CN115663994A - 一种不间断供电的ups电源 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种不间断供电的UPS电源，涉及电源技术领域，包括旁路控制模块，用于控制交流输出；延时启动模块，用于降低电能并延时控制电能的输出；状态检测模块，用于检测电源模块的电能状态；充放电控制模块，用于电压检测并通过逻辑电路控制第一储能模块的充放电工作；储能控制模块，用于通过超级电容模组进行储能；放电控制模块，用于接收信号并控制放电工作；逆变输出模块，用于逆变和输出。本发明不间断供电的UPS电源对输入的电能进行延时连接控制，避免由于市电切换和导通产生的冲击电压带来的影响，配合储能控制模块对冲击电压进行存储，储能控制模块可作为第一储能模块的充电源，提高UPS电源的续航能力，实现不间断供电控制。

Description

一种不间断供电的UPS电源

技术领域

本发明涉及电源技术领域，具体是一种不间断供电的UPS电源。

背景技术

目前UPS(Uninterruptible Power System,不间断电源)是一种含有储能装置的交流电源，主要利用电池等储能装置在停电时向负载提供不间断的电力供应，当市电输入正常时，UPS将市电稳压后供应给负载使用，当市电断电时，UPS利用储能装置的电能向负载继续供应交流电，维持负载正常工作，现有的UPS电源通过设置的恒压电路、保护电路和电源切换电路完成对电能的传输控制和保护控制，而缺少在电源切换时的对能源的节约利用，导致不必要的能源浪费，并且UPS电源的续航能力完全取决于储能装置的储能容量，续航能力较低，因此有待改进。

发明内容

本发明实施例提供一种不间断供电的UPS电源，以解决上述背景技术中提出的问题。

依据本发明实施例的第一方面，提供一种不间断供电的UPS电源，该不间断供电的UPS电源包括：电源模块，整流模块，旁路控制模块，延时启动模块，状态检测模块，充放电控制模块，第一储能模块，储能控制模块，放电控制模块，逆变输出模块；

所述电源模块，用于提供交流电能；

所述整流模块，与所述电源模块连接，用于将输入的交流电能进行整流处理并输出直流电能；

所述旁路控制模块，与所述电源模块连接，用于接收所述电源模块输出的交流电能并输出；

所述延时启动模块，与所述电源模块和整流模块连接，用于降低所述电源模块输出的电能并进行整流处理，用于延时控制继电器电路的工作，用于通过延时控制模块控制所述整流模块和电源模块的输出电能；

所述状态检测模块，与所述电源模块连接，用于检测所述电源模块的电能输出情况并输出状态信号；

所述充放电控制模块，与所述延时启动模块和状态检测模块连接，用于检测所述第一储能模块的电压并输出电压信号，用于将电压信号和所述状态信号通过逻辑电路进行逻辑运算并控制第一储能模块的充放电工作；

所述第一储能模块，与所述充放电控制模块和状态检测模块连接，用于通过储能装置进行充电和放电；

所述储能控制模块，与所述延时启动模块连接，用于接收所述整流模块输出的电能并通过超级电容模组进行储能；

所述放电控制模块，与所述储能控制模块和第一储能模块连接，用于将控制指令、所述状态信号和电压信号进行逻辑运算处理，用于控制所述电能控制模块的放电工作；

所述逆变输出模块，与所述延时启动模块、充放电控制模块和旁路控制模块连接，用于将所述充放电控制模块和延时启动模块输出的电能进行逆变处理并输出，用于直接输出所述旁路控制模块输出的电能。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明不间断供电的UPS电源采用延时启动模块对输入的电能进行延时连接控制，避免由于市电切换和导通带来的冲击电压，降低对后续电路的影响，同时配合储能控制模块对冲击电压进行存储，避免电源工作时不必要的能源浪费，且储能控制模块可作为第一储能模块的充电源，提高第一储能模块的续航能力，提高UPS电源的使用周期，并且状态检测模块、充放电控制模块和储能控制模块完成对电源的检测和控制，UPS电源电路较为简单易行。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例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为本发明实例提供的不间断供电的UPS电源的原理方框示意图。

图2为本发明实例提供的不间断供电的UPS电源的电路图。

图3为本发明实例提供的放电控制模块的电路图。

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。

实施例1，请参阅图1,一种不间断供电的UPS电源包括：电源模块1，整流模块2，旁路控制模块3，延时启动模块4，状态检测模块5，充放电控制模块6，第一储能模块7，储能控制模块8，放电控制模块9，逆变输出模块10；

具体地，所述电源模块1，用于提供交流电能；

整流模块2，与所述电源模块1连接，用于将输入的交流电能进行整流处理并输出直流电能；

旁路控制模块3，与所述电源模块1连接，用于接收所述电源模块1输出的交流电能并输出；

延时启动模块4，与所述电源模块1和整流模块2连接，用于降低所述电源模块1输出的电能并进行整流处理，用于延时控制继电器电路的工作，用于通过延时控制模块控制所述整流模块2和电源模块1的输出电能；

状态检测模块5，与所述电源模块1连接，用于检测所述电源模块1的电能输出情况并输出状态信号；

充放电控制模块6，与所述延时启动模块4和状态检测模块5连接，用于检测所述第一储能模块7的电压并输出电压信号，用于将电压信号和所述状态信号通过逻辑电路进行逻辑运算并控制第一储能模块7的充放电工作；

第一储能模块7，与所述充放电控制模块6和状态检测模块5连接，用于通过储能装置进行充电和放电；

储能控制模块8，与所述延时启动模块4连接，用于接收所述整流模块2输出的电能并通过超级电容模组进行储能；

放电控制模块9，与所述储能控制模块8和第一储能模块7连接，用于将控制指令、所述状态信号和电压信号进行逻辑运算处理，用于控制所述电能控制模块的放电工作；

逆变输出模块10，与所述延时启动模块4、充放电控制模块6和旁路控制模块3连接，用于将所述充放电控制模块6和延时启动模块4输出的电能进行逆变处理并输出，用于直接输出所述旁路控制模块3输出的电能。

在具体实施例中，上述电源模块1可采用市电压提供所需的交流电能，在此不做赘述；上述整流模块2可采用全桥整流器，在此不做赘述；上述旁路控制模块3通过旁路开关电路控制交流电能的传输，在此不做赘述；上述延时启动模块4可采用延时继电器控制电路，控制电能的延时输入；上述状态检测模块5可采用光耦隔离信号传输电路检测电源模块1是否输出电能；上述充放电控制模块6可采用双功率管电路控制电能的输入和输出；上述第一储能模块7可采用，但并不限于锂电池、蓄电池等储能装置进行电能存储；上述储能控制模块8可采用专门的DC-DC调节电路完成对输入电能的调节；上述放电控制模块9可采用逻辑运算电路控制功率管电路的闭断，实现放电工作；上述逆变输出模块10可采用逆变装置进行逆变控制，在此不做赘述。

实施例2，请参阅图2和图3,，所述电源模块1包括市电源；所述整流模块2包括第一整流器T1和第二整流器T2；所述状态检测模块5包括第二电阻R2、第一光耦U1、第三电阻R3、第九电阻R9、第二二极管D2、第三二极管D3；

具体地，所述市电源的第一端连接第一整流器T1的输入端、第二整流器T2的输入端和第二电阻R2的一端，市电源的第二端连接第二整流器T2的接地端、第一光耦U1的第二端和地端，第二电阻R2的另一端连接第一光耦U1的第一端，第一光耦U1的第三端通过第三电阻R3连接第二整流器T2的输出端和第三二极管D3的阳极，第一光耦U1的第四端连接第九电阻R9的第一端，第九电阻R9的第二端连接所述充放电控制模块6，第一整流器T1的输出端连接第二二极管D2的阳极，第二二极管D2的阴极连接第三二极管D3的阴极。

在具体实施例中，上述第一光耦U1可选用PC817光电耦合器，用于检测市电源的电能状态；上述第二二极管D2和第三二极管D3均用于防止电能的回流。

进一步地，所述旁路控制模块3包括第一晶体管SCR1、第二晶体管SCR2；所述逆变输出模块10包括逆变器T3和输出端口；

具体地，所述第一晶体管SCR1的阳极和第二晶体管SCR2的阴极均连接所述市电源的第一端，第一晶体管SCR1的阴极和第二晶体管SCR2的阳极均通过所述延时启动模块4连接输出端口的第一端，逆变器T3的输入端连接所述延时启动模块4，逆变器T3的输出端连接输出端口的第二端。

在具体实施例中，上述第一晶体管SCR1和第二晶体管SCR2均可选用可控硅，组成旁路开关电路，用于控制电能由旁路传输。

进一步地，所述延时启动模块4包括第一电阻R1、第一电容C1、第一二极管D1、第十六电阻R16、第一继电器K1、第一稳压管VD1、第二电容C2、第一继电开关K1-1；

具体地，所述第一电容C1的一端和第一电阻R1的一端均连接所述市电源的第一端，第一电容C1的另一端连接第一电阻R1的另一端和第一二极管D1的阳极，第一二极管D1的阴极通过第十六电阻R16连接第一继电器K1的一端、第一稳压管VD1的阴极和第二电容C2的一端，第二电容C2的另一端、第一稳压管VD1的阳极和第一继电器K1的另一端均接地，第一继电开关K1-1的第一端、第二端和第三端分别连接第一晶体管SCR1的阴极、第二二极管D2的阴极和第二整流器T2的输出端，第一继电开关K1-1的第四端连接所述输出端口，第一继电开关K1-1的第五端和第六端均连接所述储能控制模块8。

在具体实施例中，上述第一电阻R1和第一电容C1组成阻容电路，用于降低输入的电能；上述第一二极管D1用于整流处理；上述第二电容C2用于延时控制，控制第一继电器K1的延时工作；上述第一继电开关K1-1可采用三刀三掷开关，且第一继电开关K1-1的第一端和第四端、第三端和第六端均为常开触点，第一继电开关K1-1的第二端和第五端为常闭开关。

进一步地，所述储能控制模块8包括充电器U2、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第一功率管Q1、第七电阻R7、第二功率管Q2、第八电阻R8、第一超级电容CD1、第二超级电容CD2；

具体地，所述充电器U2的第一端和第二端均连接所述第一继电开关K1-1的第五端和第六端，充电器U2的第四端通过第四电阻R4连接地端，充电器U2的第五端、第六端和第七端均接地，充电器U2的第九端连接第一功率管Q1的栅极和第二功率管Q2的栅极并通过第六电阻R6连接第五电阻R5的一端和充电器U2的第十端，第五电阻R5的另一端连接充电器U2的第十一端、第一功率管Q1的源极和第一超级电容CD1的第一端，第一功率管Q1的漏极通过第七电阻R7连接第八电阻R8的一端和第二功率管Q2的漏极，第二功率管Q2的源极连接第一超级电容CD1的第二端和第二超级电容CD2的第一端，第八电阻R8的另一端和第二超级电容CD2的法第二端均接地。

在具体实施例中，上述充电器U2可选用LTC4079芯片；上述第一功率管Q1和第二功率管Q2均可选用P沟道增强型MOS管，用于控制对第一超级电容CD1和第二超级电容CD2的充电控制。

进一步地，所述充放电控制模块6包括第十电阻R10、第二稳压管VD2、第一电位器RP1、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第三功率管Q3、第四功率管Q4、反相器U3；所述第一储能模块7包括储能装置；

具体地，所述反相器U3的输入端连接所述第九电阻R9的第二端，第四功率管Q4的栅极通过第十电阻R10连接第二稳压管VD2的阳极，第二稳压管VD2的阴极通过第一电位器RP1连接第一电位器RP1的滑片端、第十一电阻R11的一端和第十二电阻R12的一端，第十一电阻R11的另一端连接储能装置的第一端和第四功率管Q4的源极，第十二电阻R12的另一端接地，第四功率管Q4的漏极连接第三功率管Q3的漏极，第三功率管Q3的源极连接所述第一继电开关K1-1的第六端，反相器U3的输出端连接第三功率管Q3的栅极。

在具体实施例中，上述反相器U3用于极性翻转，具体型号不做限定；上述第三功率管Q3可选用N沟道增强型MOS管，第四功率管Q4可选用P沟道增强型MOS管，第三功率管Q3用于放电控制，第四功率管Q4用于充电控制。

进一步地，所述放电控制模块9包括第十三电阻R13、第十四电阻R14、第一逻辑芯片J1、第二逻辑芯片J2、控制指令、第三稳压管VD3、第十五电阻R15、第五功率管Q5；

具体地，所述第十三电阻R13的一端和第十四电阻R14的一端分别连接所述第九电阻R9的第一端和第二稳压管VD2的阳极，第十三电阻R13的另一端和第十四电阻R14的另一端分别连接第一逻辑芯片J1的第一输入端和第二输入端，第一逻辑芯片J1的输出端和控制指令分别连接第二逻辑芯片J2的第一输入端和第二输入端，第二逻辑芯片J2的输出端连接第三稳压管VD3的阴极、第十五电阻R15的一端和第五功率管Q5的栅极，第五功率管Q5的源极连接所述第一超级电容CD1的第一端，第三稳压管VD3的阳极、第十五电阻R15的另一端和第五功率管Q5的漏极均连接所述储能装置的第一端。

在具体实施例中，上述第一逻辑芯片J1可选用或非门逻辑芯片，第二逻辑芯片J2可选用与逻辑芯片，具体型号均不做限定；上述控制指令为需要第一超级电容CD1和第二超级电容CD2放电的控制指令，为高电平信号，生成控制指令的方式不做限定；上述第五功率管Q5可选用N沟道增强型MOS管。

本发明一种不间断供电的UPS电源，由市电源提供所需的交流电能，市电源输出的电能控制延时启动模块4的工作，在延时启动模块4中，通过第一电阻R1和第一电容C1降压，第一二极管D1整流处理，以便向第二电容C2进行充电控制，延时一段时间后，当到达第一继电器K1的工作要求时，第一继电器K1将得电控制第一继电开关K1-1的工作，在延时期间，由于开关的切换和电源的输入容易产生一段电压较高的电能，为避免对后续电能的影响，同时避免能源的浪费，该电能将由储能控制模块8接收，并由第一超级电容CD1和第二超级电容CD2进行存储，延时后由于第一继电器K1的控制，第一继电器K1的第一端和第四端、第三端和第六端闭合，当需要通过旁路控制模块3直接提供交流电时，控制第一晶体管SCR1和第二晶体管SCR2的导通即可，当需要对输出的交流电进行处理时，由第二整流器T2对市电源输出的交流电进行整流处理，并由第一光耦U1检测市电压是否处于供电或断电状态，当处于供电时，由反相器U3输出低电平，第三功率管Q3截止，断电时第三功率管Q3为导通，处于放电状态，当第二稳压管VD2被击穿时，第四功率管Q4截止，未被击穿时，第四功率管Q4导通，处于充电状态，以便完成由储能装置的电能储能和市电源断电时的供电，同时在检测市电源断电且储能装置电量未满时，第一逻辑芯片J1输出高电平，配合控制指令发出高电平信号，以便由第二逻辑芯片J2输出高电平控制第五功率管Q5导通，使得第一超级电容CD1和第二超级电容CD2为储能装置提供电能，提高UPS电源的续航能力且避免能源的浪费。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种不间断供电的UPS电源，其特征在于：

该不间断供电的UPS电源包括：电源模块，整流模块，旁路控制模块，延时启动模块，状态检测模块，充放电控制模块，第一储能模块，储能控制模块，放电控制模块，逆变输出模块；

所述电源模块，用于提供交流电能；

所述整流模块，与所述电源模块连接，用于将输入的交流电能进行整流处理并输出直流电能；

所述旁路控制模块，与所述电源模块连接，用于接收所述电源模块输出的交流电能并输出；

所述延时启动模块，与所述电源模块和整流模块连接，用于降低所述电源模块输出的电能并进行整流处理，用于延时控制继电器电路的工作，用于通过延时控制模块控制所述整流模块和电源模块的输出电能；

所述状态检测模块，与所述电源模块连接，用于检测所述电源模块的电能输出情况并输出状态信号；

所述充放电控制模块，与所述延时启动模块和状态检测模块连接，用于检测所述第一储能模块的电压并输出电压信号，用于将电压信号和所述状态信号通过逻辑电路进行逻辑运算并控制第一储能模块的充放电工作；

所述第一储能模块，与所述充放电控制模块和状态检测模块连接，用于通过储能装置进行充电和放电；

所述储能控制模块，与所述延时启动模块连接，用于接收所述整流模块输出的电能并通过超级电容模组进行储能；

所述放电控制模块，与所述储能控制模块和第一储能模块连接，用于将控制指令、所述状态信号和电压信号进行逻辑运算处理，用于控制所述电能控制模块的放电工作；

所述逆变输出模块，与所述延时启动模块、充放电控制模块和旁路控制模块连接，用于将所述充放电控制模块和延时启动模块输出的电能进行逆变处理并输出，用于直接输出所述旁路控制模块输出的电能。

2.根据权利要求1所述的一种不间断供电的UPS电源，其特征在于，所述电源模块包括市电源；所述整流模块包括第一整流器和第二整流器；所述状态检测模块包括第二电阻、第一光耦、第三电阻、第九电阻、第二二极管、第三二极管；

所述市电源的第一端连接第一整流器的输入端、第二整流器的输入端和第二电阻的一端，市电源的第二端连接第二整流器的接地端、第一光耦的第二端和地端，第二电阻的另一端连接第一光耦的第一端，第一光耦的第三端通过第三电阻连接第二整流器的输出端和第三二极管的阳极，第一光耦的第四端连接第九电阻的第一端，第九电阻的第二端连接所述充放电控制模块，第一整流器的输出端连接第二二极管的阳极，第二二极管的阴极连接第三二极管的阴极。

3.根据权利要求2所述的一种不间断供电的UPS电源，其特征在于，所述旁路控制模块包括第一晶体管、第二晶体管；所述逆变输出模块包括逆变器和输出端口；

所述第一晶体管的阳极和第二晶体管的阴极均连接所述市电源的第一端，第一晶体管的阴极和第二晶体管的阳极均通过所述延时启动模块连接输出端口的第一端，逆变器的输入端连接所述延时启动模块，逆变器的输出端连接输出端口的第二端。

4.根据权利要求3所述的一种不间断供电的UPS电源，其特征在于，所述延时启动模块包括第一电阻、第一电容、第一二极管、第一电阻、第一继电器、第一稳压管、第二电容、第一继电开关；

所述第一电容的一端和第一电阻的一端均连接所述市电源的第一端，第一电容的另一端连接第一电阻的另一端和第一二极管的阳极，第一二极管的阴极通过第十六电阻R1连接第一继电器的一端、第一稳压管的阴极和第二电容的一端，第二电容的另一端、第一稳压管的阳极和第一继电器的另一端均接地，第一继电开关的第一端、第二端和第三端分别连接第一晶体管的阴极、第二二极管的阴极和第二整流器的输出端，第一继电开关的第四端连接所述输出端口，第一继电开关的第五端和第六端均连接所述储能控制模块。

5.根据权利要求4所述的一种不间断供电的UPS电源，其特征在于，所述储能控制模块包括充电器、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第一功率管、第七电阻、第二功率管、第八电阻、第一超级电容、第二超级电容；

所述充电器的第一端和第二端均连接所述第一继电开关的第五端和第六端，充电器的第四端通过第四电阻连接地端，充电器的第五端、第六端和第七端均接地，充电器的第九端连接第一功率管的栅极和第二功率管的栅极并通过第六电阻连接第五电阻的一端和充电器的第十端，第五电阻的另一端连接充电器的第十一端、第一功率管的源极和第一超级电容的第一端，第一功率管的漏极通过第七电阻连接第八电阻的一端和第二功率管的漏极，第二功率管的源极连接第一超级电容的第二端和第二超级电容的第一端，第八电阻的另一端和第二超级电容的法第二端均接地。

6.根据权利要求5所述的一种不间断供电的UPS电源，其特征在于，所述充放电控制模块包括第十电阻、第二稳压管、第一电位器、第十一电阻、第十二电阻、第三功率管、第四功率管、反相器；所述第一储能模块包括储能装置；

所述反相器的输入端连接所述第九电阻的第二端，第四功率管的栅极通过第十电阻连接第二稳压管的阳极，第二稳压管的阴极通过第一电位器连接第一电位器的滑片端、第十一电阻的一端和第十二电阻的一端，第十一电阻的另一端连接储能装置的第一端和第四功率管的源极，第十二电阻的另一端接地，第四功率管的漏极连接第三功率管的漏极，第三功率管的源极连接所述第一继电开关的第六端，反相器的输出端连接第三功率管的栅极。

7.根据权利要求6所述的一种不间断供电的UPS电源，其特征在于，所述放电控制模块包括第十三电阻、第十四电阻、第一逻辑芯片、第二逻辑芯片、控制指令、第三稳压管、第十五电阻、第五功率管；

所述第十三电阻的一端和第十四电阻的一端分别连接所述第九电阻的第一端和第二稳压管的阳极，第十三电阻的另一端和第十四电阻的另一端分别连接第一逻辑芯片的第一输入端和第二输入端，第一逻辑芯片的输出端和控制指令分别连接第二逻辑芯片的第一输入端和第二输入端，第二逻辑芯片的输出端连接第三稳压管的阴极、第十五电阻的一端和第五功率管的栅极，第五功率管的源极连接所述第一超级电容的第一端，第三稳压管的阳极、第十五电阻的另一端和第五功率管的漏极均连接所述储能装置的第一端。

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