一種ups并機電流采樣轉換控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型提出了一種UPS并機電流采樣轉換控制系統(tǒng)，其包括輸出電流采樣電路、并機電流信號控制電路、轉換電路以及DSP控制電路，所述轉換電路的輸入端與輸出電流采樣電路和并機電流信號控制電路相連，輸出端與DSP控制電路相連，以將正、負輸出電流采樣信號（I_+、I_-）和正、負并機電流信號（IBUS_I+、IBUS_I-）轉換成電流采樣信號（IOP_POB）和并機用電流環(huán)流控制信號（IOP_ERR）并送入DSP控制電路。本方案的電流采樣裝置共用一個繞組完成單機和并機電流采樣，既可以用于并機模式，也可以用于單機模式的輸出電流采樣。單機模式下并機部分的電路不會工作，且不會影響單機模式的電路采樣，電路結構控制方式簡單，且外圍電路較少，值得推廣。
【專利說明】一種UPS并機電流采樣轉換控制系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本實用新型專利涉及電力電子設備【技術領域】，尤其涉及一種用于UPS并機的并機電流采樣轉換控制系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]UPS (Uninterruptible Power System)不間斷電源作為一種提高供電可靠性和供電質量的電力設備，可以始終向負載提供穩(wěn)壓、穩(wěn)頻的高質量電源，同時抑制電網的尖峰、浪涌、噪聲、以及補償電壓凹陷等電源干擾負載的影響，對于UPS用戶而言，多臺UPS模塊并聯(lián)向負載供電，可以極大的提高電源的穩(wěn)定性和可靠性，也可以構成更大功率的供電系統(tǒng)，擴容方便、易于維護等。
[0003]UPS(或逆變器)由于輸出的是正弦交流電，并聯(lián)運行需要考慮幅值、頻率和相位的因素，要能很好的進行并行輸出并減小環(huán)流，它的采樣控制方式就顯得及其重要，其中的并機電流采樣控制方式就特別重要。有些并機電流采樣需要在電流互感器二次側設置兩組采樣電阻，對環(huán)流控制信號單獨控制，然后再到并機板上對信號進一步處理，增加了電路的復雜性和調試難度，也增大了電路出故障的幾率。
實用新型內容
[0004]本實用新型旨在提出一種全新的解決方案，適用于并機UPS (或逆變器)的電流采樣裝置、工作方法及轉換控制系統(tǒng)。
[0005]本實用新型所采用的技術方案包括:
[0006]一種UPS并機電流采樣轉換控制系統(tǒng)，與一臺或者多臺UPS相連，該系統(tǒng)包括輸出電流采樣電路、并機電流信號控制電路、轉換電路以及DSP控制電路，其中輸出電流采樣電路包括電流互感器，所述電流互感器的一次測與輸出L線相連而其二次側與轉換電路的第一輸入端相連，所述并機電流信號控制電路包括繼電器及繼電器控制電路，所述并機電流信號控制電路的信號輸出端與轉換電路的第二輸入端相連，所述轉換電路的輸出端與DSP控制電路相連，以將輸出電流米樣電路輸出的正、負輸出電流米樣信號(1_+、1_-)和并機電流信號控制電路送過來的正、負并機電流信號(IBUS_I+、IBUS_1-)轉換成電流采樣信號(Ι0Ρ_Ρ0Β)和并機用電流環(huán)流控制信號(10P_ERR)并送入DSP控制電路。
[0007]作為以上技術方案的一種改進，所述轉換電路包括與正輸出電流米樣信號(1_+)輸入端和正并機電流信號(IBUS_I+)輸入端相連的第一反相比例放大電路,所述第一反相比例放大電路后端依次連接有第一分壓電路以及第一電壓跟隨器，所述轉換電路還包括與負輸出電流米樣信號(1_-)輸入端和負并機電流信號(IBUS_I_)輸入端相連的第二反相比例放大電路，所述第二反相比例放大電路后端依次連接有第三反相比例放大電路、第二分壓電路以及第二電壓跟隨器，其中所述第三反相比例放大電路前端還與負輸出電流采樣信號(1_-)輸入端和負并機電流信號(IBUS_I_)輸入端相連。
[0008]作為以上技術方案的一種改進，所述電流采樣信號(Ι0Ρ_Ρ0Β)為以1.5VDC為中心變化的電壓信號，所述并機用電流環(huán)流控制信號(IOP_ERR)在UPS單機使用時為1.5VDC的無信號電平，在UPS并機使用時為以1.5VDC為中心變化的電壓信號，
[0009]作為以上技術方案的一種改進，所述第一、第二和第三反相比例放大電路均采用運算放大器構成。
[0010]作為以上技術方案的一種改進，所述轉換電路還包括高頻濾波電路以及共模、差模濾波電路。
[0011]作為以上技術方案的一種改進，所述分壓電路為3.0VDC上拉電壓分壓電路。
[0012]由上可見，本實用新型所提出系統(tǒng)采用了一種全新的UPS并機電流采樣轉換控制方式，它共用一個繞組，可以同時完成單機輸出電流米樣轉換和并機電流米樣轉換。本實用新型的系統(tǒng)包括電流互感器和采樣電阻組成的輸出電流采樣電路，繼電器和繼電器控制電路組成的并機電流信號控制電路，以及由鉗位二極管、運放、濾波電感以及相應的RC濾波電路、高頻濾波電路、共模、差模濾波電路、電壓跟隨、比例運算電路等構成的轉換電路。其中，所述電流互感器和采樣電阻對UPS的輸出電流進行采樣并將電流信號轉換為電壓信號，所述繼電器對并機電流信號的輸入進行控制，所述鉗位二極管是將二極管一端的電壓鉗位至二極管的另一側用于保護后面的電路不被過壓擊穿，所述部分運放及其外圍電路形成反相比例電路，另外一部分運放則形成電壓跟隨器，所述濾波電路主要由電感、電容、電阻兩兩組合或單獨使用來達到濾波效果。
[0013]本實用新型的有益效果在于:
[0014]本實用新型的電流采樣裝置共用一個繞組，共用一個采樣電路完成單機和并機電流采樣，既可以用于并機模式，也可以用于單機模式的輸出電流采樣。單機模式下并機部分的電路不會工作，且不會影響單機模式的電路采樣，電路結構控制方式簡單，且外圍電路較少。此外，本實用新型利用運放和外圍電容電阻組合一個反向比例運算電路，獨立出一個環(huán)流控制信號，電路結構簡單，采樣一致性好。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]為了使本實用新型所解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅適用于解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。在本實用新型所附的附圖中:
[0016]圖1為本實用新型工作原理框圖；
[0017]圖2為本實用新型的輸出電流采樣電路原理圖；
[0018]圖3為本實用新型的并機電流信號控制電路原理圖；
[0019]圖4為本實用新型的轉換電路原理圖。
【具體實施方式】
[0020]本實用新型提供一種UPS并機電流采樣轉換控制系統(tǒng)，如圖1所示，其包括輸出電流采樣電路、并機電流信號控制電路、轉換電路以及DSP控制電路。輸出電流采樣電路包括電流互感器CTl和采樣電阻Rl，并機電流信號控制電路包括繼電器RYl及繼電器控制電路，其中電流互感器CTl的一次側接在輸出L線上，二次側接在轉換電路的輸入端，并機電流信號通過繼電器RYl也接入到轉換電路中，轉換電路產生輸出電流采樣信號和并機用電流環(huán)流控制信號到DSP控制電路中。
[0021]如圖2所示，在輸出電流采樣電路中，輸出電流在電流互感器CTl 二次側輸出一個經過隔離的輸出電流采樣信號，電阻Rl將電流信號變?yōu)殡妷盒盘?，并可以調節(jié)輸出電壓的幅值，C2、C3用來濾除共模干擾，Cl用來濾除差模干擾。
[0022]如圖3所示，并機電流信號控制電路包括繼電器RYl及繼電器控制電路，其中，H_BUS_AB信號通過電阻R23、R24分成一個合適的電壓來驅動三極管Q1，以此來控制繼電器RYl的開通和關斷，D4用于給繼電器RYl的線圈電感續(xù)流，保護Ql不被關斷時繼電器RYl線圈產生的感應電壓擊穿，L3、L4、C12、C13濾除輸入信號ISS_BUS_I+、ISS_BUS_I_上的共模干擾。單機使用時，H_BUS_AB信號一直出低電平，繼電器RYl不動作，并機時H_BUS_AB信號出高電平，繼電器3、4腳和5、6腳吸合，并機電流信號IBUS_I+和IBUS_I_送入到轉換電路中。
[0023]如圖3所示，根據本實用新型的轉換電路，用于將輸出電流采樣電路輸出的輸出電流采樣信號和經過繼電器RYl的送過來的并機電流信號轉換成送入DSP控制電路的電流采樣信號和并機用電流環(huán)流控制信號。當UPS單機使用時控制繼電器RYl開路，此時正輸出電流信號1_+經過運放UlA(第一反相比例放大電路)的反相比例放大、3.0VDC上拉電壓分壓(第一 分壓電路)和UlB電壓跟隨(第一電壓跟隨器)改善其輸出特性之后Ι0Ρ_Ρ0Β輸出一個以1.5VDC為中心變化的電壓信號(電流米樣信號)；由于1_-經過運放UlC(第二反相比例放大電路)的反相比例放大，R6、R7、R9、RlO阻值的匹配，UIC的8腳輸出電壓和I_-的符號相反，大小相等，所以當電阻RH、R12設為相同值時，UlD的13腳輸入電壓為零，故經過運放UlD(第三反相比例放大電路)的反相比例放大、3.0VDC上拉電壓分壓(第二分壓電路)和U2A電壓跟隨(第二電壓跟隨器)改善其輸出特性之后，D10P_ERR是一個1.5VDC的無信號電平(并機用電流環(huán)流控制信號)。當UPS并機使用時控制繼電器吸合，此時IBUS_I+和IBUS_1-不為零，UlA的電路由反相比例放大電路變?yōu)橛?_+和IBUS_I+信號的反相求和電路，3.0VDC上拉電壓分壓和UlB電壓跟隨器電路部分參數(shù)不變化，Ι0Ρ_Ρ0Β仍然輸出一個以1.5VDC為中心變化的電壓信號；由于1__經過運放UlC的反相比例放大，R6、R7、R9、R10阻值的匹配，UIC的8腳輸出電壓和1__的符號相反，大小相等，所以當R11、R12設為相同值時，UlD的13腳輸入電壓只為IBUS_1-經過反相比例放大的電壓，再經過一系列處理(經第三反相比例放大電路、第二分壓電路和第二電壓跟隨器)，此時10P_ERR是一個以1.5VDC為中心變化的電壓信號。
[0024]從上述的方案可以看出，輸出電流經過電流互感器隔離采樣后送入到轉換電路中，通過轉換電路可以同時完成輸出電流檢測和并機環(huán)流檢測，當進行并機時控制繼電器吸合，并機信號送入到轉換電路中，經過轉換電路之后送入到控制DSP中。整個過程與強電隔離，并機信號只有當繼電器吸合才會參與到控制中，系統(tǒng)安全可靠。
[0025]在具體實施中，為了安全準確的采樣輸出電流，Rl要采用無感精密電阻，且要保證所承受的最大功率在額定的功率范圍內，電阻的阻值選取一般為在最大電流時使輸出的電壓不超過3VDC。C2、C3濾共模電容為了控制漏電流在人體可承受的安全范圍內，不宜過大，一般米用IONF的安規(guī)電容，Cl差模電容則根據EMC需要選用大小合適的金屬膜電容。
[0026]在具體實施中，為了使繼電器RYl能夠正常工作，三極管Ql的I腳(驅動腳)處的電壓和流過的電流都應該在合適的范圍內，電壓被R23、R24分壓后應不小于Ql的基極-發(fā)射極壓降(一般為0.7V)，根據三極管驅動腳承受的最大電流、三極管放大倍數(shù)和繼電器正常工作時流過的電流，選取R23、R24的最大、最小值在一定的范圍內，一般為2~IOK的電阻。D5選取快速(快恢復)二極管，L3、L4、C12、C13濾除小信號中的共模干擾，L3、L4 一般選取微亨級別的電感(如56UH)，C12、C13 一般選取納法級別(如IOnF)比較合適。
[0027]在具體實施中，為了使10P_P0B、10P_ERR能夠輸出一個可以被控制DSP識別的信號和改善控制效果，以下元器件應特別選取，L1、L2 —般為微亨級別的電感(如56UH)，C5、C8、Cll，一般選取幾百PF至2NF左右，根據調試具體調試效果選取，C7、C10為濾電源3VDC的高頻干擾，一般為UF級別的電容，C4、C6、C9為濾波電容，一般比較小，以幾十個PF為宜，R4 與 R5 之和等于 R13, R6 與 R7 之和等于 R9, R8、R9、R11、R12、R13 相等，R15、R16、R20、R21相等，R17、R22 一般不宜過大，用I~IOK電阻，由于電流互感器次級電流較小，故以上的電容、電阻、電感可以用較小的封裝(06031/10W)即可滿足功率要求。其中，單機時，
[0028]
【權利要求】
1.一種UPS并機電流采樣轉換控制系統(tǒng)，與一臺或者多臺UPS相連，其特征在于，包括輸出電流采樣電路、并機電流信號控制電路、轉換電路以及DSP控制電路，其中輸出電流采樣電路包括電流互感器，所述電流互感器的一次測與輸出L線相連而其二次側與轉換電路的第一輸入端相連，所述并機電流信號控制電路包括繼電器及繼電器控制電路，所述并機電流信號控制電路的信號輸出端與轉換電路的第二輸入端相連，所述轉換電路的輸出端與DSP控制電路相連，以將輸出電流采樣電路輸出的正、負輸出電流采樣信號(1_+、1__)和并機電流信號控制電路送過來的正、負并機電流信號(IBUS_I+、IBUS_1-)轉換成電流采樣信號(IOP_POB)和并機用電流環(huán)流控制信號(IOP_ERR)并送入DSP控制電路。
2.根據權利要求1所述的UPS并機電流采樣轉換控制系統(tǒng)，其特征在于，所述轉換電路包括與正輸出電流采樣信號(1_+)輸入端和正并機電流信號(IBUS_I+)輸入端相連的第一反相比例放大電路，所述第一反相比例放大電路后端依次連接有第一分壓電路以及第一電壓跟隨器，所述轉換電路還包括與負輸出電流采樣信號(1__)輸入端和負并機電流信號(IBUS_1-)輸入端相連的第二反相比例放大電路，所述第二反相比例放大電路后端依次連接有第三反相比例放大電路、第二分壓電路以及第二電壓跟隨器，其中所述第三反相比例放大電路前端還與負輸出電流米樣信號(1_-)輸入端和負并機電流信號(IBUS_I_)輸入端相連。
3.根據權利要求1所述的UPS并機電流采樣轉換控制系統(tǒng)，其特征在于，所述電流采樣信號(IOP_POB)為以1.5VDC為中心變化的電壓信號，所述并機用電流環(huán)流控制信號(IOP_ERR)在UPS單機使用時為1.5VDC的無信號電平，在UPS并機使用時為以1.5VDC為中心變化的電壓信號。
4.根據權利要求2所述的UPS并機電流采樣轉換控制系統(tǒng)，其特征在于，所述第一反相比例放大電路、第二反相比例放大電路和第三反相比例放大電路均采用運算放大器構成。
5.根據權利要求1所述的UPS并機電流采樣轉換控制系統(tǒng)，其特征在于，所述轉換電路還包括高頻濾波電路以及共模、差模濾波電路。
6.根據權利要求2所述的UPS并機電流采樣轉換控制系統(tǒng)，其特征在于，所述第一、第二分壓電路為3.0VDC 上拉電壓分壓電路。
【文檔編號】H02J9/04GK203761123SQ201420013881
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年1月9日 優(yōu)先權日:2014年1月9日
【發(fā)明者】王軍, 陳恒留 申請人:深圳晶福源科技股份有限公司