CN105490368A - 一种ups的辅助电源冗余式供电电路和启停控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种UPS的辅助电源冗余式供电电路和启停控制系统，应用于交流不间断供电领域。其中，通过冗余供电式辅助电源对UPS内部电路进行供电，可以很好地防止在蓄电池单一供电时由于电池失效而导致的无法启动UPS的情况。另外，还通过所述启停控制系统实现由单个开关按钮控制UPS的冷启动、开机和关机等功能，解决了现有UPS中设置多个按钮而导致操作复杂、成本较高等问题，并且能够保证在UPS关机后蓄电池与所述辅助电源断开连接，避免出现在UPS关机后蓄电池还处于放电状态而影响其寿命的情况。

Description

一种UPS的辅助电源冗余式供电电路和启停控制系统
技术领域
本发明涉及交流不间断供电领域，特别是涉及一种UPS的辅助电源冗余式供电电路和启停控制系统。
背景技术
UPS(英文全称：UninterruptiblePowerSupply，中文名称：不间断电源)作为一种交流后备电源，一般由整流单元、逆变单元、升压单元、控制单元、电池充电单元、旁路转换开关、输入输出滤波单元及蓄电池组等部分组成。当市电输入正常时，UPS就将市电通过整流、逆变电路变换为稳定交流电压供负载使用，同时对电池的进行浮充充电；当市电不正常时，UPS就将电池中储存的电能通过直流升压并逆变转换为恒压、恒频的交流电给负载供电。而当UPS出现过载、过温等异常现象时，就会将负载从逆变端切换到旁路端，确保负载端不掉电。
UPS通常设置有专门的辅助电源来为UPS的各个单元中的有源器件进行供电，稳定可靠的辅助电源是UPS正常工作的前提。然而，在辅助电源的供电方式上，目前还存在以下几点不足：一是有些内置电池式的中小功率UPS的辅助电源通常仅由UPS内部的蓄电池供电，这样往往会导致电池失效后UPS无法开机的情况；二是现有的UPS内部蓄电池和辅助电源之间没有设置控制开关，在UPS关机停止运行或处于闲置状态时，UPS内部的蓄电池将长期处于放电状态而严重影响其寿命。
同时，现有UPS往往设有“冷启动”和“开/关机”两个按键，操作复杂，不够人性化，同时也增加制造成本。
因此，针对上述不足，有必要对现有技术作进一步地改进。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种UPS的辅助电源冗余式供电电路和启停控制系统。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供以下技术方案：
一种UPS的辅助电源冗余式供电电路，包括：第一供电单元电路，接入蓄电池并控制蓄电池对辅助电源供电；第二供电单元电路，对市电进行转换后给辅助电源供电。其中，第一供电单元电路和第二供电单元电路共同并联连接到辅助电源的输入端，且在第一供电单元电路中还包括一个用于控制第一供电单元电路与辅助电源之间连接的控制开关。
优选地，第二供电单元电路包括充电器和第一单向导电元件，其中，充电器的输入接市电，充电器的输出接辅助电源的输入端，第一单向导电元件串联在充电器与辅助电源正极输入端之间，适于电流由充电器至辅助电源单向流通，在市电正常时由充电器将市电转换为直流电，对辅助电源供电，以及市电正常时由充电器为UPS中的蓄电池充电。
优选地，第一供电单元电路还包括第二单向导电元件，其中，第二单向导电元件适于电流由蓄电池至辅助电源单向流通，控制开关和第二单向导电元件依次串联连接在蓄电池和辅助电源正极输入端，在控制开关导通时由蓄电池对辅助电源供电。
另外，本发明还提供了一种UPS，包括上述任一所述的UPS的辅助电源冗余式供电电路。
另外，本发明还提供了一种UPS的启停控制系统，包括辅助电源和蓄电池，还包括：第一供电单元电路，接入蓄电池并控制蓄电池对辅助电源供电，蓄电池并联连接在辅助电源输入端上，还包括一控制开关，所述控制开关串联连接在蓄电池正极和辅助电源正极输入端连线上，适于在控制开关导通时由蓄电池对辅助电源供电；开关触发检测电路，输入连接在控制开关上，输出连接在控制器上，在检测到有开关操作时向控制器输出一控制信号；继电器，包括电源端、开关端和控制开关端开闭的控制端，开关端连接蓄电池正极与辅助电源正极输入端，适于独立控制蓄电池正极与辅助电源正极输入端的通断连接，电源端连接在辅助电源的一路输出上；控制器，至少连接继电器的控制端，至少在第一时间检测到开关触发检测电路输出的控制信号时启动UPS工作并控制继电器的开关端导通，以及在第二时间检测到检测开关触发检测电路输出的控制信号时停止UPS工作并控制继电器的开关端断开。
优选地，第一供电单元电路还包括第二单向导电元件，适于电流由蓄电池至辅助电源之间做单向流通的串联连接在蓄电池正极和辅助电源正极输入端之间，第一供电单元电路至少在控制开关导通时由蓄电池对辅助电源供电。
优选地，还包括：第二供电单元电路，输入接市电，对市电进行转换后给辅助电源供电。
优选地，第二供电单元电路包括充电器和第一单向导电元件，其中，充电器的输入接市电，充电器的输出接辅助电源的输入端，第一单向导电元件适于电流由充电器至辅助电源单向流通的串联在充电器与辅助电源正极输入端之间，且在市电正常时由充电器将市电转换为直流电，对辅助电源供电，以及市电正常时由充电器为UPS中的蓄电池充电。
优选地，所述开关触发检测电路包括一光电耦合器，光电耦合器的输入部分通过一电阻连接在控制开关上，光电耦合器的输出部分至少连接于控制器。
另外，本发明还提供了一种UPS，包括上述任一所述的UPS的启停控制系统。
如上所述，本发明很好解决了现有技术中仅由蓄电池为辅助电源供电，以及UPS关机后蓄电池还处于放电状态而影响其寿命的问题，创造性地实现了一键多能(即一个按键具有多个功能：冷启动、开机和关机)。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具有高度产业利用价值。
附图说明
图1显示为一种UPS的辅助电源冗余式供电电路原理框图。
图2显示为一种通过单按键来对UPS的开/关机状态进行控制的电路原理框图。
图3显示为实施2中通过单按键来对UPS的开/关机状态进行控制的电路原理图。
元件标号说明
10第一供电单元电路
101控制开关
20第二供电单元电路
30辅助电源
40开关触发检测电路
50继电器
60控制器
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
实施例1
请参见图1，为一种UPS的辅助电源冗余式供电电路原理框图。该冗余供电式辅助电源供电电路包括第一供电单元电路和第二供电单元电路。其中，第一供电单元电路接入蓄电池并控制蓄电池对辅助电源供电；第二供电单元电路对市电进行转换后给辅助电源供电。第一供电单元电路和第二供电单元电路共同并联连接到辅助电源的输入端，且在第一供电单元电路中还包括一个用于控制第一供电单元电路与辅助电源之间连接的控制开关。
通过上述实施例1中的方案，增加了接入市电来对辅助电源供电，并在第一供电单元电路的蓄电池和辅助电源之间增加控制开关，来控制是否由蓄电池对辅助电源供电，在市电正常时通过第二供电单元电路接入市电对辅助电源供电，此时如果同时接入蓄电池，那么蓄电池处于浮充状态，如果市电故障则可以将控制开关导通来由蓄电池供电。因此，通过第二供电单元电路和对第一供电单元电路的改进来很好地解决了在蓄电池对辅助电源单一供电情况下由于蓄电池失效而导致辅助电源失去供电源的问题。
在具体实施中，第二供电单元电路包括充电器和第一单向导电元件，其中，充电器的输入接市电，充电器的输出接辅助电源的输入端，第一单向导电元件串联在充电器与辅助电源正极输入端之间，适于电流由充电器至辅助电源单向流通，且在市电正常时由充电器将市电转换为直流电，对辅助电源供电，以及市电正常时由充电器为UPS中的蓄电池充电。
具体地，第一单向导电元件可以为二极管：这里采用第一单向导电元件是为了防止在市电出现故障时其它电路对充电器造成损坏，例如第一供电单元电路。
在具体实施中，第一供电单元电路还可以包括第二单向导电元件，其中，第二单向导电元件适于电流由蓄电池至辅助电源单向流通，控制开关和第二单向导电元件依次串联连接在蓄电池和辅助电源正极输入端，在控制开关导通时由蓄电池对辅助电源供电。
具体地，第二单向导电元件可以为二极管。
在具体实施中，可以将上述实施例1中的技术方案应到现有的UPS，从而构成一种新的UPS产品。
实施例2
请参见图2，为一种通过单按键来对UPS的开/关机状态进行控制的电路原理框图，该电路可以包括辅助电源、蓄电池、第一供电单元电路、开关触发检测电路、继电器和控制器，其中，第一供电单元电路接入蓄电池并控制蓄电池对辅助电源供电，蓄电池并联连接在辅助电源输入端上，还包括一控制开关，所述控制开关串联连接在蓄电池正极和辅助电源正极输入端连线上，适于在控制开关导通时由蓄电池对辅助电源供电；开关触发检测电路输入连接在控制开关上，输出连接在控制器上，在检测到有控制开关操作时向控制器输出一控制信号；继电器包括电源端、开关端和控制开关端开闭的控制端，开关端连接蓄电池正极与辅助电源正极输入端，适于独立控制蓄电池正极与辅助电源正极输入端的通断连接，电源端连接在辅助电源的一路输出上；控制器至少连接继电器的控制端，至少在第一时间检测到开关触发检测电路输出的控制信号时启动UPS工作并控制继电器的开关端导通，以及在第二时间检测到检测开关触发检测电路输出的控制信号时停止UPS工作并控制继电器的开关端断开。
通过上述方案可以解决现有UPS内部蓄电池和辅助电源之间没有设置控制开关从而导致在UPS关机停止运行或处于闲置状态时UPS内部的蓄电池将长期处于放电状态而严重影响其寿命的问题。并且本实施例中的技术方案可以在只有一个开关按键的情况下实现对UPS的开/关机状态的控制，只要通过触发一下按键(即控制开关)，就可以实现UPS的冷启动，并自动启动UPS工作；另外，在对UPS关机时(也是触发相同的控制开关)，可以同时自动地断开蓄电池和辅助电源之间的连接，显然本实施例2的方案更加智能，操作更加简便。
在具体实施中，上述实施例2的方案还可以包括第二供电单元电路，其输入接市电，对市电进行转换后给辅助电源供电。
具体地，第二供电单元电路包括充电器和第一单向导电元件，其中，充电器的输入接市电，充电器的输出接辅助电源的输入端，第一单向导电元件串联在充电器与辅助电源正极输入端之间，适于电流由充电器至辅助电源单向流通，在市电正常时由充电器将市电转换为直流电，对辅助电源供电，以及市电正常时由充电器为UPS中的蓄电池充电。
应当理解，第一供电单元电路和第二供电单元电路同样可以采用实施例1中的方案或者优选方案，为避免重复，这里不再赘述。
在具体实施中，开关触发检测电路可以包括一光电耦合器，光电耦合器的输入部分通过一电阻连接在控制开关上，光电耦合器的输出部分至少连接于控制器。
同样地，可以将上述实施例2中的方案应用到现有UPS中，其中，蓄电池、辅助电源及控制器都可以采用现有UPS中的这些器件，只需要按照实施例2中的方案来增加第一供电单元电路、继电器及开关触发检测电路和第二供电单元电路等，并将上述控制器的控制原理通过程序的方式增加到现有控制器中即可。
仅作为举例地，下面通过实施例2的一种具体实施方式来对本发明的原理做进一步地阐述说明。
请参见图3，为实施2中通过单按键来对UPS的开/关机状态进行控制的具体电路原理图，如图所示，该电路可以包括蓄电池、辅助电源、充电器、继电器、光电耦合器、控制开关(即“冷启动/开机/关机”按键K)、三极管、二极管D1、二极管D2、电阻R1以及电阻R2，其中，辅助电源输出两路直流电压(例如，V15和V24)，V24为继电器供电，V15为UPS其它单元供电，充电器输入为市电，输出为直流电压，直流电压的正端接二极管D1的阳极；继电器的线圈经过三极管和电阻R1后接辅助电源输出的直流电压V24；“冷启动/开机/关机”按键K为非自锁按键，具备“冷启动”、“开机”及“关机”三重功能，其一端接蓄电池的正极，另一端接二极管D2的阳极和电阻R2的一端；R2的另一端接光电耦合器的1脚；蓄电池的正极接“冷启动/开机/关机”按键K的一端和继电器的一个触点；继电器的另一个触点与二极管D1、D2的阴极相连后接辅助电源正极输入端；充电器输出电压Vdc的负极与蓄电池的负极及辅助电源输入负极相连；辅助电源输出电压V15的负极与光电耦合器的3脚相连，光电耦合器的4脚输出信号接入UPS的控制器，三极管的基极控制信号来自UPS的控制器。
前述图3中电路的工作过程可以为：
1、UPS上电
(1)市电正常的情况
充电器工作—>D1导通—>D2截止—>辅助电源工作—>V15、V24电压正常。
(2)市电异常由电池冷启动的情况
按住“冷启动/开机/关机”按键K—>D2导通—>D1截止—>辅助电源工作—>V15、V24电压正常。
2、开机
UPS在上电后且处于关机状态的前提下，开机操作有效。
(1)市电正常的情况
按下“冷启动/开机/关机”按键K—>光藕输出的“开/关机控制信号”由高变低—>UPS控制器判断为有效开机信号，启动UPS工作，并输出有效“继电器控制信号”—>继电器吸合—>电池处于浮充状态。
(2)市电异常的情况
在冷启动的同时完成开机操作，过程如下：
按下“冷启动/开机/关机”按键K—>D2导通—>D1截止—>辅助电源工作—>V15、V24电压正常—>光藕输出的“开/关机控制信号”由高变低—>UPS控制器判断为有效开机信号，启动UPS工作，并输出有效“继电器控制信号”—>继电器吸合—>D2截止。
3、关机
UPS在上电后且处于开机状态的前提下，关机操作有效。
按下“冷启动/开机/关机”按键K—>光藕输出的“开/关机控制信号”由高变低—>UPS控制器判断为有效关机信号，停止UPS工作，并输出无效“继电器控制信号”—>继电器断开—>电池处于断开状态。
4、UPS运行过程中，市电变为异常或充电器故障
此时，充电器输出异常，D1截止，由于继电器处于吸合状态，电池通过继电器向辅助电源供电。
5、UPS运行过程中，出现严重故障
此种情况下，UPS中的控制器可以输出无效“继电器控制信号”—>继电器断开—>电池处于断开状态。
从上述图3中电路的工作工程描述中可以看出，本发明很好解决了现有技术中仅由蓄电池为辅助电源供电，以及UPS关机后蓄电池还处于放电状态而影响其寿命的问题，创造性地实现了一键多能(即一个按键具有多个功能：冷启动、开机和关机)。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种UPS的辅助电源冗余式供电电路，其特征在于，包括：
第一供电单元电路，接入蓄电池并控制蓄电池对辅助电源供电；
第二供电单元电路，对市电进行转换后给辅助电源供电；
其中，第一供电单元电路和第二供电单元电路共同并联连接到辅助电源的输入端，且在第一供电单元电路中还包括一个用于控制第一供电单元电路与辅助电源之间连接的控制开关。
2.根据权利要求1所述的UPS的辅助电源冗余式供电电路，其特征在于，第二供电单元电路包括充电器和第一单向导电元件，其中，充电器的输入接市电，充电器的输出接辅助电源的输入端，第一单向导电元件串联在充电器与辅助电源正极输入端之间，适于电流由充电器至辅助电源单向流通，且在市电正常时由充电器将市电转换为直流电，对辅助电源供电，以及市电正常时由充电器为UPS中的蓄电池充电。
3.根据权利要求1所述的UPS的辅助电源冗余式供电电路，其特征在于，第一供电单元电路还包括第二单向导电元件，其中，第二单向导电元件适于电流由蓄电池至辅助电源单向导通，控制开关和第二单向导电元件依次串联连接在蓄电池和辅助电源正极输入端，在控制开关导通时由蓄电池对辅助电源供电。
4.一种UPS，其特征在于，包括上述任一权利要求所述的冗余供电式辅助电源供电电路。
5.一种UPS的启停控制系统，包括辅助电源和蓄电池，其特征在于，还包括：
第一供电单元电路，接入蓄电池并控制蓄电池对辅助电源供电，蓄电池并联连接在辅助电源输入端上，还包括一控制开关，所述控制开关串联连接在蓄电池正极和辅助电源正极输入端连线上，适于在控制开关导通时由蓄电池对辅助电源供电；
开关触发检测电路，输入连接在控制开关上，输出连接在控制器上，在检测到有开关操作时向控制器输出一控制信号；
继电器，包括电源端、开关端和控制开关端开闭的控制端，开关端连接蓄电池正极与辅助电源正极输入端，适于独立控制蓄电池正极与辅助电源正极输入端的通断连接，电源端连接在辅助电源的一路输出上；
控制器，至少连接继电器的控制端，至少在第一时间检测到开关触发检测电路输出的控制信号时启动UPS工作并控制继电器的开关端导通，以及在第二时间检测到开关触发检测电路输出的控制信号时停止UPS工作并控制继电器的开关端断开。
6.根据权利要求5所述的UPS的启停控制系统，其特征在于，第一供电单元电路还包括第二单向导电元件，与控制开关串联连接在蓄电池正极和辅助电源正极输入端之间，适于电流由蓄电池至辅助电源之间单向流通，第一供电单元电路至少在控制开关导通时由蓄电池对辅助电源供电。
7.根据权利要求5所述的UPS的启停控制系统，其特征在于，还包括：
第二供电单元电路，输入接市电，对市电进行转换后给辅助电源供电。
8.根据权利要求7所述的UPS的启停控制系统，其特征在于，第二供电单元电路包括充电器和第一单向导电元件，其中，充电器的输入接市电，充电器的输出接辅助电源的输入端，第一单向导电元件串联在充电器与辅助电源正极输入端之间，适于电流由充电器至辅助电源单向流通，在市电正常时由充电器将市电转换为直流电，对辅助电源供电，以及市电正常时由充电器为UPS中的蓄电池充电。
9.根据权利要求5所述的UPS的启停控制系统，其特征在于，所述开关触发检测电路包括一光电耦合器，光电耦合器的输入部分通过一电阻连接在控制开关上，光电耦合器的输出部分至少连接于控制器。
10.一种UPS，其特征在于，包括上述任一权利要求所述的UPS的启停控制系统。
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