CN111030287A

CN111030287A - Ups不间断电源系统

Info

Publication number: CN111030287A
Application number: CN201911341106.7A
Authority: CN
Inventors: 俞立
Original assignee: Guangzhou Kestar Power Equipment Co Ltd
Current assignee: Guangzhou Kestar Power Equipment Co Ltd
Priority date: 2019-12-23
Filing date: 2019-12-23
Publication date: 2020-04-17

Abstract

本发明涉及电源领域，公开了一种UPS不间断电源系统，包括第一电源、第二电源、旁路开关、主控制器、供电模块、储能模块和电量测试模块，旁路开关的一端与第一电源连接，旁路开关的另一端分别与主控制器的一端和用电负载连接，主控制器的另一端与供电模块连接，供电模块分别与主控制器、第二电源、储能模块和用电负载连接，储能模块还与电量测试模块连接；供电模块包括电压输入端、第一电阻、第二电阻、第一电容、第三电阻、可控精密稳压源、第四电阻、第一三极管、第二三极管、第一稳压管、第二二极管、第二电容和电压输出端。本发明电路结构较为简单、成本较低、方便维护、电路的安全性和可靠性较高。

Description

UPS不间断电源系统

技术领域

本发明涉及电源领域，特别涉及一种UPS不间断电源系统。

背景技术

UPS不间断电源是当正常交流供电中断时，将蓄电池输出的直流变换成交流持续供电的电源设备。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提供不间断的电力供应。当市电输入正常时，UPS不间断电源将市电稳压后供应给负载使用，此时的UPS不间断电源就是一台交流市电稳压器，同时它还向机内电池充电。当市电中断(事故停电)时，UPS不间断电源立即将机内电池的电能，通过逆变转换的方法向负载继续供应220V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不间断电源通常对电压过大和电压太低都提供保护。图1为传统UPS不间断电源的供电部分的电路原理图，从图1中可以看出，传统UPS不间断电源的供电部分使用的元器件较多，电路结构复杂，硬件成本较高，不方便维护。另外，由于传统UPS不间断电源的供电部分缺少相应的电路保护功能，例如：缺少限流保护功能，造成电路的安全性和可靠性较差。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种电路结构较为简单、成本较低、方便维护、电路的安全性和可靠性较高的UPS不间断电源系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种UPS不间断电源系统，包括第一电源、第二电源、旁路开关、主控制器、供电模块、储能模块和电量测试模块，所述旁路开关的一端与所述第一电源连接，所述旁路开关的另一端分别与所述主控制器的一端和用电负载连接，所述主控制器的另一端与所述供电模块连接，所述供电模块分别与所述主控制器、第二电源、储能模块和用电负载连接，所述储能模块还与所述电量测试模块连接；

所述供电模块包括电压输入端、第一电阻、第二电阻、第一电容、第三电阻、可控精密稳压源、第四电阻、第一三极管、第二三极管、第一稳压管、第二二极管、第二电容和电压输出端，所述电压输入端的一端分别与所述第一三极管的发射极、所述第四电阻的一端、所述第三电阻的一端、所述第二三极管的基极和所述可控精密稳压源的阴极连接，所述第一三极管的基极分别与所述第四电阻的另一端和第二三极管的集电极连接，所述第二三极管的发射极与所述第一稳压管的阴极连接，所述第三电阻的另一端与所述第一电容的一端连接，所述第一三极管的集电极分别与所述第一电阻的一端和所述第二二极管的阳极连接，所述第一电阻的另一端分别与所述第二电阻的一端、第一电容的另一端和可控精密稳压源的参考极连接，所述第二二极管的阴极分别与所述第二电容的一端和所述电压输出端的一端连接，所述电压输入端的另一端分别与所述第二电阻的另一端、所述可控精密稳压源的阳极、所述第一稳压管的阳极、所述第二电容的另一端和所述电压输出端的另一端连接。

在本发明所述的UPS不间断电源系统中，所述第二二极管的型号为S-562T。

在本发明所述的UPS不间断电源系统中，所述供电模块还包括第三电容，所述第三电容的一端分别与所述第四电阻的另一端和所述第一三极管的基极连接，所述第三电容的另一端与所述第二三极管的集电极连接。

在本发明所述的UPS不间断电源系统中，所述第三电容的电容值为280pF。

在本发明所述的UPS不间断电源系统中，所述第一三极管为PNP型三极管。

在本发明所述的UPS不间断电源系统中，所述第二三极管为NPN型三极管。

在本发明所述的UPS不间断电源系统中，所述可控精密稳压源的型号为TL431A。

实施本发明的UPS不间断电源系统，具有以下有益效果：由于设有包括第一电源、第二电源、旁路开关、主控制器、供电模块、储能模块和电量测试模块，供电模块包括电压输入端、第一电阻、第二电阻、第一电容、第三电阻、可控精密稳压源、第四电阻、第一三极管、第二三极管、第一稳压管、第二二极管、第二电容和电压输出端，该供电模块与传统UPS不间断电源的供电部分相比，其使用的元器件较少，由于节省了一些元器件，这样可以降低硬件成本，另外，第二二极管用于进行限流保护，因此电路结构较为简单、成本较低、方便维护、电路的安全性和可靠性较高。

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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为传统UPS不间断电源的供电部分的电路原理图；

图2为本发明UPS不间断电源系统一个实施例中的结构示意图；

图3为所述实施例中供电模块的电路原理图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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做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。

在本发明UPS不间断电源系统实施例中，其UPS不间断电源系统的结构示意图如图2所示。图2中，该UPS不间断电源系统包括第一电源1、第二电源2、旁路开关3、主控制器4、供电模块5、储能模块6和电量测试模块7，其中，旁路开关3的一端与第一电源1连接，旁路开关3的另一端分别与主控制器4的一端和用电负载连接，主控制器4的另一端与供电模块5连接，供电模块5分别与主控制器4、第二电源2、储能模块6和用电负载连接，储能模块6还与电量测试模块7连接。

供电模块5的工作状态包括第一工作状态和第二工作状态，其中供电模块5在第二工作状态下将第二电源2提供的交流电变换为直流电以为储能模块6充电，并将直流电逆变为交流电以为用电负载供电，供电模块5在第一工作状态下将储能模块6输出的直流电变换为交流电以向第二电源2回馈电能；第一电源1在旁路开关3开通时向用电负载供电；主控制器4用于判断第二电源2的使用情况，并根据第二电源2的使用情况对供电模块5的工作状态和旁路开关3的通断进行控制。

第二电源2可由变电站提供的第一路市电电网提供，第一电源1可由变电站提供的第二路市电电网。其中，当第一路市电电网处于用电低谷期时，第二路市电电网可处于用电高峰期；当第一路市电电网处于用电高峰期时，第二路市电电网可处于用电低谷期。

图3为本实施例中供电模块的电路原理图，图3中，该供电模块5包括电压输入端Vin、第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1、第三电阻R3、可控精密稳压源U1、第四电阻R4、第一三极管Q1、第二三极管Q2、第一稳压管D1、第二二极管D2、第二电容C2和电压输出端Vo，其中，电压输入端Vin的一端分别与第一三极管Q1的发射极、第四电阻R4的一端、第三电阻的R3一端、第二三极管Q2的基极和可控精密稳压源U1的阴极连接，第一三极管Q1的基极分别与第四电阻R4的另一端和第二三极管Q2的集电极连接，第二三极管Q2的发射极与第一稳压管D1的阴极连接，第三电阻R3的另一端与第一电容C1的一端连接，第一三极管Q1的集电极分别与第一电阻R1的一端和第二二极管D2的阳极连接，第一电阻R1的另一端分别与第二电阻R2的一端、第一电容C1的另一端和可控精密稳压源U1的参考极连接，第二二极管D2的阴极分别与第二电容C2的一端和电压输出端Vo的一端连接，电压输入端Vin的另一端分别与第二电阻R2的另一端、可控精密稳压源U1的阳极、第一稳压管D1的阳极、第二电容C2的另一端和电压输出端Vo的另一端连接。

该供电模块5与图1中传统UPS不间断电源的供电部分相比，其使用的元器件较少，电路结构较为简单，方便维护，由于节省了一些元器件，这样可以降低硬件成本。另外，第二二极管D2为限流二极管，用于对第一三极管Q1的集电极电流进行限流保护。限流保护的原理如下：当第一三极管Q1的集电极电流较大时，通过该第二二极管D2可以降低第一三极管Q1的集电极电流的大小，使其保持在正常工作状态，而不至于因电流太大导致烧坏电路中的元器件，因此电路的安全性和可靠性较高。值得一提的是，本实施例中，第二二极管D2的型号为S-562T。当然，在实际应用中，第二二极管D2也可以采用其他型号具有类似功能的二极管。

其中，第一电容C1为聚丙烯电容器，容量大，能耐受大的脉动电流，第一稳压管D1为1N4729型稳压二极管。

该供电模块5的工作原理如下：当输出电压高于可控精密稳压源U1的稳压电压时，第一电阻R1和第二电阻R2的分压值上升，可控精密稳压源U1的输出电压下降，第二三极管Q2的基极电位下降，第二三极管Q2的集电极电流减小，第一三极管Q1趋于关断，输出电压下调；当输出电压低于稳压电压时，第一电阻R1和第二电阻R2的分压值下降，可控精密稳压源U1的输出电压上升，第二三极管Q2的基极电位上升，第二三极管Q2的集电极输出电流增加，第一三极管Q1趋于导通，输出电压上调。

本实施例中，可控精密稳压源U1的型号为TL431A。当然，在实际应用中，可控精密稳压源U1也可以采用其他型号具有相同功能的可控精密稳压源。

本实施例中，第一三极管Q1为PNP型三极管，第二三极管Q2为NPN型三极管。当然，在实际应用中，第一三极管Q1也可以为NPN型三极管，第二三极管Q2也可以为PNP型三极管，但这时电路的结构也要相应发生变化。

本实施例中，该供电模块5还包括第三电容C3，第三电容C3的一端分别与第四电阻R4的另一端和第一三极管Q1的基极连接，第三电容C3的另一端与第二三极管Q2的集电极连接。第三电容C3为耦合电容，用于防止第一三极管Q1与第二三极管Q2之间的干扰，以进一步增强电路的安全性和可靠性。

耦合电容的作用是：是将交流信号从前一级传到下一级。耦合的方法还有直接耦合和变压器耦合的方法。直接耦合效率最高，信号又不失真，但是，前后两级工作点的调整比较复杂，相互牵连。为了使后一级的工作点不受前一级的影响，就需要在直流方面把前一级和后一级分开，同时，又能使交流信号从前一级顺利的传递到后一级，同时能完成这一任务的方法就是采用电容传输或者变压器传输来实现。他们都能传递交流信号和隔断直流，使前后级的工作点互不牵连。但不同的是，用电容传输时，信号的相位要延迟一些，用变压器传输时，信号的高频成分要损失一些。一般情况下，小信号传输时，常用电容作为耦合元件，大信号或者强信号传输时，常用变压器作为耦合元件。本发明中采用第三电容C3作为耦合元件，这样可以使后一级的工作点不受前一级的影响，也就是使第二三极管Q2的工作点不受第一三极管Q1的影响。第三电容C3为级间耦合电容，其作用是将第一三极管Q1和第二三极管Q2前后级的直流偏置电电路隔离，以防止前后级静态工作点相互影响。其工作原理利用的是现有技术中级间耦合电的工作原理，此处不再獒述。

值得一提的是，本实施例中，第三电容C3的电容值为280pF。当然，在实际应用中，第三电容C3的电容值可以根据具体情况进行相应调整，也就是第三电容C3的电容值可以根据具体情况进行相应增大或减小。

总之，本实施例中，该供电模块5与传统UPS不间断电源的供电部分相比，其使用的元器件较少，电路结构较为简单，方便维护，由于节省了一些元器件，这样可以降低硬件成本。另外，该供电模块5中设有限流二极管，因此电路结构较为简单、成本较低、方便维护、电路的安全性和可靠性较高。

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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种UPS不间断电源系统，其特征在于，包括第一电源、第二电源、旁路开关、主控制器、供电模块、储能模块和电量测试模块，所述旁路开关的一端与所述第一电源连接，所述旁路开关的另一端分别与所述主控制器的一端和用电负载连接，所述主控制器的另一端与所述供电模块连接，所述供电模块分别与所述主控制器、第二电源、储能模块和用电负载连接，所述储能模块还与所述电量测试模块连接；

2.根据权利要求1所述的UPS不间断电源系统，其特征在于，所述第二二极管的型号为S-562T。

3.根据权利要求2所述的UPS不间断电源系统，其特征在于，所述供电模块还包括第三电容，所述第三电容的一端分别与所述第四电阻的另一端和所述第一三极管的基极连接，所述第三电容的另一端与所述第二三极管的集电极连接。

4.根据权利要求3所述的UPS不间断电源系统，其特征在于，所述第三电容的电容值为280pF。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的UPS不间断电源系统，其特征在于，所述第一三极管为PNP型三极管。

6.根据权利要求1至4任意一项所述的UPS不间断电源系统，其特征在于，所述第二三极管为NPN型三极管。

7.根据权利要求1至4任意一项所述的UPS不间断电源系统，其特征在于，所述可控精密稳压源的型号为TL431A。