池电路进行充电。

在上述图3所示实施例中，可以通过在第一功率管Q1和第二功率管Q2上分别施加控制信号以控制其导通或者关断，当所施加的控制信号的脉宽结束电平翻转时，实现该第一功率管Q1和第二功率管Q2的导通或者关断的状态转换。

图5为本发明利用图2所述的UPS市电电池切换辅助电路对正负母线进行升压的方法的实施例一的流程图，图6为本发明利用图2所述的UPS市电电池切换辅助电路对正负母线进行升压的方法的等效电路示意图，如图5所示，本实施例的方法可以包括：

步骤501、闭合所述第一开关S1，同时断开所述第二开关S2，控制所述第一功率管Q1关断，控制所述第二功率管Q2导通，形成由所述电池电路、所述第一电感L1以及所述第二功率管Q2所组成的第一升压回路，通过所述第一升压回路所述第一电感L1存储能量；

当UPS由市电供电切换为电池供电时，中间短时过程由本发明图2所述的UPS市电电池切换辅助电路对正负母线两端电压进行升压，闭合第一开关S1，同时断开第二开关S2，则该UPS市电电池切换辅助电路中的第一功率管Q1、第二功率管Q2以及第一电感L1组成boost电路，电池电路通过此boost电路给正负母线之间串联的第一电容C1和第二电容C2进行充电，从而使得该UPS市电电池切换辅助电路作为放电器实现瞬间升压功能，以维持市电供电到电池供电过程中的正负母线电压稳定，其等效电路如图6所示。具体实现升压功能为，闭合第一开关S1，同时断开第二开关S2之后，首先控制第一功率管Q1关断，控制第二功率管Q2导通，形成图6所示的第一升压回路H1，其电路方向如图6中H1所示，由电池电路的正极经过第一电感L1再流向第二功率管回到电池电路的负极，此时第一电感储存能量。

步骤502、当到达第二预设时间间隔，则控制所述第一功率管Q1导通，控制所述第二功率管Q2关断，形成由所述电池电路、所述第一电感L1、所述第一功率管Q1以及所述正负母线所组成的第二升压回路，通过所述第二升压回路所述第一电感L1释放能量对所述正负母线的两端电压进行升压。

其中，第二预设时间间隔可以为1μs，当达到第二预设时间间隔时，则控制第一功率管Q1导通，控制第二功率管Q2关断，形成如图6所示的第二升压回路H2，其电流方向如图6中H2所示，由电池电路正极通过第一电感L1流向第一功率管Q1，进而通过正母线电容C1、负母线电容C2，回到电池电路负极，此时第一电感L1通过回路H2续流释放能量，对正负母线之间的电容充电，从而实现升压。

其中，步骤501中控制第一功率管Q1关断，控制第二功率管Q2导通，和步骤502中控制第一功率管Q1导通，控制第二功率管Q2关断，这两种状态是在不断切换的，其切换时间间隔为第二预设时间间隔。

本实施例，通过闭合所述第一开关S1，同时断开所述第二开关S2，控制所述第一功率管Q1关断，控制所述第二功率管Q2导通，形成由所述电池电路、所述第一电感L1以及所述第二功率管Q2所组成的第一升压回路，通过所述第一升压回路所述第一电感L1存储能量；当到达第二预设时间间隔，则控制所述第一功率管Q1导通，控制所述第二功率管Q2关断，形成由所述电池电路、所述第一电感L1、所述第一功率管Q1以及所述正负母线所组成的第二升压回路，通过所述第二升压回路所述第一电感L1释放能量对所述正负母线的两端电压进行升压，从而通过利用本发明UPS市电电池切换辅助电路实现在市电供电切换为电池供电时对正负母线两端电压进行升压。

在上述图5所示实施例中，可以通过在第一功率管Q1和第二功率管Q2上分别施加控制信号以控制其关断或者导通，当所施加的控制信号的脉宽结束电平翻转时，实现第一功率管Q1和第二功率管Q2的关断或者导通的状态转换。

图7为本发明利用图2所述的UPS市电电池切换辅助电路对正负母线进行均压的方法的实施例一的流程图，图8为本发明利用图2所述的UPS市电电池切换辅助电路对正负母线进行均压的方法的等效电路示意图，如图7所示，本实施例的方法可以包括：

步骤701、断开所述第一开关S1，同时闭合所述第二开关S2。

当UPS工作在电池模式下时，本实施使用如图2所示的UPS市电电池切换辅助电路实现在电池模式下对正负母线进行均压，断开第一开关S1，同时闭合第二开关S2，则该UPS市电电池切换辅助电路中的第一功率管Q1、第二功率管Q2以及第一电感L1组成buck-boost电路。

步骤702、获取所述第一电容C1两端的第一电压，同时获取所述第二电容C2两端的第二电压，以及所述第一电压和所述第二电压的大小关系。

通过步骤701使得本发明UPS市电电池切换辅助电路中的第一功率管Q1、第二功率管Q2以及第一电感L1组成buck-boost电路，根据步骤702获取正负母线的电压关系通过控制脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation，简称PWM)可以实现正负母线电压不同时正负母线之间串联的第一电容C1和第二电容C2之间的能量互换，从而实现正负母线均压，其等效电路如图8所示，具体通过以下步骤实现正负母线均压。

步骤703、若所述第一电压大于所述第二电压，则控制所述第一功率管Q1导通，控制所述第二功率管Q2关断，形成由所述第一电容C1、所述第一功率管Q1以及所述第一电感L1所组成的第一均压回路，通过所述第一均压回路，所述第一电容C1释放能量，所述第一电感L1储存能量。

具体地，可以通过在第一功率管Q1和第二功率管Q2上施加控制信号以使其导通或者关断。

其中，当第一电压大于第二电压时，则控制第一功率管Q1的占空比Duty1大于第二功率管Q2的占空比Duty2，即第一功率管Q1导通时间大于第二功率管Q2导通时间，当控制第一功率管Q1导通，控制第二功率管Q2关断时，形成图8所示的第一均压回路H1，该第一均压回路H1由第一电容C1放电释放能量，其电流方向如图8中H1所示，由正母线DC+流向第一功率管Q1再通过第一电感L1，此时第一电感L1储存能量，进而通过第二开关S2回到第一电容的另一端(正负母线之间串联的电容中点)。

步骤704、当到达第三预设时间间隔，则控制所述第一功率管Q1关断，控制所述第二功率管Q2导通，形成由所述第二电容C2、所述第二功率管Q2以及所述第一电感L1所组成的第二均压回路，通过所述第二均压回路，所述第一电感L1释放能量，所述第二电容C2储存能量。

其中，第三预设时间间隔可以根据第一电容Q1的占空比Duty1和第二电容Q2的占空比Duty2获取，当达到第三预设时间间隔时(即控制信号的脉宽结束电平翻转时)，则控制第一功率管Q1关断，第二功率管Q2导通，形成如图8所示的第二均压回路H2，其电路方向如图8中H2所示，由第二电容C2的负极通过第二功率管Q2流向第一电感L1，再通过第二开关S2回到第二电容C2的正极，此时第一电感L1释放能量，对第二电容C2进行充电，从而实现第一电容C1和第二电容C2之间的能量交换，实现正负母线均压。

本实施例，通过断开所述第一开关S1，同时闭合所述第二开关S2，通过采样获取所述第一电容C1两端的第一电压，同时采样获取所述第二电容C2两端的第二电压，比较所述第一电压和所述第二电压的大小关系若所述第一电压大于所述第二电压，则控制所述第一功率管Q1导通，控制所述第二功率管Q2关断，形成由所述第一电容C1、所述第一功率管Q1以及所述第一电感L1所组成的第一均压回路，通过所述第一均压回路，所述第一电容C1释放能量，所述第一电感L1储存能量；当到达第三预设时间间隔，则控制所述第一功率管Q1关断，控制所述第二功率管Q2导通，形成由所述第二电容C2、所述第二功率管Q2以及所述第一电感L1所组成的第二均压回路，通过所述第二均压回路，所述第一电感L1释放能量，所述第二电容C2储存能量，从而通过利用本发明UPS市电电池切换辅助电路实现在电池模式下正负母线均压功能。

图9为本发明利用图2所述的UPS市电电池切换辅助电路对正负母线进行均压的方法的实施例二的流程图，图10为本发明利用图2所述的UPS市电电池切换辅助电路对正负母线进行均压的方法的实施例二的等效电路示意图，本实施在图7所述实施例的基础上，利用图2所述的UPS市电电池切换辅助电路对正负母线进行均压的方法，在步骤702还包括：

步骤901、若所述第一电压小于所述第二电压，则控制所述第一功率管Q1关断，控制所述第二功率管Q2导通，形成由所述第二电容C2、所述第一电感L1以及所述第二功率管Q2所组成的第三均压回路，通过所述第三均压回路，所述第二电容C2释放能量，所述第一电感L1储存能量。

其中，当第一电压小于所述第二电压时，则控制第一功率管Q1的占空比Duty1小于第二功率管Q2的占空比Duty2，即第一功率管Q1导通时间小于第二功率管Q2导通时间，当控制第一功率管Q1关断，控制第二功率管Q2导通时，形成图10所示的第三均压回路H3，该第三均压回路H3由第二电容C2放电释放能量，其电流方向如图10中H3所示，由第二电容C2的正极经过第二开关S2流向第一电感L1，再通过第二功率管Q2回到第二电容C2的负极。

具体地，可以通过在第一功率管Q1和第二功率管Q2上施加控制信号以使其导通或者关断。

步骤902、当达到所述第四预设时间间隔，则控制所述第一功率管Q1导通，控制所述第二功率管Q2关断，形成由所述第一电容C1、所述第一电感L1以及所述第一功率管Q1所组成的第四均压回路，通过所述第四均压回路，所述第一电感L1释放能量，所述第一电容C1储存能量。

其中，第四预设时间间隔可以根据第一电容Q1的占空比Duty1和第二电容Q2的占空比Duty2获取，当达到第四预设时间间隔时(即控制信号的脉宽结束电平翻转时)，则控制第一功率管Q1导通，第二功率管Q2关断，形成如图10所示的第四均压回路H4，其电路方向如图10中H4所示，由第一电容C1的负极(正负母线之间串联的电容中点)通过第二开关S2流向第一电感L1，再通过第一功率管Q1，回到第一电容C1的正极，此时第一电感L1续流释放能量，对第一电容C1进行充电，从而实现第一电容C1和第二电容C2之间的能量交换，实现正负母线均压。

本实施例，在图7所述实施例的基础上，通过若所述第一电压小于所述第二电压，则控制所述第一功率管Q1关断，控制所述第二功率管Q2导通，形成由所述第二电容C2、所述第一电感L1以及所述第二功率管Q2所组成的第三均压回路，通过所述第三均压回路，所述第二电容C2释放能量，所述第一电感L1储存能量；当达到所述第四预设时间间隔，则控制所述第一功率管Q1导通，控制所述第二功率管Q2关断，形成由所述第一电容C1、所述第一电感L1以及所述第一功率管Q1所组成的第四均压回路，通过所述第四均压回路，所述第一电感L1释放能量，所述第一电容C1储存能量，从而通过利用本发明UPS市电电池切换辅助电路实现在电池模式下正负母线均压功能。

上述各实施例中所涉及的本发明UPS市电电池切换辅助电路在硬件设计时需考虑以下两个方面：

(1)当本发明UPS市电电池切换辅助电路作为充电电路和均压电路使用时，硬件功率设计需满足稳定运行的要求。

(2)当本发明UPS市电电池切换辅助电路作为市电电池切换的升压电路使用时，硬件功率设计需满足短时超额功率输出的要求，维持短时工作。只需功率器件规格加大，不需要增加额外的散热成本。在市电电池切换时，本发明UPS市电电池切换辅助电路给母线电容提供能量与主升压电路共同维持母线电压的稳定，从而减少母线电容的数量。

通过上述实施例对本发明UPS市电电池切换辅助电路的电路组成，以及可以实现的各种功能进行了详细的说明，可以看出本发明UPS市电电池切换辅助电路将充电电路、母线均压电路、电池升压电路整合，通过开关切换来实现共用功率器件和电路拓扑的条件下，实现了三种功能，提高了电路的有效利用率；通过共用拓扑中器件在不同工况下实现不同功能，减少了功率器件数量，提高了电路的功率密度；在市电电池切换过程中，通过本发明UPS市电电池切换辅助电路对母线电容进行充电，能够有效的减小维持母线电压稳定的电容容值和数量，从而降低电路成本。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (6)

1.一种UPS市电电池切换辅助电路，其特征在于，包括：

相互串联的第一功率管和第二功率管，所述第一功率管的第一端子与正负母线的正极连接，所述第二功率管的第二端子与所述正负母线的负极以及电池电路的负极连接，所述第一功率管的第二端子和所述第二功率管的第一端子在第一连接点处连接；

还包括，相互串联的第一电感和第一开关，所述第一电感的一端连接在第一连接点处，另一端与所述电池电路的正极连接；

还包括第二开关，所述第二开关的一端连接在所述第一电感和所述第一开关之间，另一端连接在所述正负母线的正负极之间相互串联的第一电容和第二电容的第二连接点处。

2.根据权利要求1所述的辅助电路，其特征在于，所述第一功率管和所述第二功率管均为IGBT；所述第一端子为集电极，所述第二端子为发射极。

3.一种利用如权利要求1或2所述的UPS市电电池切换辅助电路对电池进行充电的方法，其特征在于，包括：

闭合所述第一开关，同时断开所述第二开关，控制所述第一功率管导通，控制所述第二功率管关断，形成由所述正负母线、所述第一功率管、所述第一电感以及所述电池电路所组成的第一充电回路，通过所述第一充电回路对所述电池电路进行充电，所述第一电感储存能量；

当达到第一预设时间间隔，则控制所述第一功率管关断，所述第二功率管导通，形成由所述第二功率管、所述第一电感和所述电池电路所组成的第二充电回路，所述第一电感释放能量，通过所述第二充电回路对所述电池电路进行充电。

4.一种利用如权利要求1或2所述的UPS市电电池切换辅助电路对正负母线进行升压的方法，其特征在于，包括：

闭合所述第一开关，同时断开所述第二开关，控制所述第一功率管关断，控制所述第二功率管导通，形成由所述电池电路、所述第一电感以及所述第二功率管所组成的第一升压回路，通过所述第一升压回路所述第一电感存储能量；

当到达第二预设时间间隔，则控制所述第一功率管导通，控制所述第二功率管关断，形成由所述电池电路、所述第一电感、所述第一功率管以及所述正负母线所组成的第二升压回路，通过所述第二升压回路所述第一电感释放能量对所述正负母线的两端电压进行升压。

5.一种利用如权利要求1或2所述的UPS市电电池切换辅助电路进行对正负母线进行均压的方法，其特征在于，包括：

断开所述第一开关，同时闭合所述第二开关；

获取所述第一电容两端的第一电压，同时获取所述第二电容两端的第二电压，以及所述第一电压和所述第二电压的大小关系；

若所述第一电压大于所述第二电压，则控制所述第一功率管导通，控制所述第二功率管关断，形成由所述第一电容、所述第一功率管以及所述第一电感所组成的第一均压回路，通过所述第一均压回路，所述第一电容释放能量，所述第一电感储存能量；

当到达第三预设时间间隔，则控制所述第一功率管关断，控制所述第二功率管导通，形成由所述第二电容、所述第二功率管以及所述第一电感所组成的第二均压回路，通过所述第二均压回路，所述第一电感释放能量，所述第二电容储存能量。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

若所述第一电压小于所述第二电压，则控制所述第一功率管关断，控制所述第二功率管导通，形成由所述第二电容、所述第一电感以及所述第二功率管所组成的第三均压回路，通过所述第三均压回路，所述第二电容释放能量，所述第一电感储存能量；

当到达所述第四预设时间间隔，则控制所述第一功率管导通，控制所述第二功率管关断，形成由所述第一电容、所述第一电感以及所述第一功率管所组成的第四均压回路，通过所述第四均压回路，所述第一电感释放能量，所述第一电容储存能量。