CN113162217A - 一种用于供电场所的不间断电源装置和使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明的一个实施例公开了一种用于供电场所的不间断电源装置和使用方法，所述装置包括：储能单元、逆变单元、检测控制电路、第一双向晶闸管、第二双向晶闸管和继电器；所述装置采用双向晶闸管替代传统的机械继电器，且让逆变单元一直处于工作状态跟随市电的相位，保证市电掉电或市电输入电压超出负载规定的电压范围后，逆变单元可以迅速向负载供电，大大的缩短了切换时间，实现市电和逆变的快速切换，解决了离线式不间断电源切换时间长，有可能造成用电设备死机或重启的问题，保证负载的用电安全，适合于对供电可靠性要求高的场所。

Description

一种用于供电场所的不间断电源装置和使用方法

技术领域

本发明涉及供电技术领域，具体涉及一种用于供电场所的不间断电源装置和使用方法。

背景技术

UPS(Uninterrupted Power Supply)即不间断电源，它被置于交流电网和用电负载之间，目的是在市电发生故障时，保证负载正常运行的电力电子设备。随着电子技术及相关产业的快速发展，UPS电源被广泛地应用到我国国民经济的各行各业中。为确保用电设备稳定可靠，UPS不间断电源变得不可或缺。按照工作模式分类，UPS主要分为在线式UPS电源和后备式UPS电源。在线式UPS电源工作方式为：当市电供电正常时，市电首先经过整流器变成直流电，再由逆变器把直流电逆变成正弦波交流电对负载提供电源，同时充电器对蓄电池进行充电；当市电供电不正常时，UPS立即改由蓄电池对逆变器供电，再由逆变器逆变后对负载供电。因此，对在线式UPS而言，它总是由逆变器对负载供电。所以在线式UPS电源可以为负载提供稳压、稳频的正弦波电源，但是由于经过了整流和逆变两个过程，电路复杂，可靠性不高。离线式UPS的工作方式为：在市电供电正常时，市电滤波后直接向负载提供电源，UPS的逆变器不工作，蓄电池由充电器充电；在市电供电中断时，蓄电池才向逆变器供电，再由UPS的逆变器对负载提供交流电源。即UPS的逆变器总是处于对负载提供后备供电状态。该种UPS的逆变回路处于待机状态，切换时间长，切换过程中可能造成用电设备的掉电或重启，影响系统的可靠性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于供电场所的不间断电源装置和使用方法，所述装置采用双向晶闸管替代传统的机械继电器，且让逆变单元一直处于工作状态跟随市电的相位，保证市电掉电或市电输入电压超出负载规定的电压范围后，逆变单元可以迅速向负载供电，大大的缩短了切换时间，保证负载的用电安全。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

本发明一方面提供一种用于供电场所的不间断电源装置，所述装置包括：

储能单元、逆变单元、检测控制电路、第一双向晶闸管、第二双向晶闸管和继电器；

其中，

交流电输入端分别与所述储能单元的输入端、第一双向晶闸管的输入端和检测控制电路的第一输入端相连；

所述储能单元的输出端与所述逆变单元的输入端相连；

所述逆变单元的第一输出端与所述第二双向晶闸管的输入端相连；

所述逆变单元的第二输出端与所述继电器的第一输入端相连；

所述检测控制电路的第一输出端与所述逆变单元的控制端相连；

所述检测控制电路的第二输出端与所述储能单元的控制端相连；

所述检测控制电路的第三输出端和第四输出端分别与所述第一双向晶闸管的第一控制端和第二控制端相连；

所述检测控制电路的第五输出端和第六输出端分别与所述第二双向晶闸管的第一控制端和第二控制端相连；

所述检测控制电路的第七输出端与所述继电器的第二输入端相连；

所述继电器的第一输出端与所述检测控制电路的第二输入端相连；

所述第一双向晶闸管的输出端、第二双向晶闸管的输出端和继电器的第二输出端均与交流电输出端相连。

在一个具体实施例中，所述储能单元用于响应检测控制电路的控制在交流电输入正常时利用交流电进行充电，在交流电输入出现异常时停止充电；并响应检测控制电路的控制不断向逆变单元输出直流电；

所述逆变单元用于将储能单元输出的直流电逆变成与交流电输入正常时交流电输入端输入的交流电同相位的交流电；

检测控制电路用于实时检测从交流电输入端输入的交流电的状态；根据所述交流电的状态控制储能单元进行充电或停止充电；控制所述储能单元不断向逆变单元输出直流电；控制逆变单元将储能单元输出的直流电逆变成与交流电输入正常时交流电输入端输入的交流电同相位的交流电；根据所述交流电的状态控制第一双向晶闸管、第二双向晶闸管和继电器的导通与断开；

其中，所述交流电输入出现异常包括：无交流电输入和交流电输入端输入的交流电的电压超出负载规定的电压范围。

在一个具体实施例中，在交流电输入正常时，交流电输入端输入的交流电通过所述第一双向晶闸管向负载供电。

在一个具体实施例中，在交流电输入出现异常时，所述逆变单元将储能单元输出的直流电逆变成与交流电输入正常时交流电输入端输入的交流电同相位的交流电并通过所述第二双向晶闸管向负载供电。

在一个具体实施例中，在交流电输入出现异常且供电稳定后，所述逆变单元将储能单元输出的直流电逆变成与交流电输入正常时交流电输入端输入的交流电同相位的交流电并通过所述继电器向负载供电。

本发明另一方面提供一种上述装置的使用方法，所述方法包括：

S1：检测控制电路实时检测从交流电输入端输入的交流电的状态；

S2：当检测控制电路检测到交流电输入端输入的交流电正常时：

检测控制电路控制储能单元利用所述交流电进行充电，并控制储能单元不断向逆变单元输出直流电；同时控制第一双向晶闸管导通，控制第二双向晶闸管和继电器断开；

逆变单元响应检测控制电路的控制接收储能单元输出的直流电，并将所述直流电逆变成与所述交流电同相位的交流电备用；

交流电输入端输入的交流电通过导通的第一双向晶闸管向负载供电；

S3：当检测控制电路检测到交流电输入端输入的交流电出现异常时：

检测控制电路控制储能单元停止充电，同时控制储能单元不断向逆变单元输出直流电；并控制第二双向晶闸管导通，控制第一双向晶闸管和继电器断开；

逆变单元响应检测控制电路的控制接收储能单元输出的直流电，并将所述直流电逆变成与交流电输入正常时交流电输入端输入的交流电同相位的交流电，所述同相位的交流电通过所述导通的第二双向晶闸管向负载供电；

S4：当检测控制电路检测到交流电输入端输入的交流电仍异常但负载供电稳定后：

检测控制电路仍控制储能单元停止充电，同时控制储能单元不断向逆变单元输出直流电；并控制继电器导通，控制第一双向晶闸管和第二双向晶闸管断开；

逆变单元响应检测控制电路的控制接收储能单元输出的直流电，并将所述直流电逆变成与交流电输入正常时交流电输入端输入的交流电同相位的交流电，所述同相位的交流电通过所述导通的继电器向负载供电；

S5：当检测控制电路检测到交流电输入端输入的交流电恢复正常后执行步骤S2。

本发明的有益效果如下：

本发明所提供的一种用于供电场所的不间断电源装置和使用方法，采用双向晶闸管替代传统的机械继电器，且让逆变单元一直处于工作状态跟随市电的相位，保证市电掉电或市电输入电压超出负载规定的电压范围后，逆变单元可以迅速向负载供电，大大的缩短了切换时间，实现市电和逆变的快速切换，解决了离线式不间断电源切换时间长，有可能造成用电设备死机或重启的问题，保证负载的用电安全，适合于对供电可靠性要求高的场所。

附图说明

为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有的技术方案，下面将对具体实施方式或现有的技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见的，下面描述中的附图是本申请的一种实施方式，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示出根据本发明一个实施例的一种用于供电场所的不间断电源装置的原理框图。

图2示出根据本发明一个实施例的一种用于供电场所的不间断电源装置的使用方法流程图。

具体实施方式

为了使本发明的技术方案更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。以下通过具体实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员可以做出变形与改进，也应视为本发明的保护范围。

本实施例一方面提供一种用于供电场所的不间断电源装置，如图1所示，所述装置包括：

储能单元、逆变单元、检测控制电路、第一双向晶闸管、第二双向晶闸管和继电器；

其中，

交流电输入端即市电输入端分别与所述储能单元的输入端、第一双向晶闸管的输入端和检测控制电路的第一输入端相连；

所述储能单元的输出端与所述逆变单元的输入端相连；

所述逆变单元的第一输出端与所述第二双向晶闸管的输入端相连；

所述逆变单元的第二输出端与所述继电器的第一输入端相连；

所述检测控制电路的第一输出端与所述逆变单元的控制端相连；

所述检测控制电路的第二输出端与所述储能单元的控制端相连；

所述检测控制电路的第三输出端和第四输出端分别与所述第一双向晶闸管的第一控制端和第二控制端相连；

所述检测控制电路的第五输出端和第六输出端分别与所述第二双向晶闸管的第一控制端和第二控制端相连；

所述检测控制电路的第七输出端与所述继电器的第二输入端相连；

所述继电器的第一输出端与所述检测控制电路的第二输入端相连；

所述第一双向晶闸管的输出端、第二双向晶闸管的输出端和继电器的第二输出端均与交流电输出端相连。交流电输出端后连接负载。

其中，

所述储能单元用于响应检测控制电路的控制在交流电输入正常时利用交流电进行充电，在交流电输入出现异常时停止充电；并响应检测控制电路的控制不断向逆变单元输出直流电；

所述逆变单元用于将储能单元输出的直流电逆变成与交流电输入正常时交流电输入端输入的交流电同相位的交流电；

检测控制电路用于实时检测从交流电输入端输入的交流电的状态；根据所述交流电的状态控制储能单元进行充电或停止充电；控制所述储能单元不断向逆变单元输出直流电；控制逆变单元将储能单元输出的直流电逆变成与交流电输入正常时交流电输入端输入的交流电同相位的交流电；根据所述交流电的状态控制第一双向晶闸管、第二双向晶闸管和继电器的导通与断开；

其中，所述交流电输入出现异常包括：无交流电输入和交流电输入端输入的交流电的电压超出负载规定的电压范围，例如，交流电输入端输入的交流电的电压为230V超出了负载规定的200V-220V的电压范围，则表示交流电输入出现异常。反之则表示交流电输入正常。

在交流电输入正常时，交流电输入端输入的交流电通过所述第一双向晶闸管向负载供电；

在交流电输入出现异常时，所述逆变单元将储能单元输出的直流电逆变成与交流电输入正常时交流电输入端输入的交流电同相位的交流电并通过所述第二双向晶闸管向负载供电；

在交流电输入出现异常且供电稳定后，所述逆变单元将储能单元输出的直流电逆变成与交流电输入正常时交流电输入端输入的交流电同相位的交流电并通过所述继电器向负载供电。以此来降低不间断电源装置的功耗。

本实施例另一方面提供一种用于供电场所的不间断电源装置的使用方法，如图2所示，所述方法包括：

S1：检测控制电路实时检测从交流电输入端输入的交流电的状态；

S2：当检测控制电路检测到交流电输入端输入的交流电正常时：

检测控制电路控制储能单元利用所述交流电进行充电，并控制储能单元不断向逆变单元输出直流电；同时控制第一双向晶闸管导通，控制第二双向晶闸管和继电器断开；

逆变单元响应检测控制电路的控制接收储能单元输出的直流电，并将所述直流电逆变成与所述交流电同相位的交流电备用；由此可以在输入的交流电出现异常时迅速由逆变单元备用的交流电向负载供电，能够大大的缩短切换时间。

交流电输入端输入的交流电通过导通的第一双向晶闸管向负载供电；

S3：当检测控制电路检测到交流电输入端输入的交流电出现异常时：

检测控制电路控制储能单元停止充电，同时控制储能单元不断向逆变单元输出直流电；并控制第二双向晶闸管导通，控制第一双向晶闸管和继电器断开；

逆变单元响应检测控制电路的控制接收储能单元输出的直流电，并将所述直流电逆变成与交流电输入正常时交流电输入端输入的交流电同相位的交流电，所述同相位的交流电通过所述导通的第二双向晶闸管向负载供电；

S4：当检测控制电路检测到交流电输入端输入的交流电仍异常但负载供电稳定后：

检测控制电路仍控制储能单元停止充电，同时控制储能单元不断向逆变单元输出直流电；并控制继电器导通，控制第一双向晶闸管和第二双向晶闸管断开；

逆变单元响应检测控制电路的控制接收储能单元输出的直流电，并将所述直流电逆变成与交流电输入正常时交流电输入端输入的交流电同相位的交流电，所述同相位的交流电通过所述导通的继电器向负载供电；

S5：当检测控制电路检测到交流电输入端输入的交流电恢复正常后执行步骤S2。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (6)

1.一种用于供电场所的不间断电源装置，其特征在于，所述装置包括：

储能单元、逆变单元、检测控制电路、第一双向晶闸管、第二双向晶闸管和继电器；

其中，

交流电输入端分别与所述储能单元的输入端、第一双向晶闸管的输入端和检测控制电路的第一输入端相连；

所述储能单元的输出端与所述逆变单元的输入端相连；

所述逆变单元的第一输出端与所述第二双向晶闸管的输入端相连；

所述逆变单元的第二输出端与所述继电器的第一输入端相连；

所述检测控制电路的第一输出端与所述逆变单元的控制端相连；

所述检测控制电路的第二输出端与所述储能单元的控制端相连；

所述检测控制电路的第三输出端和第四输出端分别与所述第一双向晶闸管的第一控制端和第二控制端相连；

所述检测控制电路的第五输出端和第六输出端分别与所述第二双向晶闸管的第一控制端和第二控制端相连；

所述检测控制电路的第七输出端与所述继电器的第二输入端相连；

所述继电器的第一输出端与所述检测控制电路的第二输入端相连；

所述第一双向晶闸管的输出端、第二双向晶闸管的输出端和继电器的第二输出端均与交流电输出端相连。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述储能单元用于响应检测控制电路的控制在交流电输入正常时利用交流电进行充电，在交流电输入出现异常时停止充电；并响应检测控制电路的控制不断向逆变单元输出直流电；

所述逆变单元用于将储能单元输出的直流电逆变成与交流电输入正常时交流电输入端输入的交流电同相位的交流电；

检测控制电路用于实时检测从交流电输入端输入的交流电的状态；根据所述交流电的状态控制储能单元进行充电或停止充电；控制所述储能单元不断向逆变单元输出直流电；控制逆变单元将储能单元输出的直流电逆变成与交流电输入正常时交流电输入端输入的交流电同相位的交流电；根据所述交流电的状态控制第一双向晶闸管、第二双向晶闸管和继电器的导通与断开；

其中，所述交流电输入出现异常包括：无交流电输入和交流电输入端输入的交流电的电压超出负载规定的电压范围。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，在交流电输入正常时，交流电输入端输入的交流电通过所述第一双向晶闸管向负载供电。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，在交流电输入出现异常时，所述逆变单元将储能单元输出的直流电逆变成与交流电输入正常时交流电输入端输入的交流电同相位的交流电并通过所述第二双向晶闸管向负载供电。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，在交流电输入出现异常且供电稳定后，所述逆变单元将储能单元输出的直流电逆变成与交流电输入正常时交流电输入端输入的交流电同相位的交流电并通过所述继电器向负载供电。

6.一种根据权利要求1-5任一项所述的装置的使用方法，其特征在于，所述方法包括：

S1：检测控制电路实时检测从交流电输入端输入的交流电的状态；

S2：当检测控制电路检测到交流电输入端输入的交流电正常时：

检测控制电路控制储能单元利用所述交流电进行充电，并控制储能单元不断向逆变单元输出直流电；同时控制第一双向晶闸管导通，控制第二双向晶闸管和继电器断开；

逆变单元响应检测控制电路的控制接收储能单元输出的直流电，并将所述直流电逆变成与所述交流电同相位的交流电备用；

交流电输入端输入的交流电通过导通的第一双向晶闸管向负载供电；

S3：当检测控制电路检测到交流电输入端输入的交流电出现异常时：

检测控制电路控制储能单元停止充电，同时控制储能单元不断向逆变单元输出直流电；并控制第二双向晶闸管导通，控制第一双向晶闸管和继电器断开；

逆变单元响应检测控制电路的控制接收储能单元输出的直流电，并将所述直流电逆变成与交流电输入正常时交流电输入端输入的交流电同相位的交流电，所述同相位的交流电通过所述导通的第二双向晶闸管向负载供电；

S4：当检测控制电路检测到交流电输入端输入的交流电仍异常但负载供电稳定后：

检测控制电路仍控制储能单元停止充电，同时控制储能单元不断向逆变单元输出直流电；并控制继电器导通，控制第一双向晶闸管和第二双向晶闸管断开；

逆变单元响应检测控制电路的控制接收储能单元输出的直流电，并将所述直流电逆变成与交流电输入正常时交流电输入端输入的交流电同相位的交流电，所述同相位的交流电通过所述导通的继电器向负载供电；

S5：当检测控制电路检测到交流电输入端输入的交流电恢复正常后执行步骤S2。

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