CN112436596A - 高安全性不间断电源的启动方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了高安全性不间断电源的启动方法；S1、市电网对系统电路进行供电；S2、通过热敏电阻实现对电压进行逐步放开；S3、通过限流模块实现对电流进行限制，并且通过升压模块对电压进行升压调节；S4、通过导通开关和稳压模块对负载模块供电；S5、控制芯片和检测模块的稳定监控；本发明通过UPS对电路进行软启动，并且在电路中设有热敏电阻，根据电阻的热度逐渐的减小电阻的阻值，可以使得在进行供电的时候，电压值不会过高，然后再逐步通过升压芯片，使得电压升到合适电路运行的范围内进行供电，并且设有控制芯片和检测模块，有效的实现对电路中的电压和电流进行检测，防止电压和电流波动过大。

Description

高安全性不间断电源的启动方法

技术领域

本发明属于电源启动技术领域，具体涉及高安全性不间断电源的启动方法。

背景技术

随着用电设备研发技术的不断进步，对供电品质的要求也越来越高，不断电供电装置由于能够持续的对用电设备进行供电，能够给用电设备提供一个安全、稳定和持续供电的保障，其用途十分广泛，已经成为人们研究的热点，但是现有的电设配在使用的时候，很容易受到电压的冲击造成损坏，因为不同的电设备在使用的能够承受的电压峰值不同，如果不对峰值进行防护，很容易使得电设配直接烧坏，所以在电设配进行使用的时候，需要一种软启动电路实现对电设配进行保护，然而市面上各种的软启动电路仍存在各种各样的问题。

如授权公告号为CN104660025B所公开的不间断电源的母线电压软启动方法，其虽然通过不间断电源不具有旁路输出时，在所述旁路交流电源的正半周期内，控制所述旁路双向开关管的导通角从180°逐渐地减小至90°，在所述旁路交流电源的负半周期内，控制所述旁路双向开关管的导通角从360°逐渐地减小至270°；当所述不间断电源具有旁路输出时，在所述旁路交流电源的正半周期内，控制所述逆变双向开关管的导通角从180°逐渐地减小至90°，在所述旁路交流电源的负半周期内，控制所述逆变双向开关管的导通角从360°逐渐地减小至270°。实现了逆变双向开关管和旁路双向开关管实现了不间断电源的母线电压软启动，但是并未解决现有电设备产品中存在的不能够有效的降低电压数值，不能够有效的实现监控操作和反馈检测等的问题，为此我们提出高安全性不间断电源的启动方法。

发明内容

本发明的目的在于提供高安全性不间断电源的启动方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：高安全性不间断电源的启动方法，包括以下步骤：

S1、市电网对系统电路进行供电：首先将通过市电网实现对UPS模块1和UPS模块2分别进行供电，市电网电压在UPS模块1和UPS模块2的作用下实现将电压进行稳定转换之后再逐步的向电路中进行供电；

S2、通过热敏电阻实现对电压进行逐步放开：在UPS模块1和UPS模块2后面分别电性连接有热敏电阻1和热敏电阻2，通过热敏电阻1和热敏电阻2的温度特性实现对电压的缓慢释放；

S3、通过限流模块实现对电流进行限制，并且通过升压模块对电压进行升压调节：在热敏电阻1和热敏电阻2的后侧电性连接有限流模块，限流模块用于电路中的电流进行限制，防止电路中的电流过大，对用电设备造成冲击，并且通过升压模块1和升压模块2实现对电路中的电压进行升压调节，使得电压能够保持在用电设配的适用范围呢，不会造成电压过高烧坏设备，以及电压过低，用电设备无法运行；

S4、通过导通开关和稳压模块对负载模块供电：然后将电路连接有导通开关和稳压模块对负载进行供电运行，且导通开关能够有效的控制电路的通断情况，以及稳压模块能够实现对电路电压进行调节，使得电路的电压不会存在有过大的波动，使得负载模块能够稳定的运行；

S5、控制芯片和检测模块的稳定监控：在升压模块1的后侧电性连接有的控制芯片，并且在控制芯片上电性连接有检测模块，通过检测模块实现对负载模块的供电电路进行检测，且检测模块通过对电路中的电压和电流进行检测，当电路中的电压和电流存在有问题的时候，通过导通开关实现对电路进行断路控制，并且将检测到的信息传输给控制芯片。

优选的，所述UPS模块1和所述UPS模块2的内部设有逆变器、充电器、电池组、稳压降噪模块、旁路反馈电路和旁路检测电路，所述UPS模块1和所述UPS模块2设有两组线路，一组所述线路为AC线路，所述AC线路直接与所述稳压降噪模块电性连接，另一组所述线路为DC线路，所述DC线路通过所述AC线路电性连接所述逆变器，所述逆变器与所述稳压降噪模块电性连接，所述逆变器电性连接有所述充电器，所述充电器电性连接有电池组。

优选的，所述旁路反馈电路的一侧与所述AC线路电性连接，所述旁路反馈电路的另一侧与所述旁路检测电路电性连接，所述旁路检测电路与所述稳压降噪模块电性连接，所述稳压降噪模块电性连接负载电路。

优选的，所述控制芯片上电性连接有存储模块、辅助模块和通讯模块。

优选的，所述存储模块至少设有两组，一组所述存储模块为ROM存储模块，所述ROM存储模块用于存储控制芯片的运行的程序体，另一组所述存储模块为RAM存储模块，所述RAM存储模块用于存储所述检测模块和所述通讯模块的信息。

优选的，所述辅助模块包括有显示屏、控制按键和声光警报装置，所述显示屏用于显示所述检测模块和所述通讯模块的信息，所述控制按键用于对控制芯片进行控制调节，所述声光警报装置用于在所述检测模块检测到问题的时候进行警报。

优选的，所述通讯模块为4G网络、5G网络、无线网络和以太网中一种或者多种，所述通讯模块用于对所述检测模块检测到的数据信息进行传输，并且用于远程控制调节。

优选的，所述热敏电阻1和所述热敏电阻2为负温度系数热敏电阻器，所述热敏电阻1和所述热敏电阻2在电路持续通电的时候，温度升高，阻值变小，实现稳定供电，所述热敏电阻1和所述热敏电阻2计算公式为：

R＝R0exp{B(1/T-1/T0)}，

R：温度T(K)时的电阻值、Ro：温度T0、(K)时的电阻值、B：B值、*T(K)＝t(&ordm；C)+273.15。

优选的，所述升压模块1和所述升压模块2分别至少设有一组，所述升压模块1和所述升压模块2的应用参数设定公式：

设置输出电压：外部电阻分压器用于设置输出电压，通常，选择R1在300-800kΩ之间，然后计算R2，当V REF为1V时，R1为上拉反馈电阻，R2为下拉反馈电阻

设置输入电容：升压转换器的输出电流是不连续的，因此需要一个输出电容器将AC电流提供给负载，为获得最佳性能，建议使用低ESR陶瓷电容器，其中R L是负载电阻的值，

设置电感：需要电感来传输输入源和输出电容之间的能量，具有较大值的电感会导致较少的纹波电流和较低的峰值电感电流，从而降低功率MOSFET的压力，但是，较大值的电感器具有较大的物理尺寸，较高的串联电阻和较低的饱和电流，选择电感纹波电流约为最大电感峰值电流的20～50％，确保电感在最坏情况下不会饱和，电感应该有一个低串联电阻(DCR)来降低电阻功率损耗，

设置全启动电容：利用所需的输出电压上升时间(T RISE)，计算C SS，I SS是SS充电电流，

优选的，所述稳压模块和所述稳压降噪模块中的均设有滤波模块，所述滤波模块采用的是IIR数字滤波器，所述IIR数字滤波器中的离散系统输出与输入关系的卷积和差分方程公式为：

Y(e^jw)＝X(e^jw)H(e^jw)

其中Y(e^jw)、X(e^jw)分别是数字滤波器的输出序列和输入序列的频域特性(或称为频谱特性)，H(e^jw)是数字滤波器的单位取样响应的频谱，又称为数字滤经过滤波后的频域响应,

IIR数字滤波器系统函数为：

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过UPS实现对电路进行软启动，使得电路中的电压在进行运行的时候，能够等待电源的电压稳定的之后再进行电压的输送，并且在电路中设有热敏电阻，可以根据热敏电阻的特性，根据电阻的热度逐渐的减小电阻的阻值，可以使得电压的进行供电的时候，电压值不会过高，然后再逐步通过升压芯片，使得电压升到合适电路运行的范围内进行供电，并且设有控制芯片和检测模块，有效的实现对电路中的电压和电流进行检测，防止电压和电流波动过大。

附图说明

图1为本发明的系统结构示意图；

图2为本发明的UPS模块内部结构示意图；

图3为本发明的步骤结构示意图；

图4为本发明的升压模块的电路图；

图5为本发明的通讯模块中的无线通讯电路图；

图6为本发明的通讯模块中的GSM通讯电路图；

图7为本发明的通讯模块中的以太网通讯电路图；

图8为本发明的检测模块中电流检测电路图；

图9为本发明的检测模块中电压检测电路图。

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。

请参阅图1-图3，本发明提供一种技术方案：高安全性不间断电源的启动方法，包括以下步骤：

S1、市电网对系统电路进行供电：首先将通过市电网实现对UPS模块1和UPS模块2分别进行供电，市电网电压在UPS模块1和UPS模块2的作用下实现将电压进行稳定转换之后再逐步的向电路中进行供电；

S2、通过热敏电阻实现对电压进行逐步放开：在UPS模块1和UPS模块2后面分别电性连接有热敏电阻1和热敏电阻2，通过热敏电阻1和热敏电阻2的温度特性实现对电压的缓慢释放；

S3、通过限流模块实现对电流进行限制，并且通过升压模块对电压进行升压调节：在热敏电阻1和热敏电阻2的后侧电性连接有限流模块，限流模块用于电路中的电流进行限制，防止电路中的电流过大，对用电设备造成冲击，并且通过升压模块1和升压模块2实现对电路中的电压进行升压调节，使得电压能够保持在用电设配的适用范围呢，不会造成电压过高烧坏设备，以及电压过低，用电设备无法运行；

S4、通过导通开关和稳压模块对负载模块供电：然后将电路连接有导通开关和稳压模块对负载进行供电运行，且导通开关能够有效的控制电路的通断情况，以及稳压模块能够实现对电路电压进行调节，使得电路的电压不会存在有过大的波动，使得负载模块能够稳定的运行；

S5、控制芯片和检测模块的稳定监控：在升压模块1的后侧电性连接有的控制芯片，并且在控制芯片上电性连接有检测模块，通过检测模块实现对负载模块的供电电路进行检测，且检测模块通过对电路中的电压和电流进行检测，当电路中的电压和电流存在有问题的时候，通过导通开关实现对电路进行断路控制，并且将检测到的信息传输给控制芯片。

为了使得UPS模块1和UPS模块2能够适用与不同的交流和直流电路，在UPS模块1和UPS模块2中设有两组线路进行选择性通断，本实施例中，优选的，所述UPS模块1和所述UPS模块2的内部设有逆变器、充电器、电池组、稳压降噪模块、旁路反馈电路和旁路检测电路，所述UPS模块1和所述UPS模块2设有两组线路，一组所述线路为AC线路，所述AC线路直接与所述稳压降噪模块电性连接，另一组所述线路为DC线路，所述DC线路通过所述AC线路电性连接所述逆变器，所述逆变器与所述稳压降噪模块电性连接，所述逆变器电性连接有所述充电器，所述充电器电性连接有电池组。

为了使得UPS模块1和UPS模块2能够是实现自动的检测反馈信息，保证电压的稳定输出，本实施例中，优选的，所述旁路反馈电路的一侧与所述AC线路电性连接，所述旁路反馈电路的另一侧与所述旁路检测电路电性连接，所述旁路检测电路与所述稳压降噪模块电性连接，所述稳压降噪模块电性连接负载电路。

为了使得系统具有更丰富的功能，以及保证系统能够稳定的运行，本实施例中，优选的，所述控制芯片上电性连接有存储模块、辅助模块和通讯模块。

为了实现对系统的程序体和信息进行存储，并且保证信息存储的准确性不会发生混乱，本实施例中，优选的，所述存储模块至少设有两组，一组所述存储模块为ROM存储模块，所述ROM存储模块用于存储控制芯片的运行的程序体，另一组所述存储模块为RAM存储模块，所述RAM存储模块用于存储所述检测模块和所述通讯模块的信息。

为了使得系统更加的便于操作和控制调节，本实施例中，优选的，所述辅助模块包括有显示屏、控制按键和声光警报装置，所述显示屏用于显示所述检测模块和所述通讯模块的信息，所述控制按键用于对控制芯片进行控制调节，所述声光警报装置用于在所述检测模块检测到问题的时候进行警报。

为了实现有效的网络传输，并且通过多种网络传输方式，保证信息传输的稳定性，本实施例中，优选的，所述通讯模块为4G网络、5G网络、无线网络和以太网中一种或者多种，所述通讯模块用于对所述检测模块检测到的数据信息进行传输，并且用于远程控制调节。

为了实现对电压的缓慢释放，防止电压过高对电路造成损坏，本实施例中，优选的，所述热敏电阻1和所述热敏电阻2为负温度系数热敏电阻器，所述热敏电阻1和所述热敏电阻2在电路持续通电的时候，温度升高，阻值变小，实现稳定供电，所述热敏电阻1和所述热敏电阻2计算公式为：

R＝R0exp{B(1/T-1/T0)}，

R：温度T(K)时的电阻值、Ro：温度T0、(K)时的电阻值、B：B值、*T(K)＝t(&ordm；C)+273.15。

为了实现升压调节，并且保证升压模块的稳定性，本实施例中，优选的，所述升压模块1和所述升压模块2分别至少设有一组，所述升压模块1和所述升压模块2的应用参数设定公式：

设置输出电压：外部电阻分压器用于设置输出电压，通常，选择R1在300-800kΩ之间，然后计算R2，当V REF为1V时，R1为上拉反馈电阻，R2为下拉反馈电阻

设置输入电容：升压转换器的输出电流是不连续的，因此需要一个输出电容器将AC电流提供给负载，为获得最佳性能，建议使用低ESR陶瓷电容器，其中R L是负载电阻的值，

设置电感：需要电感来传输输入源和输出电容之间的能量，具有较大值的电感会导致较少的纹波电流和较低的峰值电感电流，从而降低功率MOSFET的压力，但是，较大值的电感器具有较大的物理尺寸，较高的串联电阻和较低的饱和电流，选择电感纹波电流约为最大电感峰值电流的20～50％，确保电感在最坏情况下不会饱和，电感应该有一个低串联电阻(DCR)来降低电阻功率损耗，

设置全启动电容：利用所需的输出电压上升时间(T RISE)，计算C SS，I SS是SS充电电流，

为了实现对电路进行有效的滤波处理，使得电路更加的稳定，本实施例中，优选的，所述稳压模块和所述稳压降噪模块中的均设有滤波模块，所述滤波模块采用的是IIR数字滤波器，所述IIR数字滤波器中的离散系统输出与输入关系的卷积和差分方程公式为：

Y(e^jw)＝X(e^jw)H(e^jw)

其中Y(e^jw)、X(e^jw)分别是数字滤波器的输出序列和输入序列的频域特性(或称为频谱特性)，H(e^jw)是数字滤波器的单位取样响应的频谱，又称为数字滤经过滤波后的频域响应,

IIR数字滤波器系统函数为：

参考图4-9；通过升压电路的设定，可以实现对电压进行升压调节，使得电压能够适应于负载设备进行使用，以及设有多种通讯电路，可以保证系统的信息稳定传输，并且在一组通讯电路损坏的时候，另外其他的通讯电路依旧能够正常的运行通讯，以及设有电压检测电路和电流检测电路实现对电路中的电压和电流进行检测，在电流和电压不正常的时候，直接控制导通开关实现对电路进行关断，防止损坏后续的负载模块。

本发明的工作原理及使用流程：

第一步、市电网对系统电路进行供电：首先将通过市电网实现对UPS模块1和UPS模块2分别进行供电，市电网电压在UPS模块1和UPS模块2的作用下实现将电压进行稳定转换之后再逐步的向电路中进行供电；

第二步、通过热敏电阻实现对电压进行逐步放开：在UPS模块1和UPS模块2后面分别电性连接有热敏电阻1和热敏电阻2，通过热敏电阻1和热敏电阻2的温度特性实现对电压的缓慢释放；

第三步、通过限流模块实现对电流进行限制，并且通过升压模块对电压进行升压调节：在热敏电阻1和热敏电阻2的后侧电性连接有限流模块，限流模块用于电路中的电流进行限制，防止电路中的电流过大，对用电设备造成冲击，并且通过升压模块1和升压模块2实现对电路中的电压进行升压调节，使得电压能够保持在用电设配的适用范围呢，不会造成电压过高烧坏设备，以及电压过低，用电设备无法运行；

第四步、通过导通开关和稳压模块对负载模块供电：然后将电路连接有导通开关和稳压模块对负载进行供电运行，且导通开关能够有效的控制电路的通断情况，以及稳压模块能够实现对电路电压进行调节，使得电路的电压不会存在有过大的波动，使得负载模块能够稳定的运行；

第五步、控制芯片和检测模块的稳定监控：在升压模块1的后侧电性连接有的控制芯片，并且在控制芯片上电性连接有检测模块，通过检测模块实现对负载模块的供电电路进行检测，且检测模块通过对电路中的电压和电流进行检测，当电路中的电压和电流存在有问题的时候，通过导通开关实现对电路进行断路控制，并且将检测到的信息传输给控制芯片。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.高安全性不间断电源的启动方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、市电网对系统电路进行供电：首先将通过市电网实现对UPS模块1和UPS模块2分别进行供电，市电网电压在UPS模块1和UPS模块2的作用下实现将电压进行稳定转换之后再逐步的向电路中进行供电；

S2、通过热敏电阻实现对电压进行逐步放开：在UPS模块1和UPS模块2后面分别电性连接有热敏电阻1和热敏电阻2，通过热敏电阻1和热敏电阻2的温度特性实现对电压的缓慢释放；

S3、通过限流模块实现对电流进行限制，并且通过升压模块对电压进行升压调节：在热敏电阻1和热敏电阻2的后侧电性连接有限流模块，限流模块用于电路中的电流进行限制，防止电路中的电流过大，对用电设备造成冲击，并且通过升压模块1和升压模块2实现对电路中的电压进行升压调节，使得电压能够保持在用电设配的适用范围呢，不会造成电压过高烧坏设备，以及电压过低，用电设备无法运行；

S4、通过导通开关和稳压模块对负载模块供电：然后将电路连接有导通开关和稳压模块对负载进行供电运行，且导通开关能够有效的控制电路的通断情况，以及稳压模块能够实现对电路电压进行调节，使得电路的电压不会存在有过大的波动，使得负载模块能够稳定的运行；

S5、控制芯片和检测模块的稳定监控：在升压模块1的后侧电性连接有的控制芯片，并且在控制芯片上电性连接有检测模块，通过检测模块实现对负载模块的供电电路进行检测，且检测模块通过对电路中的电压和电流进行检测，当电路中的电压和电流存在有问题的时候，通过导通开关实现对电路进行断路控制，并且将检测到的信息传输给控制芯片。

2.根据权利要求1所述的高安全性不间断电源的启动方法，其特征在于：所述UPS模块1和所述UPS模块2的内部设有逆变器、充电器、电池组、稳压降噪模块、旁路反馈电路和旁路检测电路，所述UPS模块1和所述UPS模块2设有两组线路，一组所述线路为AC线路，所述AC线路直接与所述稳压降噪模块电性连接，另一组所述线路为DC线路，所述DC线路通过所述AC线路电性连接所述逆变器，所述逆变器与所述稳压降噪模块电性连接，所述逆变器电性连接有所述充电器，所述充电器电性连接有电池组。

3.根据权利要求2所述的高安全性不间断电源的启动方法，其特征在于：所述旁路反馈电路的一侧与所述AC线路电性连接，所述旁路反馈电路的另一侧与所述旁路检测电路电性连接，所述旁路检测电路与所述稳压降噪模块电性连接，所述稳压降噪模块电性连接负载电路。

4.根据权利要求1所述的高安全性不间断电源的启动方法，其特征在于：所述控制芯片上电性连接有存储模块、辅助模块和通讯模块。

5.根据权利要求4所述的高安全性不间断电源的启动方法，其特征在于：所述存储模块至少设有两组，一组所述存储模块为ROM存储模块，所述ROM存储模块用于存储控制芯片的运行的程序体，另一组所述存储模块为RAM存储模块，所述RAM存储模块用于存储所述检测模块和所述通讯模块的信息。

6.根据权利要求4所述的高安全性不间断电源的启动方法，其特征在于：所述辅助模块包括有显示屏、控制按键和声光警报装置，所述显示屏用于显示所述检测模块和所述通讯模块的信息，所述控制按键用于对控制芯片进行控制调节，所述声光警报装置用于在所述检测模块检测到问题的时候进行警报。

7.根据权利要求4所述的高安全性不间断电源的启动方法，其特征在于：所述通讯模块为4G网络、5G网络、无线网络和以太网中一种或者多种，所述通讯模块用于对所述检测模块检测到的数据信息进行传输，并且用于远程控制调节。

8.根据权利要求1所述的高安全性不间断电源的启动方法，其特征在于：所述热敏电阻1和所述热敏电阻2为负温度系数热敏电阻器，所述热敏电阻1和所述热敏电阻2在电路持续通电的时候，温度升高，阻值变小，实现稳定供电，所述热敏电阻1和所述热敏电阻2计算公式为：

R＝R0exp{B(1/T-1/T0)}，

R：温度T(K)时的电阻值、Ro：温度T0、(K)时的电阻值、B：B值、*T(K)＝t(&ordm；C)+273.15。

9.根据权利要求1所述的高安全性不间断电源的启动方法，其特征在于：所述升压模块1和所述升压模块2分别至少设有一组，所述升压模块1和所述升压模块2的应用参数设定公式：

设置输出电压：外部电阻分压器用于设置输出电压，通常，选择R1在300-800kΩ之间，然后计算R2，当V REF为1V时，R1为上拉反馈电阻，R2为下拉反馈电阻

设置输入电容：升压转换器的输出电流是不连续的，因此需要一个输出电容器将AC电流提供给负载，为获得最佳性能，建议使用低ESR陶瓷电容器，其中R L是负载电阻的值，

设置电感：需要电感来传输输入源和输出电容之间的能量，具有较大值的电感会导致较少的纹波电流和较低的峰值电感电流，从而降低功率MOSFET的压力，但是，较大值的电感器具有较大的物理尺寸，较高的串联电阻和较低的饱和电流，选择电感纹波电流约为最大电感峰值电流的20～50％，确保电感在最坏情况下不会饱和，电感应该有一个低串联电阻(DCR)来降低电阻功率损耗，

设置全启动电容：利用所需的输出电压上升时间(T RISE)，计算C SS，I SS是SS充电电流，

10.根据权利要求1所述的高安全性不间断电源的启动方法，其特征在于：所述稳压模块和所述稳压降噪模块中的均设有滤波模块，所述滤波模块采用的是IIR数字滤波器，所述IIR数字滤波器中的离散系统输出与输入关系的卷积和差分方程公式为：

Y(e^jw)＝X(e^jw)H(e^jw)

其中Y(e^jw)、X(e^jw)分别是数字滤波器的输出序列和输入序列的频域特性(或称为频谱特性)，H(e^jw)是数字滤波器的单位取样响应的频谱，又称为数字滤经过滤波后的频域响应,

IIR数字滤波器系统函数为：

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