CN106961153A - 一种ups交流并联控制电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种能够实现UPS交流并联功能的控制电路，它是由七路静态开关总线电路和两路CAN总线电路组合而成，各电路通过实现主机状态信号、逆变电压相位同步、载波同步、触发同步、系统故障同步、市电转电池同步、电池转市电同步、数据CAN通信、并机CAN通信功能，共同实现UPS交流并联控制。本发明的有益效果：可以实现模块化UPS各模块之间输出同步和状态同步功能；同时UPS内部模块之间数据通信与外部数据通信分为两路CAN电路设计，增强系统稳定性；同时增加电路抗干扰设计，抗干扰能力强，数据真实有效性高。

Description

一种UPS交流并联控制电路

技术领域

本发明涉及不间断电源技术领域，具体来说是一种UPS交流并联控制电路设计，尤其涉及模块化UPS内部各模块之间交流并联控制电路以及整机之间交流并联控制电路。

背景技术

目前，模块化UPS通常是由旁路模块、监控模块以及多个功率模块并联组成，模块之间通过交流并联控制电路，使输出保持同相位、同频率，模块化UPS功率模块一般都是采用双DSP控制，分别控制整流电路和逆变电路，如何合理的设计交流并联控制电路，使各模块之间能够实时通信、快速同步响应，是目前模块化UPS设计的一个关键难点；同时模块化UPS内部模块多，通信数据多，对电路的信号抗干扰性要求高。模块化UPS都要求支持热插拔技术，当模块热插、热拔的瞬间产生干扰，可能会使模块内部交流并联控制电路因干扰导致芯片损坏，而且还会干扰到处于总线上的其他模块上，导致机器故障，稳定性下降。

交流并联控制电路设计如何避免这些干扰，对交流并联控制电路的设计又提出了更高的要求。

发明内容

本发明的目的是要提供一种应用于模块化UPS的交流并联控制电路设计，该电路不仅实现了模块化UPS输出同步所需信号的交流并联控制功能，同时在电路中增加抗干扰设计，有效的消除并机信号干扰，避免系统故障，大大提升系统的稳定性。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种UPS交流并联控制电路，其特征在于包括七路静态开关总线电路和两路CAN总线电路，共同实现模块化UPS并机控制功能；

所述静态开关总线电路，包括DSP芯片的GPIO 1(数据发送端)与双向电压电平转换芯片U1的21脚相连，通过U1将DSP发出的幅值为3.3V的信号转换为+5.0V的信号，并从U1的3脚输出，电平的提升，提高信号的抗干扰性和传输距离；U1的23脚和24脚同时接+3.3V，给U1的B侧供给+3.3V电源；C1连接在+3.3V与地之间，起到稳压滤波作用；U1的1脚接+5.0V，给U1的A侧供给+5.0V电源；C2连接在+5.0V与地之间，起到稳压滤波作用；U1的22脚（/OE）与GPIO 3相连，用作可控复位信号；R1连接在U1的2脚(DIR)与地之间，将2脚置低，表示当22脚置低时，数据是从U1的B侧向A侧传输；限流电阻R3一端与U1的3脚相连，另一端与二极管D2的输入端相连；二极管D2起到单向导通直流电作用；滤波电感L1和L2串联一起，一端与D2的输出端相连，另一端总线的Signal 01相连，起到抗干扰作用；总线Signal 01与其他模块的总线Signal 01相连，实现模块间通信；电容C3连接在D2输出端与地之间，与R3组成RC电路衰减高频信号，起到滤波作用；电阻R2连接在D2输出端与地之间，与R3组成分压电路；二极管D1连接在D2输出端与地之间，起到电压钳位；二极管D3一端与二极管D2输出端连接，另一端与电阻R4相连，起到单向导通直流电作用；限流电阻R4一端与D3的输出相连，另一端与非门U2_A的2个输入端相连；电容C4连接在U2_A输入端与地之间，与R4组成RC电路衰减高频信号，起到滤波作用；电阻R5连接在U2_A输入端与地之间，与R4组成分压电路；与非门U2_A的输出和与非门U2_B的输入串联在一起，起到抗干扰作用；电容C5连接在与非门U2_B的输出端与地之间，起到滤波作用；DSP芯片的GPIO 2(数据接收端)与与非门U2_B的输出端相连，接收总线上其他模块发出的信号；

所述CAN总线电路，包括DSP芯片的GPIO 19（CANA TXD）发送口，经过非门U8_A和非门U8_B串联滤波电路，与CAN芯片U9的1脚相连，构成数据的发送端；U9的3脚接+5V电压，2脚接GND，给CAN芯片供电；U9的5脚通过电阻R101接地；8脚通过电阻R100接地；电阻R102一端与U9的7脚相连，另一端与滤波电感L101相连；电阻R103一端与U9的6脚相连，另一端与滤波电感L102相连；电阻R104的一端与R102和L101的共端相连，另一端与R103和L102的共端相连；滤波电感L101的另一端与CAN总线的CAN_H相连; 滤波电感L102的另一端与CAN总线的CAN_L相连，CAN_H和CAN_L共同组成CAN总线信号；非门U8_C和非门U8_D串联滤波电路的输入端与U9的4脚相连，另一端与DSP芯片的GPIO 18（CANA RXD）接收口相连。

本发明与现有技术相比，本发明的有益效果：可以实现模块化UPS各模块之间输出同步和状态同步功能；同时UPS内部模块之间数据通信与外部数据通信分为两路CAN电路设计，增强系统稳定性；同时增加电路抗干扰设计，抗干扰能力强，数据真实有效性高。

附图说明

图1是本发明中静态开关总线电路原理图。

图2是本发明中CAN总线电路原理图。

图3是本发明中UPS交流并联控制电路实施例示意图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，本实施例中，DSP的GPIO 1发送一个+3.3V的高电平信号，经过电压电平转换芯片U1后，输出+5.0V的高电平信号，经过限流电阻R3、二极管D2、滤波电感L1、L2，将总线上Signal 01置高电平，同理，当GPIO 1发送低电平时，总线上Signal 01置低电平，从而实现向其他模块发送信号；当Signal 01接收到其他模块的高电平时，经过滤波电感L2、L1、二极管D3、限流电阻R4、与非门U2_A、与非门U2_B,到达DSP的GPIO 2，使DSP接收到高电平，同理，当Signal 01接收到低电平时，DSP会接收到低电平信号，从而实现接收其他模块发送的信号，在图1中，电阻R3与电容C3组成的RC滤波电路，可以有效的消减GPIO 1发送的信号中的干扰；滤波电感L1和L2、电阻R4与电容C4组成的RC滤波电路、电容C5滤波、与非门U2_A与与非门U2_B串联，可以有效的消减接收到的信息中的干扰。

如图2所示，本实施例提供的DSP的GPIO19数据通过非门U8_A和非门U8_B串联组成的滤波电路后，传送到CAN芯片U9的1脚，然后通过U9的6脚和7脚输出一个CAN信号，再分别经过限流电阻R102和R103、滤波电感L101和L102,到达CAN总线上，与其他模块通信，完成CAN数据发送功能；其他模块发送到数据总线上的数据，经过滤波电感L1和L2，限流电阻R102和R103，输入到CAN芯片的6脚和7脚，然后通过U9的4脚输出，经过非门U8_A和非门U8_B串联组成的滤波电路后，传送到DSP的GPIO18接收口，完成CAN数据的接收。

如图3所示，图解说明本发明的一个实施例，功率模块1的INV DSP芯片（1）的GPIO19脚发送数据通过模块1的并机CAN总线电路（3）到达端子（12）上，端子（12）和端子（14）通过总线（13）连接，模块2的并机CAN总线电路（15）接收到总线（13）数据，输出到功率模块2的INV DSP（24）的GPIO18脚，完成模块1到模块2的并机信号发送；功率模块2的INVDSP芯片（24）的GPIO19脚发送数据通过模块1的并机CAN总线电路（15）到达端子（14）上，数据经过总线（13）连接到达端子（12），再到模块1的并机CAN总线电路（3）接收端，然后输出到功率模块1的INV DSP（1）的GPIO18脚，完成模块1接收模块2的数据，实现并机CAN通信，完成模块外部并机数据通信，同理，通过功率模块1的PFC DSP（2）、模块1的数据CAN总线电路（11）、端子（12）、总线（13）、端子（14）、模块2的数据CAN总线电路（23）、功率模块2的PFC DSP（25）组成另一路CAN通信电路，实现数据CAN通信，完成模块内部并机数据通信，功率模块1的INV DSP芯片（1）的GPIO1脚发送同步信号，经过功率模块1的第一路静态开关总线电路（4）传输到端子（12），经过总线（13）到功率模块2的端子（14）传输到功率模块2的第一路静态开关总线路（16）输入端子，然后输出到功率模块2的INV DSP芯片（24）的接收口GPIO2脚，完成同步信号的发送；功率模块2的INV DSP芯片（24）的GPIO1脚发送同步信号，经过功率模块2的第一路静态开关总线电路（16）传输到端子（14），经过总线（13）到功率模块1的端子（12）传输到功率模块1的第一路静态开关总线路（4）输入端子，然后输出到功率模块1的INVDSP芯片（1）的接收口GPIO2脚，完成同步信号的接收；构成第一路同步信号通信电路，实现上电瞬间，主从机竞争功能，同理，由功率模块1的INV DSP芯片（1）的 GPIO3和GPIO4、功率模块1的第二路静态开关总线电路（5）、端子（12）、总线（13）、端子（14）、功率模块2的第二路静态开关总线电路（17）、功率模块2的INV DSP芯片（24）的GPIO3和GPIO4共同构成了第二路同步信号通信电路，实现逆变电压相位同步功能。由功率模块1的INV DSP芯片（1）的 GPIO5和GPIO6、功率模块1的第三路静态开关总线电路（6）、端子（12）、总线（13）、端子（14）、功率模块2的第三路静态开关总线电路（18）、功率模块2的INV DSP芯片（24）的GPIO5和GPIO6共同构成了第三路同步信号通信电路，实现主、从机PWM载波相位功能同步功能。由功率模块1的INV DSP芯片（1）的 GPIO7和GPIO8、功率模块1的第四路静态开关总线电路（7）、端子（12）、总线（13）、端子（14）、功率模块2的第四路静态开关总线电路（19）、功率模块2的INVDSP芯片（24）的GPIO7和GPIO8共同构成了第四路同步信号通信电路，实现旁路转逆变、逆变转旁路动作切换触发同步功能。由功率模块1的INV DSP芯片（1）的 GPIO9和GPIO10、功率模块1的第五路静态开关总线电路（8）、端子（12）、总线（13）、端子（14）、功率模块2的第五路静态开关总线电路（20）、功率模块12的INV DSP芯片（24）的GPIO9和GPIO10共同构成了第五路同步信号通信电路，实现系统重要故障同步触发功能。由功率模块1的PFC DSP芯片（2）的GPIO11和GPIO12、功率模块1的第六路静态开关总线电路（9）、端子（12）、总线（13）、端子（14）、功率模块2的第六路静态开关总线电路（21）、功率模块2的PFC DSP芯片（25）的GPIO11和GPIO12共同构成了第六路同步信号通信电路，实现市电模式转电池模式同步触发功能，由功率模块1的PFC DSP芯片（2）的 GPIO13和GPIO14、功率模块1的第七路静态开关总线电路（10）、端子（12）、总线（13）、端子（14）、功率模块2的第七路静态开关总线电路（22）、功率模块2的PFC DSP芯片（25）的GPIO13和GPIO14共同构成了第七路同步信号通信电路，实现电池模式转市电模式同步触发功能。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种UPS交流并联控制电路，其特征在于包括七路静态开关总线电路和两路CAN总线电路，共同实现模块化UPS并机控制功能；

所述静态开关总线电路，包括DSP芯片的GPIO 1(数据发送端)与双向电压电平转换芯片U1的21脚相连，通过U1将DSP发出的幅值为3.3V的信号转换为+5.0V的信号，并从U1的3脚输出，电平的提升，提高信号的抗干扰性和传输距离；U1的23脚和24脚同时接+3.3V，给U1的B侧供给+3.3V电源；C1连接在+3.3V与地之间，起到稳压滤波作用；U1的1脚接+5.0V，给U1的A侧供给+5.0V电源；C2连接在+5.0V与地之间，起到稳压滤波作用；U1的22脚（/OE）与GPIO 3相连，用作可控复位信号；R1连接在U1的2脚(DIR)与地之间，将2脚置低，表示当22脚置低时，数据是从U1的B侧向A侧传输；限流电阻R3一端与U1的3脚相连，另一端与二极管D2的输入端相连；二极管D2起到单向导通直流电作用；滤波电感L1和L2串联一起，一端与D2的输出端相连，另一端总线的Signal 01相连，起到抗干扰作用；总线Signal 01与其他模块的总线Signal 01相连，实现模块间通信；电容C3连接在D2输出端与地之间，与R3组成RC电路衰减高频信号，起到滤波作用；电阻R2连接在D2输出端与地之间，与R3组成分压电路；二极管D1连接在D2输出端与地之间，起到电压钳位；二极管D3一端与二极管D2输出端连接，另一端与电阻R4相连，起到单向导通直流电作用；限流电阻R4一端与D3的输出相连，另一端与非门U2_A的2个输入端相连；电容C4连接在U2_A输入端与地之间，与R4组成RC电路衰减高频信号，起到滤波作用；电阻R5连接在U2_A输入端与地之间，与R4组成分压电路；与非门U2_A的输出和与非门U2_B的输入串联在一起，起到抗干扰作用；电容C5连接在与非门U2_B的输出端与地之间，起到滤波作用；DSP芯片的GPIO 2(数据接收端)与与非门U2_B的输出端相连，接收总线上其他模块发出的信号；

所述CAN总线电路，包括DSP芯片的GPIO 19（CANA TXD）发送口，经过非门U8_A和非门U8_B串联滤波电路，与CAN芯片U9的1脚相连，构成数据的发送端；U9的3脚接+5V电压，2脚接GND，给CAN芯片供电；U9的5脚通过电阻R101接地；8脚通过电阻R100接地；电阻R102一端与U9的7脚相连，另一端与滤波电感L101相连；电阻R103一端与U9的6脚相连，另一端与滤波电感L102相连；电阻R104的一端与R102和L101的共端相连，另一端与R103和L102的共端相连；滤波电感L101的另一端与CAN总线的CAN_H相连; 滤波电感L102的另一端与CAN总线的CAN_L相连，CAN_H和CAN_L共同组成CAN总线信号；非门U8_C和非门U8_D串联滤波电路的输入端与U9的4脚相连，另一端与DSP芯片的GPIO 18（CANA RXD）接收口相连。