CN108321923B - 一种ups充电器输出负载交直流混合检测电路 - Google Patents

一种ups充电器输出负载交直流混合检测电路 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种UPS充电器输出负载交直流混合检测电路，包括交流检测电路、直流检测电路、交直流切换电路；交流检测电路包括二极管整流单元，二极管整流单元输出端连接滤波单元输入端，滤波单元输出端连接H桥逆变电路输入端，H桥逆变电路输出端连接交直流切换电路输入端；直流检测电路包括二极管整流单元，二极管整流单元输出端连接滤波单元输入端，滤波单元输出端连接稳压单元输入端，稳压单元输出端连接交直流切换电路输入端；交直流切换电路输出端连接UPS充电器输出负载。本发明提供的UPS充电器输出负载交直流混合检测电路克服了现有技术的不足，通过交直流混合测量的方式，能够消除分布电容对测量的影响，得出准确的负载值。

Description

一种UPS充电器输出负载交直流混合检测电路
技术领域
本发明涉及一种UPS充电器输出负载交直流混合检测电路，属于电路技术领域。
背景技术
UPS是不间断电源的英文简称，用于对重要的电力设备在出现电网失电状况下的供电，其原理是：正常状态下，通过充电器将网上的交流电整流成为直流电，给后侧的蓄电池及逆变器供直流电；在电网事故状态下，由蓄电池经逆变器向后侧负载供电。在有些应用场合，充电器后面还带有直流负载。
使用时，UPS是将蓄电池(多为铅酸免维护蓄电池)与主机相连接，通过主机逆变器等模块电路将直流电转换成市电，主要用于给单台计算机、计算机网络系统或其它电力电子设备，如电磁阀、压力变送器等，提供稳定、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就是一台交流市电稳压器，同时它还向蓄电池充电；当市电中断(事故停电)时，UPS立即将电池的直流电能，通过逆变器的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充电器输出负载主要为蓄电池，在某些场合还有直流电机、照明设备等其他负载，总体上呈现阻容性质。对负载组成的检测有助于UPS调整充电策略，及时进行保护。对负载组成的检测，传统方式是通过直流电压注入，采集直流电流，计算负载电阻的大小。该方法在线路分布电容大的情况下测出的电阻值偏小，对应的措施可以加长注入直流信号的时间，但由于现场情况各不相同，时间难以掌握，测出值的真实度也无法确定。
发明内容
本发明要解决的技术问题是如何对UPS充电器输出负载进行准确地检测。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供一种UPS充电器输出负载交直流混合检测电路，其特征在于：包括交流检测电路、直流检测电路、交直流切换电路；
所述交流检测电路包括二极管整流单元，二极管整流单元输出端连接滤波单元输入端，滤波单元输出端连接H桥逆变电路输入端，H桥逆变电路输出端连接交直流切换电路输入端；
所述直流检测电路包括二极管整流单元，二极管整流单元输出端连接滤波单元输入端，滤波单元输出端连接稳压单元输入端，稳压单元输出端连接交直流切换电路输入端；
所述交直流切换电路输出端连接UPS充电器输出负载。
优选地，所述交流检测电路通过二极管整流单元对输入交流电整流，经过滤波单元滤波，再经过H桥逆变电路变换为交流电压信号，交流电压信号送入所述交直流切换电路。
优选地，所述直流检测电路通过二极管整流单元对输入交流电整流，经过滤波单元滤波，再经稳压单元转换为直流电压信号，直流电压信号送入所述交直流切换电路。
优选地，所述直流切换电路对交流检测电路、直流检测电路输入的交流电压信号、直流电压信号进行通道选择，在UPS充电器不输出时控制交流电压信号输出，在UPS充电器输出时控制直流电压信号输出。
优选地，通过给UPS充电器输出负载注入交流电压信号或直流电压信号，检测产生的电流信号，计算得到UPS充电器输出负载的阻抗值。
更优选地，还包括用于采集所述电流信号的霍尔元件，霍尔元件、信号调理电路、AD转换电路、MCU依次连接。
优选地，所述直流切换电路连接控制单元，控制单元连接UPS充电器，控制单元根据UPS充电器是否输出，决定当前是由交流电压信号输出还是由直流信号输出，并给直流切换电路发出相应的指令。
优选地，所述直流切换电路采用静态开关。
更优选地，所述静态开关由可控硅反并联构成。
本发明提供的UPS充电器输出负载交直流混合检测电路克服了现有技术的不足，通过交直流混合测量的方式，能够消除分布电容对测量的影响，得出准确的负载值。
附图说明
图1为本实施例提供的UPS充电器输出负载交直流混合检测电路系统原理图；
图2为交流检测电路图；
图3为直流检测电路图；
图4为交直流切换电路图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
图1为本实施例提供的UPS充电器输出负载交直流混合检测电路系统原理图，所述的UPS充电器输出负载交直流混合检测电路由交流检测电路1、直流检测电路2、交直流切换电路3等组成。
交流检测电路1通过二极管整流桥对输入交流电整流，经过滤波电容滤波，再经过H桥逆变电路变换为交流电压信号，交流电压信号(形成正弦波)送入交直流切换电路3。
直流检测电路2通过二极管整流桥对输入交流电整流，经过滤波电容滤波，再经稳压电路转换为基准直流电压信号，基准直流电压信号送入交直流切换电路3。
直流切换电路3通过可控硅构成的静态开关对输入的交直流信号进行通道选择，分别在UPS充电器不输出与输出两种状态时切换测量方式。在UPS充电器不输出时控制交流检测信号输出，在UPS充电器输出时控制直流检测信号输出。
交流检测电路1在UPS充电器不工作(即不输出)时对负载进行检测，通过给负载注入交流电压信号，检测产生的电流信号，计算可得输出负载的阻抗值。在UPS充电器工作(即输出)后，交流信号会收到UPS充电器直流输出的影响，转而切换至直流检测电路2，通过给负载注入直流电压信号，检测产生的电流信号，计算可得输出负载的阻抗值。
图1中各个部分均只画出了主电路。外部的变压器4将市电电压隔离变换提供给交流检测电路1和直流检测电路2。交流检测电路1将输入的交流电经过整流滤波后，通过内部的H桥电路转换为幅值可控的交流电压信号送入交直流切换电路3。直流检测电流2将输入的交流电经过整流滤波后经稳压电路得到固定的基准直流电压信号送入交直流切换电路3。交直流切换电路3使用静态开关作为电子开关，对两种测量电路进行切换，实现对交直流信号注入通道的选择。
交流检测电路如图2所示，变压器4进来的电压信号经过二极管整流桥以及滤波电容变为稳定的直流电压，送入由MOS管组成的H桥电路，在MCU控制下，H桥电路将直流电压斩波形成PWM信号，再经滤波成为标准的交流电压测量信号送出到等效的阻容负载上。由霍尔元件采集电流信号，进入电路后经过信号调理电路、AD转换电路、进入MCU，由MCU计算负载阻抗值。
由于输出的交流电压测量信号由MCU控制H桥电路实现，因此交流电压测量信号
Figure BDA0001569878940000041
为已知，经过测量回路、信号调理电路以及AD转换电路将电流信号i采集至MCU，根据公式
Figure BDA0001569878940000042
可以得到负载的阻抗值。
直流检测电路如图3所示，变压器4进来的电压信号经过二极管整流桥以及滤波电容变为稳定的直流电压，然后由稳压管将直流电压稳定为固定数值的直流电压测量信号，送到负载侧。由霍尔元件采集电流信号，进入电路后经过信号调理电路、AD转换电路、进入MCU，由MCU计算负载电阻值。
由于输出的直流电压测量信号的值由电路上的稳压管决定，因此直流电压测量信号为已知，经过测量回路、信号调理电路以及AD转换电路将电流信号I采集至MCU，根据欧姆定律可得负载电阻值。
交直流切换电路如图4所示，切换装置为静态开关，是由可控硅反并联的电路结构。根据MCU发出的指令，决定当前是由交流输出还是由直流输出。在UPS充电器无输出的时候，控制交流检测信号输出，避免电容充电对测量的干扰。在UPS充电器输出时，控制直流检测信号输出，避免交流信号对装置运行的干扰。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (5)

1.一种UPS充电器输出负载交直流混合检测电路，其特征在于：包括交流检测电路(1)、直流检测电路(2)、交直流切换电路(3)；
所述交流检测电路(1)包括二极管整流单元，二极管整流单元输出端连接滤波单元输入端，滤波单元输出端连接H桥逆变电路输入端，H桥逆变电路输出端连接交直流切换电路(3)输入端；
所述直流检测电路(2)包括二极管整流单元，二极管整流单元输出端连接滤波单元输入端，滤波单元输出端连接稳压单元输入端，稳压单元输出端连接交直流切换电路(3)输入端；
所述交直流切换电路(3)输出端连接UPS充电器输出负载；
所述交流检测电路(1)通过二极管整流单元对输入交流电整流，经过滤波单元滤波，再经过H桥逆变电路变换为交流电压信号，交流电压信号送入所述交直流切换电路(3)；
所述直流检测电路(2)通过二极管整流单元对输入交流电整流，经过滤波单元滤波，再经稳压单元转换为直流电压信号，直流电压信号送入所述交直流切换电路(3)；
所述交直流切换电路(3)对交流检测电路(1)、直流检测电路(2)输入的交流电压信号、直流电压信号进行通道选择，在UPS充电器不输出时控制交流电压信号输出，在UPS充电器输出时控制直流电压信号输出；
所述交直流切换电路(3)连接控制单元，控制单元连接UPS充电器，控制单元根据UPS充电器是否输出，决定当前是由交流电压信号输出还是由直流信号输出，并给交直流切换电路(3)发出相应的指令。
2.如权利要求1所述的一种UPS充电器输出负载交直流混合检测电路，其特征在于：通过给UPS充电器输出负载注入交流电压信号或直流电压信号，检测产生的电流信号，计算得到UPS充电器输出负载的阻抗值。
3.如权利要求1所述的一种UPS充电器输出负载交直流混合检测电路，其特征在于：还包括用于采集电流信号的霍尔元件，霍尔元件、信号调理电路、AD转换电路、MCU依次连接。
4.如权利要求1所述的一种UPS充电器输出负载交直流混合检测电路，其特征在于：所述交直流切换电路(3)采用静态开关。
5.如权利要求4所述的一种UPS充电器输出负载交直流混合检测电路，其特征在于：所述静态开关由可控硅反并联构成。
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