CN213367653U - 一种变换电路及ups电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型适用于电源技术领域，提供了一种变换电路及UPS电源，变换电路包括：第一选择单元、第二选择单元及直流变换模块；直流变换模块包括：正变换单元和负变换单元；正变换单元，第一端与直流变换模块的第一输入端连接，第二端与直流变换模块的第一输出端连接，第三端分别与负变换单元第三端及第二直流电源接入端连接；负变换单元，第一端与直流变换模块的第二输入端连接，第二端与直流变换模块的第二输出端连接。本实用新型可针对接入直流电源的组数通过第一选择单元和第二选择单元对电路的拓扑结构进行切换，兼容单双直流电源，输入电流不变，成本低，效率高。

Description

一种变换电路及UPS电源

技术领域

本实用新型属于电源技术领域，尤其涉及一种变换电路及UPS电源。

背景技术

为了维持重点设备的稳定运行，供电系统必须具有连续性、稳定性和可靠性。UPS(Uninterruptible Power Supply，不间断电源)作为一种不间断电源，当市电异常时能继续向负载供电，使负载不受影响，保证了供电系统的稳定性，被广泛应用于各种供电场合。

对于不同的应用场合，UPS采用单电池组供电或采用双电池组供电。当采用单电池组供电时，相对于双电池组供电，在输出功率不变的情况下，直流输入电压减半，直流输入电流加倍，为兼容单双电池供电，对应变换电路中的功率器件加倍、成本变高、效率降低。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例提供了一种变换电路及UPS电源，以解决现有技术中为兼容单双电池组供电，对应变换电路中的功率器件加倍，成本变高、效率降低的问题。

本实用新型实施例的第一方面提供了一种变换电路，包括：第一选择单元、第二选择单元及直流变换模块；

第一选择单元，固定端与第一直流电源接入端连接，第一支路选择端与直流变换模块的第一输入端连接，第二支路选择端与第二直流电源接入端连接；

第二选择单元，固定端与第三直流电源接入端连接，第一支路选择端与第二直流电源接入端连接，第二支路选择端与直流变换模块的第二输入端连接；

直流变换模块，第一输出端和第二输出端为后级设备供电；

直流变换模块包括：正变换单元和负变换单元；

正变换单元，第一端与直流变换模块的第一输入端连接，第二端与直流变换模块的第一输出端连接，第三端分别与负变换单元第三端及第二直流电源接入端连接；

负变换单元，第一端与直流变换模块的第二输入端连接，第二端与直流变换模块的第二输出端连接。

本实用新型实施例的第二方面提供了一种UPS电源，包括如本实用新型实施例第一方面提供的变换电路及直流电源模块；其中，直流电源模块包括一个或两个直流电源；

当直流电源模块包括一个直流电源时，直流电源的正极和负极分别与第一直流电源接入端和第三直流电源接入端连接；

当直流电源模块包括两个直流电源时，第一个直流电源的正极和负极分别与第一直流电源接入端和第二直流电源接入端连接，第二个直流电源的正极和负极分别与第二直流电源接入端和第三直流电源接入端连接。

本实用新型实施例提供了一种变换电路，包括：第一选择单元、第二选择单元及直流变换模块；第一选择单元，固定端与第一直流电源接入端连接，第一支路选择端与直流变换模块的第一输入端连接，第二支路选择端与第二直流电源接入端连接；第二选择单元，固定端与第三直流电源接入端连接，第一支路选择端与第二直流电源接入端连接，第二支路选择端与直流变换模块的第二输入端连接；直流变换模块，第一输出端和第二输出端为后级设备供电；直流变换模块包括：正变换单元和负变换单元；正变换单元，第一端与直流变换模块的第一输入端连接，第二端与直流变换模块的第一输出端连接，第三端分别与负变换单元第三端及第二直流电源接入端连接；负变换单元，第一端与直流变换模块的第二输入端连接，第二端与直流变换模块的第二输出端连接。单组直流电源供电时，通过切换第一选择单元和第二选择单元的导通态使得正母线供能时正变换单元工作，负母线供能时负变换单元工作，正变换单元和负变换单元交替工作。相对于双组直流电源供电，输出功率不变的情况下，单组直流电源供电时虽然输入电压减半，但由于正变换单元和负变换单元交替供能，输入电流并不会发生变化，兼容单双直流电源，成本低，效率高。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的一种变换电路的系统结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的一种变换电路的电路原理图；

图3是本实用新型实施例提供的又一种变换电路的系统结构示意图；

图4是本实用新型实施例提供的变换电路接入双组直流电源时的一种储能回路图；

图5是本实用新型实施例提供的变换电路接入双组直流电源时的一种续流回路图；

图6是本实用新型实施例提供的变换电路接入双组直流电源时的又一种储能回路图；

图7是本实用新型实施例提供的变换电路接入双组直流电源时的又一种续流回路图；

图8是本实用新型实施例提供的变换电路接入单组直流电源时的一种储能回路图；

图9是本实用新型实施例提供的变换电路接入单组直流电源时的一种续流回路图；

图10是本实用新型实施例提供的变换电路接入单组直流电源时的又一种储能回路图；

图11是本实用新型实施例提供的变换电路接入单组直流电源时的又一种续流回路图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本实用新型实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本实用新型。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本实用新型的描述。

为了说明本实用新型的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

参考图1，本实用新型实施例提供了一种变换电路，包括：第一选择单元S1、第二选择单元S2及直流变换模块11；

第一选择单元S1，固定端与第一直流电源接入端1连接，第一支路选择端与直流变换模块11的第一输入端连接，第二支路选择端与第二直流电源接入端2连接；

第二选择单元S2，固定端与第三直流电源接入端3连接，第一支路选择端与第二直流电源接入端2连接，第二支路选择端与直流变换模块11的第二输入端连接；

直流变换模块11，第一输出端和第二输出端为后级设备供电；

直流变换模块11包括：正变换单元111和负变换单元112；

正变换单元111，第一端与直流变换模块11的第一输入端连接，第二端与直流变换模块11的第一输出端连接，第三端分别与负变换单元112第三端及第二直流电源接入端2连接；

负变换单元112，第一端与直流变换模块11的第二输入端连接，第二端与直流变换模块11的第二输出端连接。

双组直流电源供电时，两组直流电源分别通过正变换单元111和负变换单元112交替供能。单组直流电源供电时，通过切换第一选择单元S1和第二选择单元S2的导通态使得正母线供能时单组直流电源通过正变换单元111供能，负母线供能时单组直流电源通过负变换单元112供能，正变换单元111和负变换单元112交替工作。相对于双组直流电源供电，输出功率不变的情况下，单组直流电源供电时虽然输入电压减半，但由于正变换单元111和负变换单元112交替供能，输入电流并不会发生变化，兼容单双直流电源，成本低，效率高。

同时，相对于现有技术，本实用新型实施例中，无论单组直流电源供电还是双组直流电源供电，均是正变换单元111和负变换单元112交替工作，正变换单元111和负变换单元112的控制逻辑不变的情况下，单组直流电源供电和双组直流电源供电时的输出电压相同，便于为后级设备稳定供电。例如，当变换电路为逆变模块13供电时，无需因接入直流电源组数不同造成输出电压不同而对逆变模块13及其控制逻辑进行调整。本实用新型实施例提供的变换电路适用于各种应用场合，兼容性及通用性更佳。

一些实施例中，第一选择单元S1包括：第一开关管和第二开关管；

第一开关管，第一端分别与第一选择单元S1的固定端及第二开关管的第一端连接，第二端与第一选择单元S1的第一支路选择端连接；

第二开关管的第二端与第一选择单元S1的第二支路选择端连接。

第一开关管控制第一选择支路的导通，第二开关管控制第二支路的导通，第一开关管和第二开关管中的某一个导通，实现第一支路或第二支路的选通。

一些实施例中，第二选择单元S2与第一选择单元S1的电路结构相同。

一些实施例中，第一选择单元S1和第二选择单元S2均为固态继电器。

一些实施例中，参考图2，正变换单元111包括：第一电感L1、第三开关管Q1、第一二极管D1及第一电容C1；

第三开关管Q1，第一端通过第一电感L1与正变换单元111的第一端连接，第一端还与第一二极管D1的阳极连接，第二端分别与第一电容C1的第二端及正变换单元111的第三端连接；

第一二极管D1的阴极分别与第一电容C1的第一端及正变换单元111的第二端BUS+连接。

一些实施例中，参考图2，负变换单元112包括：第二电感L2、第四开关管Q2、第二二极管D2及第二电容C2；

第四开关管Q2，第一端通过第二电感L2与负变换单元112的第一端连接，第一端还与第二二极管D2的阴极连接，第二端分别与第二电容C2的第一端及负变换单元112的第三端连接；

第二二极管D2的阳极分别与第二电容C2的第二端及负变换单元112的第二端BUS-连接。

一些实施例中，第一电容C1和第二电容C2均为极性电容；

第一电容C1，阳极与正变换单元111的第二端BUS+连接，阴极与正变换单元111的第三端连接；

第二电容C2，阳极与负变换单元112的第三端连接，阴极与负变换单元112的第二端BUS-连接。

一些实施例中，参考图2，变换电路还包括：整流模块12；

整流模块12包括：第一可控单向导通元件VT1、第二可控单向导通元件VT2、第三可控单向导通元件VT3及第四可控单向导通元件VT4；

第一可控单向导通元件VT1，阳极与第一选择单元S1的第一支路选择端连接，阴极分别与直流变换模块11的第一输入端及第三可控单向导通元件VT3的阴极连接；

第二可控单向导通元件VT2，阴极与第二选择单元S2的第二支路选择端连接，阳极分别与直流变换模块11的第二输入端及第四可控单向导通元件VT4的阳极连接；

第三可控单向导通元件VT3的阳极及第四可控单向导通元件VT4的阴极均与市电火线L连接；

第二直流电源接入端2与市电零线N连接。

为兼容市电，本实用新型实施例包括整流模块12，市电经整流模块12整流后为后级供能。

一些实施例中，第一可控单向导通元件VT1、第二可控单向导通元件VT2、第三可控单向导通元件VT3及第四可控单向导通元件VT4均为晶闸管。

一些实施例中，参考图3，变换电路还包括：逆变模块13；

逆变模块13，第一输入端与直流变换模块11的第一输出端连接，第二输入端与直流变换模块11的第二输出端连接，第一输出端及第二输出端为后级设备供电。

一些实施例中，逆变模块13可以为全桥、半桥、T型或I型拓扑结构。

下面结合具体实施例对变换电路的工作原理进行说明。

1、当变换电路接入双组直流电源时：

第一选择单元S1的固定端与第一支路选择端连接，第一选择单元S1的第一支路选通，第二选择单元S2的固定端与第二支路选择端连接，第二选择单元S2的第二支路选通；

控制第三开关管Q1导通、第四开关管Q2关断，第一电感L1储能，储能回路如图4所示；控制第三开关管Q1关断、第四开关管Q2关断，第一电感L1释放电能，第一电容C1两端的电压升高，由正变换单元111的第二端BUS+输出增高后的正电压，续流回路如图5所示；

控制第三开关管Q1关断，第四开关管Q2导通，第二电感L2储能，储能回路如图6所示；控制第三开关管Q1关断、第四开关管Q2关断，第二电感L2释放电能，第二电容C2两端的电压升高，由负变换单元112的第二端BUS-输出增高后的负电压，续流回路如图7所示。

2、当变换电路接入单组直流电源时：

第一选择单元S1的固定端与第一支路选择端连接，第一选择单元S1的第一支路选通，第二选择单元S2的固定端与第一支路选择端连接，第二选择单元S2的第一支路选通；控制第三开关管Q1导通、第四开关管Q2关断，第一电感L1储能，储能回路如图8所示；控制第三开关管Q1关断、第四开关管Q2关断，第一电感L1释放电能，第一电容C1两端的电压升高，由正变换单元111的第二端BUS+输出增高后的正电压，续流回路如图9所示；

第一选择单元S1的固定端与第二支路选择端连接，第一选择单元S1的第二支路选通，第二选择单元S2的固定端与第二支路选择端连接，第二选择单元S2的第二支路选通；控制第三开关管Q1关断、第四开关管Q2导通，第二电感L2储能，储能回路如图10所示；控制第三开关管Q1关断、第四开关管Q2关断，第二电感L2释放电能，第二电容C2两端的电压升高，由负变换单元112的第二端BUS-输出增高后的负电压，续流回路如图11所示。

由以上可知，通过控制第一选择单元S1和第二选择单元S2的导通态，无论是接入单组直流电源还是双组直流电源，均为由单组直流电源通过正变换单元111和负变换单元112交替工作，由正变换单元111的第二端BUS+输出升高后的正电压，由负变换单元112的第二端BUS-输出升高后的负电压，单双组直流电源输出电压不变，输入电流不变，降低了器件成本，提高了效率及变换电路的适应性和兼容性，

对应于上述任一种变换电路，本实用新型实施例还提供了一种UPS电源，包括上述任一种变换电路及直流电源模块；其中，直流电源模块包括一个或两个直流电源；

当直流电源模块包括一个直流电源时，直流电源的正极和负极分别与第一直流电源接入端1和第三直流电源接入端3连接；

当直流电源模块包括两个直流电源时，第一个直流电源的正极和负极分别与第一直流电源接入端1和第二直流电源接入端2连接，第二个直流电源的正极和负极分别与第二直流电源接入端2和第三直流电源接入端3连接。

以上所述实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种变换电路，其特征在于，包括：第一选择单元、第二选择单元及直流变换模块；

所述第一选择单元，固定端与第一直流电源接入端连接，第一支路选择端与所述直流变换模块的第一输入端连接，第二支路选择端与第二直流电源接入端连接；

所述第二选择单元，固定端与第三直流电源接入端连接，第一支路选择端与所述第二直流电源接入端连接，第二支路选择端与所述直流变换模块的第二输入端连接；

所述直流变换模块，第一输出端和第二输出端为后级设备供电；

所述直流变换模块包括：正变换单元和负变换单元；

所述正变换单元，第一端与所述直流变换模块的第一输入端连接，第二端与所述直流变换模块的第一输出端连接，第三端分别与所述负变换单元第三端及所述第二直流电源接入端连接；

所述负变换单元，第一端与所述直流变换模块的第二输入端连接，第二端与所述直流变换模块的第二输出端连接。

2.如权利要求1所述的变换电路，其特征在于，所述第一选择单元包括：第一开关管和第二开关管；

所述第一开关管，第一端分别与所述第一选择单元的固定端及所述第二开关管的第一端连接，第二端与所述第一选择单元的第一支路选择端连接；

所述第二开关管的第二端与所述第一选择单元的第二支路选择端连接。

3.如权利要求1所述的变换电路，其特征在于，所述第一选择单元和所述第二选择单元均为固态继电器。

4.如权利要求1所述的变换电路，其特征在于，所述正变换单元包括：第一电感、第三开关管、第一二极管及第一电容；

所述第三开关管，第一端通过所述第一电感与所述正变换单元的第一端连接，第一端还与所述第一二极管的阳极连接，第二端分别与所述第一电容的第二端及所述正变换单元的第三端连接；

所述第一二极管的阴极分别与所述第一电容的第一端及所述正变换单元的第二端连接。

5.如权利要求4所述的变换电路，其特征在于，所述负变换单元包括：第二电感、第四开关管、第二二极管及第二电容；

所述第四开关管，第一端通过所述第二电感与所述负变换单元的第一端连接，第一端还与所述第二二极管的阴极连接，第二端分别与所述第二电容的第一端及所述负变换单元的第三端连接；

所述第二二极管的阳极分别与所述第二电容的第二端及所述负变换单元的第二端连接。

6.如权利要求5所述的变换电路，其特征在于，所述第一电容和所述第二电容均为极性电容；

所述第一电容，阳极与所述正变换单元的第二端连接，阴极与所述正变换单元的第三端连接；

所述第二电容，阳极与所述负变换单元的第三端连接，阴极与所述负变换单元的第二端连接。

7.如权利要求1所述的变换电路，其特征在于，所述变换电路还包括：整流模块；

所述整流模块包括：第一可控单向导通元件、第二可控单向导通元件、第三可控单向导通元件及第四可控单向导通元件；

所述第一可控单向导通元件，阳极与所述第一选择单元的第一支路选择端连接，阴极分别与所述直流变换模块的第一输入端及所述第三可控单向导通元件的阴极连接；

所述第二可控单向导通元件，阴极与所述第二选择单元的第二支路选择端连接，阳极分别与所述直流变换模块的第二输入端及所述第四可控单向导通元件的阳极连接；

所述第三可控单向导通元件的阳极及所述第四可控单向导通元件的阴极均与市电火线连接；

所述第二直流电源接入端与市电零线连接。

8.如权利要求7所述的变换电路，其特征在于，第一可控单向导通元件、第二可控单向导通元件、第三可控单向导通元件及第四可控单向导通元件均为晶闸管。

9.如权利要求1至8任一项所述的变换电路，其特征在于，所述变换电路还包括：逆变模块；

所述逆变模块，第一输入端与所述直流变换模块的第一输出端连接，第二输入端与所述直流变换模块的第二输出端连接，第一输出端及第二输出端为所述后级设备供电。

10.一种UPS电源，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的变换电路及直流电源模块；其中，所述直流电源模块包括一个或两个直流电源；

当所述直流电源模块包括一个直流电源时，所述直流电源的正极和负极分别与所述第一直流电源接入端和所述第三直流电源接入端连接；

当所述直流电源模块包括两个直流电源时，第一个直流电源的正极和负极分别与所述第一直流电源接入端和所述第二直流电源接入端连接，第二个直流电源的正极和负极分别与所述第二直流电源接入端和所述第三直流电源接入端连接。

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