CN212162909U - 一种ups系统及制动单元 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种UPS系统及制动单元，UPS系统包括输入源、UPS及制动单元，所述输入源电连接所述UPS的输入端，所述UPS的母线电连接所述制动单元的输入端，所述制动单元的输出端电连接所述UPS的输入端。本实用新型通过将UPS系统中制动功能独立形成单元，根据UPS应用的场合加装制动单元；不需要使用制动单元场合的UPS就不需要加装制动单元，从而降低了UPS的成本，减小了UPS体积，使得UPS可应用于更多场合。

Description

一种UPS系统及制动单元

技术领域

本实用新型涉及不间断电源技术领域，尤其涉及一种UPS系统及制动单元。

背景技术

在线式UPS(Uninterruptible Power System,不间断电源)的负载若为能量回馈式负载时，负载的能量通过UPS的输出返回到UPS，并存储在UPS母线电容内，若回馈的能量过大，则会导致母线电压冲高，触发UPS保护，断开输出继电器，切换到旁路供电，从而降低了负载供电的可靠性。

现有技术中，直接将制动单元设置在UPS的机箱内，制动单元包含能量回馈功能，虽然设置制动单元可以适应UPS使用的多数场合，但在不需要制动单元的场合，使用含有制单元的UPS，增加了UPS的成本和体积；UPS负载大多数为机房服务器，只有极少数场合为回馈型负载，大大增加了UPS成本，造成了功能浪费。

实用新型内容

为解决上述技术缺陷，本实用新型采用的技术方案在于，提供一种UPS系统及制动单元。

本实用新型提供一种UPS系统，包括输入源、UPS及制动单元，所述输入源电连接所述UPS的输入端，所述UPS的母线电连接所述制动单元的输入端，所述制动单元的输出端电连接所述UPS的输入端。

在本实用新型提供的UPS系统中，所述制动单元包括制动电阻模块，所述制动电阻模块包括制动控制器、第一电阻、第二电阻、第一开关管及第二开关管，所述第一电阻的正极电连接所述UPS母线正极，所述第一电阻的负极电连接所述第一开关管的第二极，所述第一开关管的第一极接中性线，所述第二电阻的正极接中性线，所述第二电阻的负极电连接所述第二开关管的第二极，所述第二开关管的第一极电连接所述UPS母线负极，所述第一开关管和所述第二开关管的控制极均电连接所述制动控制器。

在本实用新型提供的UPS系统中，所述第一开关管和所述第二开关管均为 IGB或MOS管。

在本实用新型提供的UPS系统中，所述制动单元还包括能量回馈模块。

在本实用新型提供的UPS系统中，所述能量回馈模块包括第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第三开关管、第四开关管、第五开关管、第六开关管、第七开关管、第八开关管、第一电感、第二电感、第三电感、第一继电器、第二继电器、第三继电器；

所述第一电容的正极电连接所述UPS母线正极，其负极接中性线，所述第一电容与所述第一电阻及所述第一开关管并联，所述第二电容的正极接中性线，其负极电连接所述UPS母线负极，且所述第二电容与所述第二电阻及所述第二开关管并联；

所述第三开关管、所述第四开关管、所述第五开关管、所述第六开关管、所述第七开关管、所述第八开关管的控制极电连接所述制动控制器，所述第三开关管、所述第五开关管和所述第七开关管的第二极均电连接所述UPS母线正极，所述第四开关管、所述第六开关管和所述第八开关管的第一极均电连接所述UPS母线负极；所述第三开关管的第一极及所述第四开关管的第二极通过所述第三电感和所述第三继电器电连接所述制动单元的第三输出端，所述第三电感的正极电连接所述第三开关管的第一极及所述第四开关管的第二极，所述第三电感的负极电连接所述第三继电器的一端，所述第三继电器的另一端电连接所述制动单元的第三输出端；所述第五开关管的第一极及所述第六开关管的第二极通过所述第二电感和所述第二继电器电连接所述制动单元的第二输出端，所述第二电感的正极电连接所述第五开关管的第一极及所述第六开关管的第二极，所述第二电感的负极电连接所述第二继电器的一端，所述第二继电器的另一端电连接所述制动单元的第二输出端；所述第七开关管的第一极及所述第八开关管的第二极通过所述第一电感和所述第一继电器电连接所述制动单元的第一输出端，所述第一电感的正极电连接所述第七开关管的第一极及所述第八开关管的第二极，所述第一电感的负极电连接所述第一继电器的一端，所述第一继电器的另一端电连接所述制动单元的第一输出端；

所述第三电容的正极电连接所述第三电感的负极，其负极电连接中性线；所述第四电容的正极电连接所述第二电感的负极，其负极电连接中性线；所述第五电容的正极电连接所述第一电感的负极，其负极电连接中性线。

在本实用新型提供的UPS系统中，所述第三开关管、所述第四开关管、所述第五开关管、所述第六开关管、所述第七开关管、所述第八开关管均为IGBT 或MOS管。

本实用新型还提供一种制动单元，所述制动单元的输入端电连接UPS输入端，其输出端电连接UPS母线；所述制动单元包括制动电阻模块，所述制动电阻模块包括制动控制器、第一电阻、第二电阻、第一开关管及第二开关管，所述第一电阻的正极电连接UPS母线正极，所述第一电阻的负极电连接所述第一开关管的第二极，所述第一开关管的第一极接中性线，所述第二电阻的正极接中性线，所述第二电阻的负极电连接所述第二开关管的第二极，所述第二开关管的第一极电连接所述UPS母线负极，所述第一开关管和所述第二开关管的控制极均电连接所述制动控制器。

在本实用新型提供的制动单元中，所述能量回馈模块第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第三开关管、第四开关管、第五开关管、第六开关管、第七开关管、第八开关管、第一电感、第二电感、第三电感、第一继电器、第二继电器、第三继电器；

所述第一电容的正极电连接所述UPS母线正极，其负极接中性线，所述第一电容与所述第一电阻及所述第一开关管并联，所述第二电容的正极接中性线，其负极电连接所述UPS母线负极，且所述第二电容与所述第二电阻及所述第二开关管并联；

所述第三开关管、所述第四开关管、所述第五开关管、所述第六开关管、所述第七开关管、所述第八开关管的控制极电连接所述制动控制器，所述第三开关管、所述第五开关管和所述第七开关管的第二极均电连接所述UPS母线正极，所述第四开关管、所述第六开关管和所述第八开关管的第一极均电连接所述UPS母线负极；所述第三开关管的第一极及所述第四开关管的第二极通过所述第三电感和所述第三继电器电连接所述制动单元的第三输出端，所述第三电感的正极电连接所述第三开关管的第一极及所述第四开关管的第二极，所述第三电感的负极电连接所述第三继电器的一端，所述第三继电器的另一端电连接所述制动单元的第三输出端；所述第五开关管的第一极及所述第六开关管的第二极通过所述第二电感和所述第二继电器电连接所述制动单元的第二输出端，所述第二电感的正极电连接所述第五开关管的第一极及所述第六开关管的第二极，所述第二电感的负极电连接所述第二继电器的一端，所述第二继电器的另一端电连接所述制动单元的第二输出端；所述第七开关管的第一极及所述第八开关管的第二极通过所述第一电感和所述第一继电器电连接所述制动单元的第一输出端，所述第一电感的正极电连接所述第七开关管的第一极及所述第八开关管的第二极，所述第一电感的负极电连接所述第一继电器的一端，所述第一继电器的另一端电连接所述制动单元的第一输出端；

所述第三电容的正极电连接所述第三电感的负极，其负极电连接中性线；所述第四电容的正极电连接所述第二电感的负极，其负极电连接中性线；所述第五电容的正极电连接所述第一电感的负极，其负极电连接中性线。

在本实用新型提供的制动单元中，所述第一开关管和所述第二开关管均为 IGB或MOS管。

在本实用新型提供的制动单元中，所述第三开关管、所述第四开关管、所述第五开关管、所述第六开关管、所述第七开关管、所述第八开关管均为IGBT 或MOS管。

与现有技术比较本实用新型的有益效果在于：本实用新型通过将UPS系统中制动功能独立形成单元，根据UPS应用的场合加装制动单元；不需要使用制动单元场合的UPS就不需要加装制动单元，从而降低了UPS的成本，减小了UPS 体积，使得UPS可应用于更多场合。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例技术方案，下面将对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，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，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为本实用新型实施例提供的一种UPS系统的结构图；

图2为本实用新型实施例提供的一种制动单元的拓扑图；

图3为本实用新型实施例提供的另一种制动单元的拓扑图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在此本实用新型实施例说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本实用新型实施例。如在本实用新型实施例说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

还应当进一步理解，在本实用新型说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

如图1所示，图1为本实用新型实施例提供的一种UPS系统的结构图；本实用新型提供一种UPS系统，该UPS系统通过将制动功能独立形成单元，根据 UPS应用的场合加装UPS制动单元。不需要使用制动单元场合的UPS就不需要加装制动单元，从而降低了UPS的成本，减小了UPS体积，使得UPS可应用于更多场合。

该UPS系统包括输入源、UPS及制动单元，输入源电连接UPS的输入端， UPS的母线(即UPS输出端)电连接制动单元的输入端，制动单元的输出端电连接UPS的输入端，制动单元可包含能量回馈模块和制动电阻模块，当然制动单元也可以只包含制动电阻模块，在此不做限制。当输入源输入正常时，UPS将输入源稳压后供应给负载使用；当输入源断电时，UPS立即将其内部电池的直流电能通过逆变器切换转换的方法向负载继续供应交流电，保证负载的正常工作。当输入源为电网时，制动单元将负载回馈至UPS母线的能量送至电网，达到节能减排的目的；若输入源为发电机时，通过制动电阻将能量消耗掉。

本实施例通过将UPS系统中制动功能独立形成单元，根据UPS应用的场合加装UPS制动单元。不需要使用制动单元场合的UPS就不需要加装制动单元，从而降低了UPS的成本，减小了UPS体积，使得UPS可应用于更多场合。

本实用新型还公开一种制动单元，该制动单元用于上述UPS系统中，如图2 所示，图2是本实用新型实施例提供的一种制动单元的拓扑图，该制动单元包括制动控制器(图中未出示)、第一电阻R1、第二电阻R2、第一开关管Q1及第二开关管Q2，第一电阻R1的正极电连接UPS母线正极，第一电阻R1的负极电连接第一开关管Q1的第二极，第一开关管Q1的第一极接中性线，第二电阻 R2的正极接中性线，第二电阻R2的负极电连接第二开关管Q2的第二极，第二开关管Q2的第一极电连接UPS的母线负极，第一开关管Q1和第二开关管Q2的控制极均电连接制动控制器的输出端。该实施例的制动单元仅包含制动电阻模块，制动电阻模块具有制动功能，第一电阻R1和第二电阻R2均为制动电阻，当第一开关管Q1和第二开关管Q2导通时，UPS母线能量通过第一电阻R1和第二电阻R2进行泄放。UPS的输入源为发电机时，该制动单元仅包含制动电阻模块，不包含能量回馈模块，大大降低成本，同时达到能放泄放的功能。

其中，本实施例中第一开关管Q1和第二开关管Q2采用IGBT(绝缘栅双极型晶体管)，其控制极为基极，第一极为发射极，第二极为集电极。当然在其他实施例中的第一开关管Q1和第二开关管Q2也可用MOS管，其控制极为栅极，第一极为源极，第二级极为漏极。

在另一实施例中，制动单元包含制动电阻模块和能量回馈模块，制动电阻模块具有制动功能，实现多余能量泄放，能量回馈模块实现能量回收利用。如图3所示，图3是本实用新型实施例提供的另一种制动单元的拓扑图，该制动单元包含前述实施例中的制动电阻模块，该制动单元还包括能量回馈模块，制动电阻模块包括制动控制器(图中未出示)、第一电阻R1、第二电阻R2、第一开关管Q1及第二开关管Q2，各器件的连接方式如上述实施例所述，在此不再赘述。

能量回馈模块包括第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第三开关管Q3、第四开关管Q4、第五开关管Q5、第六开关管Q6、第七开关管Q7、第八开关管Q8、第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3、第一继电器RLY1、第二继电器RLY2、第三继电器RLY3。

其中，第一电容C1的正极电连接UPS母线正极，其负极接中性线，第一电容C1与第一电阻R1及第一开关管Q1并联，第二电容C2的正极接中性线，其负极电连接UPS母线负极，且第二电容C2与第二电阻R2及第二开关管Q2并联。

第三开关管Q3、第四开关管Q4、第五开关管Q5、第六开关管Q6、第七开关管Q7、第八开关管Q8的控制极电连接制动控制器的输出端，第三开关管Q3、第五开关管Q5和第七开关管Q7的第二极均电连接UPS母线正极，第四开关管 Q4、第六开关管Q6和第八开关管Q8的第一极均电连接UPS母线负极。第三开关管Q3的第一极及第四开关管Q4的第二极通过第三电感L3和第三继电器RLY3 电连接制动单元的第三输出端，第三电感L3的正极电连接第三开关管Q3的第一极及第四开关管Q4的第二极，第三电感L3的负极电连接第三继电器RLY3的一端，第三继电器RLY3的另一端电连接制动单元的第三输出端；第五开关管Q5 的第一极及第六开关管Q6的第二极通过第二电感L2和第二继电器RLY2电连接制动单元的第二输出端，第二电感L2的正极电连接第五开关管Q5的第一极及第六开关管Q6的第二极，第二电感L2的负极电连接第二继电器RLY2的一端，第二继电器RLY2的另一端电连接制动单元的第二输出端；第七开关管Q7的第一极及第八开关管Q8的第二极通过第一电感L1和第一继电器RLY1电连接制动单元的第一输出端，第一电感L1的正极电连接第七开关管Q7的第一极及第八开关管Q8的第二极，第一电感L1的负极电连接第一继电器RLY1的一端，第一继电器RLY1的另一端电连接制动单元的第一输出端。

第三电容C3的正极电连接第三电感L3的负极，其负极电连接中性线；第四电容C4的正极电连接第二电感L2的负极，其负极电连接中性线；第五电容 C5的正极电连接第一电感L1的负极，其负极电连接中性线。

其中，本实施例中，第三开关管Q3、第四开关管Q4、第五开关管Q5、第六开关管Q6、第七开关管Q7、第八开关管Q8采用IGBT(绝缘栅双极型晶体管)，当然，也可以采用MOS管。Q3-Q8采用IGBT时，控制极为基极，第一极为发射极，第二极为集电极。Q3-Q8采用MOS管时，控制极为栅极，第一极为源极，第二极为漏极。

该实施例适用于输入为通过ATS切换的双输入，主输入为电网，辅输入为发电机，制动单元通过干接点信号检测发电机是否接入，来判定输入源为电网还是发电机，当检测到输入源为发电机时，制动电阻部分由R1，R2及制动开关器件Q1,Q2组成，当Q1,Q2导通时，母线能量通过R1,R2进行泄放。当检测到输入源为电网时，主要通过回馈逆变器将UPS母线能量转换为交流，送回至电网，减小UPS输入电流，从而达到省电的目的。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，尚且本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种UPS系统，其特征在于，包括输入源、UPS及制动单元，所述输入源电连接所述UPS的输入端，所述UPS的母线电连接所述制动单元的输入端，所述制动单元的输出端电连接所述UPS的输入端。

2.根据权利要求1所述的UPS系统，其特征在于，所述制动单元包括制动电阻模块，所述制动电阻模块包括制动控制器、第一电阻、第二电阻、第一开关管及第二开关管，所述第一电阻的正极电连接所述UPS母线正极，所述第一电阻的负极电连接所述第一开关管的第二极，所述第一开关管的第一极接中性线，所述第二电阻的正极接中性线，所述第二电阻的负极电连接所述第二开关管的第二极，所述第二开关管的第一极电连接所述UPS母线负极，所述第一开关管和所述第二开关管的控制极均电连接所述制动控制器。

3.根据权利要求2所述的UPS系统，其特征在于，所述第一开关管和所述第二开关管均为IGB或MOS管。

4.根据权利要求2所述的UPS系统，其特征在于，所述制动单元还包括能量回馈模块。

5.根据权利要求4所述的UPS系统，其特征在于，所述能量回馈模块包括第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第三开关管、第四开关管、第五开关管、第六开关管、第七开关管、第八开关管、第一电感、第二电感、第三电感、第一继电器、第二继电器、第三继电器；

所述第一电容的正极电连接所述UPS母线正极，其负极接中性线，所述第一电容与所述第一电阻及所述第一开关管并联，所述第二电容的正极接中性线，其负极电连接所述UPS母线负极，且所述第二电容与所述第二电阻及所述第二开关管并联；

所述第三开关管、所述第四开关管、所述第五开关管、所述第六开关管、所述第七开关管、所述第八开关管的控制极电连接所述制动控制器，所述第三开关管、所述第五开关管和所述第七开关管的第二极均电连接所述UPS母线正极，所述第四开关管、所述第六开关管和所述第八开关管的第一极均电连接所述UPS母线负极；所述第三开关管的第一极及所述第四开关管的第二极通过所述第三电感和所述第三继电器电连接所述制动单元的第三输出端，所述第三电感的正极电连接所述第三开关管的第一极及所述第四开关管的第二极，所述第三电感的负极电连接所述第三继电器的一端，所述第三继电器的另一端电连接所述制动单元的第三输出端；所述第五开关管的第一极及所述第六开关管的第二极通过所述第二电感和所述第二继电器电连接所述制动单元的第二输出端，所述第二电感的正极电连接所述第五开关管的第一极及所述第六开关管的第二极，所述第二电感的负极电连接所述第二继电器的一端，所述第二继电器的另一端电连接所述制动单元的第二输出端；所述第七开关管的第一极及所述第八开关管的第二极通过所述第一电感和所述第一继电器电连接所述制动单元的第一输出端，所述第一电感的正极电连接所述第七开关管的第一极及所述第八开关管的第二极，所述第一电感的负极电连接所述第一继电器的一端，所述第一继电器的另一端电连接所述制动单元的第一输出端；

所述第三电容的正极电连接所述第三电感的负极，其负极电连接中性线；所述第四电容的正极电连接所述第二电感的负极，其负极电连接中性线；所述第五电容的正极电连接所述第一电感的负极，其负极电连接中性线。

6.根据权利要求5所述的UPS系统，其特征在于，所述第三开关管、所述第四开关管、所述第五开关管、所述第六开关管、所述第七开关管、所述第八开关管均为I GBT或MOS管。

7.一种制动单元，其特征在于，所述制动单元的输入端电连接UPS输入端，其输出端电连接UPS母线；所述制动单元包括制动电阻模块，所述制动电阻模块包括制动控制器、第一电阻、第二电阻、第一开关管及第二开关管，所述第一电阻的正极电连接UPS母线正极，所述第一电阻的负极电连接所述第一开关管的第二极，所述第一开关管的第一极接中性线，所述第二电阻的正极接中性线，所述第二电阻的负极电连接所述第二开关管的第二极，所述第二开关管的第一极电连接所述UPS母线负极，所述第一开关管和所述第二开关管的控制极均电连接所述制动控制器。

8.根据权利要求7所述的制动单元，其特征在于，还包括能量回馈模块，所述能量回馈模块第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第三开关管、第四开关管、第五开关管、第六开关管、第七开关管、第八开关管、第一电感、第二电感、第三电感、第一继电器、第二继电器、第三继电器；

所述第一电容的正极电连接所述UPS母线正极，其负极接中性线，所述第一电容与所述第一电阻及所述第一开关管并联，所述第二电容的正极接中性线，其负极电连接所述UPS母线负极，且所述第二电容与所述第二电阻及所述第二开关管并联；

所述第三开关管、所述第四开关管、所述第五开关管、所述第六开关管、所述第七开关管、所述第八开关管的控制极电连接所述制动控制器，所述第三开关管、所述第五开关管和所述第七开关管的第二极均电连接所述UPS母线正极，所述第四开关管、所述第六开关管和所述第八开关管的第一极均电连接所述UPS母线负极；所述第三开关管的第一极及所述第四开关管的第二极通过所述第三电感和所述第三继电器电连接所述制动单元的第三输出端，所述第三电感的正极电连接所述第三开关管的第一极及所述第四开关管的第二极，所述第三电感的负极电连接所述第三继电器的一端，所述第三继电器的另一端电连接所述制动单元的第三输出端；所述第五开关管的第一极及所述第六开关管的第二极通过所述第二电感和所述第二继电器电连接所述制动单元的第二输出端，所述第二电感的正极电连接所述第五开关管的第一极及所述第六开关管的第二极，所述第二电感的负极电连接所述第二继电器的一端，所述第二继电器的另一端电连接所述制动单元的第二输出端；所述第七开关管的第一极及所述第八开关管的第二极通过所述第一电感和所述第一继电器电连接所述制动单元的第一输出端，所述第一电感的正极电连接所述第七开关管的第一极及所述第八开关管的第二极，所述第一电感的负极电连接所述第一继电器的一端，所述第一继电器的另一端电连接所述制动单元的第一输出端；

所述第三电容的正极电连接所述第三电感的负极，其负极电连接中性线；所述第四电容的正极电连接所述第二电感的负极，其负极电连接中性线；所述第五电容的正极电连接所述第一电感的负极，其负极电连接中性线。

9.根据权利要求7所述的制动单元，其特征在于，所述第一开关管和所述第二开关管均为IGB或MOS管。

10.根据权利要求8所述的制动单元，其特征在于，所述第三开关管、所述第四开关管、所述第五开关管、所述第六开关管、所述第七开关管、所述第八开关管均为I GBT或MOS管。

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