CN211556969U - Ups设备的辅助电源供电拓扑结构和ups设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种UPS设备的辅助电源供电拓扑结构和UPS设备。本实用新型的UPS设备的辅助电源供电拓扑结构包括：由整流后的市电为辅助电源供电的主回路、由电池模块为辅助电源供电的旁回路、第一开关和第一电解电容，旁回路并接于主回路中；第一电解电容的正极与主回路的正极连接线连接，第一电解电容的负极与主回路的负极连接线连接；第一开关切换整流后的市电的正极与辅助电源的正极连接端连接，或与有源功率整流单元的母线电容连接。本实用新型的UPS设备的辅助电源供电拓扑结构由市电直接为辅助电源供电，并提供一路电源为有源功率整流单元的母线电容软启动充电，从而使充电器通过有源功率整流单元实现市电的宽范围电压输入。
Description
技术领域
本实用新型涉及电子电路技术领域，特别是涉及一种UPS设备的辅助电源供电拓扑结构和UPS设备。
背景技术
在小功率的UPS(Uninterrupted Power Supply，不间断电源)应用中，为了实现成本与性能的合理化应用，电池节数少的低电压类型的UPS则逐渐成为业界主流。而低电池电压类型UPS因市电电压同电池电压的电压范围过大从而致使SPS设计存在瓶颈，单级拓扑架构无法有效实现宽范围电压输入，故在小功率UPS领域中复用充电器线路以实现市电模式下的供电，即市电通过充电器线路给电池充电后再通过电池模块给辅助电源供电。
而目前辅助电源的供电拓扑架构则致使充电器线路由市电供电，为实现市电宽范围输入则充电器线路需采用反激拓扑，致使充电器线路存在充电功率限制，市电浪涌冲击等瓶颈。
实用新型内容
基于此，本实用新型提供了一种UPS设备的辅助电源供电拓扑结构和UPS设备，由市电直接为辅助电源供电，并提供一路电源为有源功率整流单元的母线电容软启动充电，从而使充电器通过有源功率整流单元实现市电的宽范围电压输入。
第一方面，本实用新型提供了一种UPS设备的辅助电源供电拓扑结构，包括：
由整流后的市电为辅助电源供电的主回路、由电池模块为辅助电源供电的旁回路、第一开关和第一电解电容，所述旁回路并接于所述主回路中；
所述第一电解电容的正极与所述主回路的正极连接线连接，所述第一电解电容的负极与所述主回路的负极连接线连接；
所述第一开关切换整流后的市电的正极与所述辅助电源的正极连接端连接，或与有源功率整流单元的母线电容连接，用于使整流后的市电的正极通过所述第一开关为所述辅助电源供电，或为所述有源功率整流单元母线电容的软启动充电。
可选的，所述主回路还设有稳压电路，用于在所述主回路的输入电压在设定范围内时，使所述主回路的输出电压不变。
可选的，所稳压电路包括第一电阻、第二电阻、第一稳压管和第一导通开关；
所述第一电阻的一端与所述第二电阻的一端连接，并与所述第一开关的动触点连接，所述第一电阻的另一端与所述第一导通开关的集电极连接，所述第二电阻的另一端与所述第一导通开关的基集连接；
所述第一导通开关的发射极与所述辅助电源的正极连接端连接；
所述第一稳压管的正极与所述第一导通开关的基集连接，所述第一稳压管的负极与所述主回路的负极连接线连接。
可选的，所述第一导通开关为PNP型三极管。
可选的，还包括第二电解电容，所述第二电解电容的正极与所述稳压电路的输入端连接，所述第二电解电容的负极与所述主回路的负极连接线连接。
可选的，还包括第三电解电容，所述第三电解电容的正极与所述稳压电路的输出端连接，所述第三电解电容的负极与所述主回路的负极连接线连接。
可选的，所述第一开关为按钮开关；
或者，
所述第一开关为继电器开关，且所述第一开关由所述UPS设备的DSP芯片控制。可选的，所述主回路上还包括整流装置，所述整流装置的输入端与市电连接。
可选的，所述整流装置为整流桥。
第二方面，本实用新型提供了一种UPS设备，包括辅助电源、电池模块和有源功率整流单元，所述辅助电源、电池模块和有源功率整流单元之间的连接形式采用如本实用新型第一方面任一项所述的UPS设备的辅助电源供电拓扑结构。
在本实用新型中，通过将电池模块的输出与整流后的市电并接，实现了市电与电池同时为辅助电源供电，同时，在为辅助电源供电的主回路中引入一路电源至有源功率整流单元的母线，为有源功率整流单元母线电容的软启动充电，从而使充电器通过有源功率整流单元实现市电的宽范围电压输入，克服了现有技术中小功率UPS设备充电器线路存在的充电功率限制，市电浪涌冲击等瓶颈。
为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本实用新型的技术方案。
附图说明
图1为本实用新型一个实施例中UPS设备的辅助电源供电拓扑结构示意图；
图2为本实用新型一个实施例中第一开关的驱动电路示意图；
图3为本实用新型一个实施例中UPS设备的辅助电源供电拓扑结构示意图；
图4为本实用新型一个实施例中UPS设备的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部内容。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶部”、“底部”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以是直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
下面给出几个具体的实施例，用于详细介绍本申请的技术方案。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
图1为本申请一个示例性的实施例中的UPS设备的辅助电源供电拓扑结构示意图，如图1所示，本实施例提供的UPS设备包括辅助电源1、有源功率整流单元2、充电器3和电池模块4。
所述辅助电源1的电源供电拓扑结构包括由整流后的市电为辅助电源2供电的主回路、由电池模块4为辅助电源2供电的旁回路、第一开关5和第一电解电容E1，所述旁回路并接于所述主回路中。
所述辅助电源1用于向UPS设备内部提供直流电源，以保证各控制电路的正常工作。所述有源功率整流单元2(PFC，Power FactorCorrection，功率因数校正)用于对UPS设备的母线进行功率因数校正，在本申请实施例中，所述有源功率整流单元2的输出侧采用直流母线电容，由于直流母线电容上的初始电压为零，在上电开通功率器件的瞬间会形成很大的瞬间的冲击电流，特别是大功率不间断电源，由于直流母线电容一般采用多个大容量的电容并联，形成的瞬间冲击电流更大，如此大的冲击电流往往会导致输入熔断器烧断，导致UPS设备不能正常运行。为了避免过大的冲击电流对设备造成的损坏，需要通过一定方法来限制这个冲击电流，使直流母线电容的电压缓慢升高，这就是软启动。
所述第一电解电容E1的正极与所述主回路的正极连接线连接，所述第一电解电容E1的负极与所述主回路的负极连接线连接。
所述主回路的正极连接线一端连接至所述辅助电源1的正极连接端SPS+，另一端通过整流装置连接至市电的火电连接端，所述主回路的负极连接线一端连接至所述辅助电源1的负极连接端SPS-，另一端通过整流装置连接至市电的零电连接端，其中，上述整流装置可以是如图1中所述的整流桥，在其他例子中，也可以是在所述正极连接线和所述负极连接线上分别设置的二极管。
所述旁回路并接于所述主回路中，所述旁回路的正极连接线一端连接至所述电池的正极，另一端连接至所述主回路的正极连接线，所述旁回路的负极连接线一端连接至所述电池的负极，另一端连接至所述主回路的负极连接线，在一个例子中，所述旁回路的正极连接线的另一端通过第三二极管D3连接至所述主回路的正极连接线。
所述第一开关5的静触点a与整流后的市电的正极连接，所述第一开关5的包括两个动触点b和c，其中，动触点b与所述辅助电源1的正极连接端SPS+连接，动触点c与有源功率整流单元2的母线电容连接，所述第一开关5切换整流后的市电的正极与所述辅助电源1的正极连接端SPS+连接，或与有源功率整流单元2的母线电容连接，用于使整流后的市电的正极通过所述第一开关5为所述辅助电源1供电，或为所述有源功率整流单元2的母线电容的软启动充电。
在一些例子中，有源功率整流单元2包括直流母线软启动电路，因此，所述第一开关5也可以是通过所述直流母线软启动电路与所述有源功率整流单元2的母线电容连接。
本实施例的工作原理为：
在市电上电后，所述第一开关5的状态为接通整流后市电的正极与所述辅助电源1的正极连接端SPS+，市电通过所述主回路直接给辅助电源1供电，辅助电源1激活后，UPS设备的DSP芯片处理器开始工作，所述第一开关切换至接通整流后的市电的正极与所述有源功率整流单元2的母线电容连接，整流后的市电电压通过第一开关5对所述有源功率整流单元2的母线电容的软启动充电，软启动充电结束后，充电器3工作，使电池模块4得电，通过旁回路为辅助电源1供电，在母线电容软启动至电池模块4得电期间，所述第一电解电容E1为所述辅助电源1供电。
在本实用新型中，通过将电池模块的输出与整流后的市电并接，实现了市电与电池同时为辅助电源供电，同时，在为辅助电源供电的主回路中引入一路电源至有源功率整流单元的母线，为有源功率整流单元母线电容的软启动充电，从而使充电器通过有源功率整流单元实现市电的宽范围电压输入，克服了现有技术中小功率UPS设备充电器线路存在的充电功率限制，市电浪涌冲击等瓶颈。
在一些实施例中，所述第一开关5可以是按钮开关，由用户通过手动按钮操作实现第一开关5的动触点切换，在其他一些例子中，所述第一开关5还可以是继电器开关RL1，如图2所示，所述第一开关5为继电器开关时，可以是通过UPS设备的DSP芯片处理器来驱动所述继电器开关RL1，UPS设备的DSP芯片处理器开始工作后，发出信号驱动所述继电器开关RL1切换动触点。
在一个示例性的实施例中，所述主回路中还设有稳压电路，用于在所述主回路的输入电压在设定范围内时，使所述主回路的输出电压不变，以稳定所述辅助电源1的输入电压。
如图3所示，在一个具体的例子中，所稳压电路包括第一电阻R1、第二电阻R2、第一稳压管ZD1和第一导通开关Q1。
所述第一电阻R1的一端与所述第二电阻R2的一端连接，并与所述第一开关5的动触点b连接，所述第一电阻R1的另一端与所述第一导通开关Q1的集电极C连接，所述第二电阻R2的另一端与所述第一导通开关Q1的基集B连接。
所述第一导通开关Q1的发射极E与所述辅助电源1的正极连接端SPS+连接；
所述第一稳压管ZD1的正极与所述第一导通开关Q1的基集B连接，所述第一稳压管ZD1的负极与所述主回路的负极连接线连接。
在一个例子中，所述稳压管ZD1为PNP型三极管。所述导通开关Q1的集电极C的输入电压在设定范围内时，所述第一稳压管ZD1使得所述导通开关Q2的输出电压保持稳定。
在一个例子中，如图3所示，UPS设备的辅助电源供电拓扑结构还包括用于稳压的第二电解电容E2，所述第二电解电容E2的正极与所述稳压电路的输入端连接，所述第二电解电容E2的负极与所述主回路的负极连接线连接。
在一个例子中，如图3所示，UPS设备的辅助电源供电拓扑结构还包括用于稳压的第三电解电容E3，所述第三电解电容E3的正极与所述稳压电路的输出端连接，所述第三电解电容E3的负极与所述主回路的负极连接线连接。
在一个示例性的实施例中，如图3所示，UPS设备的辅助电源供电拓扑结构还包括第三电阻R3，所述第三电阻R3串接于所述主回路的正极连接线与所述有源功率整流单元2的母线电容连接线路中。
在一个示例性的实施例中，如图3所示，UPS设备的辅助电源供电拓扑结构还包括第一二极管D1和第二二极管D2，所述第一二极管D1设置于所述主回路的正极连接线中，所述第二二极管D2设置于所述旁回路的正极连接线中。
图4为本实用新型一个实施例中提供的UPS设备的结构示意图。UPS设备400包括辅助电源410、电池模块420、有源功率整流单元430和充电器440，所述辅助电源410、电池模块420和有源功率整流单元440之间的连接形式采用如上述任一实施例所记载的UPS设备的辅助电源供电拓扑结构。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种UPS设备的辅助电源供电拓扑结构，其特征在于，包括：
由整流后的市电为辅助电源供电的主回路、由电池模块为辅助电源供电的旁回路、第一开关和第一电解电容，所述旁回路并接于所述主回路中；
所述第一电解电容的正极与所述主回路的正极连接线连接，所述第一电解电容的负极与所述主回路的负极连接线连接；
所述第一开关切换整流后的市电的正极与所述辅助电源的正极连接端连接，或与有源功率整流单元的母线电容连接，用于使整流后的市电的正极通过所述第一开关为所述辅助电源供电，或为所述有源功率整流单元母线电容的软启动充电。
2.根据权利要求1所述的UPS设备的辅助电源供电拓扑结构，其特征在于：
所述主回路还设有稳压电路，用于在所述主回路的输入电压在设定范围内时，使所述主回路的输出电压不变。
3.根据权利要求2所述的UPS设备的辅助电源供电拓扑结构，其特征在于：
所稳压电路包括第一电阻、第二电阻、第一稳压管和第一导通开关；
所述第一电阻的一端与所述第二电阻的一端连接，并与所述第一开关的动触点连接，所述第一电阻的另一端与所述第一导通开关的集电极连接，所述第二电阻的另一端与所述第一导通开关的基集连接；
所述第一导通开关的发射极与所述辅助电源的正极连接端连接；
所述第一稳压管的正极与所述第一导通开关的基集连接，所述第一稳压管的负极与所述主回路的负极连接线连接。
4.根据权利要求3所述的UPS设备的辅助电源供电拓扑结构，其特征在于：
所述第一导通开关为PNP型三极管。
5.根据权利要求3所述的UPS设备的辅助电源供电拓扑结构，其特征在于：
还包括第二电解电容，所述第二电解电容的正极与所述稳压电路的输入端连接，所述第二电解电容的负极与所述主回路的负极连接线连接。
6.根据权利要求3所述的UPS设备的辅助电源供电拓扑结构，其特征在于：
还包括第三电解电容，所述第三电解电容的正极与所述稳压电路的输出端连接，所述第三电解电容的负极与所述主回路的负极连接线连接。
7.根据权利要求3所述的UPS设备的辅助电源供电拓扑结构，其特征在于：
所述第一开关为按钮开关；
或者，
所述第一开关为继电器开关，且所述第一开关由所述UPS设备的DSP芯片控制。
8.根据权利要求1所述的UPS设备的辅助电源供电拓扑结构，其特征在于：
所述主回路上还包括整流装置，所述整流装置的输入端与市电连接。
9.根据权利要求8所述的UPS设备的辅助电源供电拓扑结构，其特征在于：
所述整流装置为整流桥。
10.一种UPS设备，包括辅助电源、电池模块和有源功率整流单元，其特征在于：
所述辅助电源、电池模块和有源功率整流单元之间的连接形式采用如权利要求1至9任一项所述的UPS设备的辅助电源供电拓扑结构。
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Cited By (1)
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| CN112909995A (zh) * | 2021-01-22 | 2021-06-04 | 深圳市德兰明海科技有限公司 | 一种储能系统 |
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2019
- 2019-12-11 CN CN201922220826.XU patent/CN211556969U/zh active Active
Cited By (2)
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| CN112909995A (zh) * | 2021-01-22 | 2021-06-04 | 深圳市德兰明海科技有限公司 | 一种储能系统 |
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