本發(fā)明涉及服務(wù)器主板供電技術(shù)，尤其涉及一種ups供電系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

為了保障計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在停電之后繼續(xù)工作一段時(shí)間以使用戶(hù)能夠緊急存盤(pán)，使用戶(hù)不致因停電而影響工作或丟失數(shù)據(jù)，現(xiàn)在的數(shù)據(jù)機(jī)房普遍使用ups系統(tǒng)。

現(xiàn)有技術(shù)是將蓄電池（多為鉛酸免維護(hù)蓄電池）與主機(jī)相連接，通過(guò)主機(jī)逆變器等模塊電路將直流電轉(zhuǎn)換成市電的系統(tǒng)設(shè)備。主要用于給單臺(tái)計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)或其它電力電子設(shè)備如電磁閥、壓力變送器等提供穩(wěn)定、不間斷的電力供應(yīng)。當(dāng)市電輸入正常時(shí)，ups將市電穩(wěn)壓后供應(yīng)給負(fù)載使用，此時(shí)的ups就是一臺(tái)交流式電穩(wěn)壓器，同時(shí)它還向機(jī)內(nèi)電池充電；當(dāng)市電中斷（事故停電）時(shí)，ups立即將電池的直流電能，通過(guò)逆變器切換轉(zhuǎn)換的方法向負(fù)載繼續(xù)供應(yīng)220v交流電，使負(fù)載維持正常工作并保護(hù)負(fù)載軟、硬件不受損壞。

現(xiàn)有技術(shù)方案中，ups供電需要經(jīng)過(guò)一次逆變和一次整流才能直接供應(yīng)服務(wù)器主板，以逆變器效率90%和整流器效率95%來(lái)計(jì)算，整體效率85.5%，具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜，轉(zhuǎn)換效率差，成本高昂的缺點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決以上技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種ups供電系統(tǒng)。采用電池串并聯(lián)自動(dòng)切換線(xiàn)路，直接供應(yīng)終端服務(wù)器設(shè)備，取消逆變及整流環(huán)節(jié)。

本發(fā)明的技術(shù)方案是:

一種ups供電系統(tǒng)，主要包括四個(gè)部分，1）整流器、2）電壓偵測(cè)系統(tǒng)、3.電池、4）電池串并聯(lián)切換系統(tǒng)；

其中，

1）整流器，由全橋整流器，變壓器及輸出電感組成，在交流電供電時(shí)提供高壓直流電，給電池組充電；

2）電壓偵測(cè)系統(tǒng)，由比較器與電阻r1和r2組成，通過(guò)電阻r1和電阻r2的分壓設(shè)定，比較器的正向端電壓與服務(wù)器供電系統(tǒng)的輸出電壓作對(duì)比，決定ups的電池的工作狀態(tài)；交流電供電時(shí)比較器輸出低電平，交流電斷電時(shí)比較器輸出高電平。

3）電池，單個(gè)電池的額定輸出電壓略低于服務(wù)器供電系統(tǒng)輸出電壓，有串聯(lián)充電狀態(tài)和并聯(lián)輸出狀態(tài)；

4）電池串并聯(lián)切換系統(tǒng)，根據(jù)交流電的供電情況來(lái)切換電池串聯(lián)或并聯(lián)的狀態(tài)。在交流電供電時(shí)，電壓偵測(cè)系統(tǒng)輸出低電平，q4為p-mosfet處于導(dǎo)通狀態(tài)，q3和q5為n-mosfet處于截止?fàn)顟B(tài)，此時(shí)電池為串聯(lián)狀態(tài)，接收整流器輸出的高壓充電電流；在交流電斷開(kāi)時(shí)，電壓偵測(cè)系統(tǒng)輸出高電平，q4為截止?fàn)顟B(tài)，q3和q5處于導(dǎo)通狀態(tài)，此時(shí)電池為并聯(lián)輸出狀態(tài)，直接供應(yīng)后端服務(wù)器設(shè)備。

本發(fā)明還提供了一種ups供電方法，主要包括如下幾個(gè)步驟：

1）ups接入后，交流電源分為兩條線(xiàn)路，一條供應(yīng)服務(wù)器電源供應(yīng)系統(tǒng)，一條在ups內(nèi)部的整流環(huán)路作用下變?yōu)楦邏褐绷麟?，并開(kāi)始給串聯(lián)的電池組充電；

2）剛接入ups電源時(shí)，整流器通過(guò)二極管d1給電容c4充電，在電阻r1和電阻r2的分壓下，比較器正向端電壓小于負(fù)向端，因?yàn)樨?fù)向端直接入設(shè)備供電正向端，所以輸出低電平，直到出現(xiàn)交流電源斷電，由于二極管d1反向截止特性，電容c1維持其兩端電壓差不變，比較器正向端電壓大于負(fù)向端時(shí)，轉(zhuǎn)變?yōu)檩敵龈唠娖剑?/p>

3）電池充電時(shí)采用串聯(lián)狀態(tài)，放電時(shí)采用并聯(lián)狀態(tài)，每個(gè)電池的輸出電壓略低于服務(wù)器電源供應(yīng)系統(tǒng)的輸出電壓；

4）在比較器輸出低電平時(shí)，q4為p-mosfet導(dǎo)通，q3與q5為為n-mosfet截止，使電池組處于串聯(lián)狀態(tài)，以適應(yīng)高電壓充電，當(dāng)比較器輸出高電平時(shí)q4截止，q3與q5在r3與r4分壓下會(huì)在q4充分截止后導(dǎo)通，使得電池對(duì)設(shè)備供電。

本發(fā)明的有益效果是

本發(fā)明具有效率極高（接近100%），響應(yīng)及時(shí)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，可靠度高，能從根本上提高ups轉(zhuǎn)換效率，提升ups供電時(shí)間的優(yōu)勢(shì)。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的功能模塊圖。

圖2是本發(fā)明的電路圖；

圖3是本發(fā)明的工作流程圖。

具體實(shí)施方式

下面對(duì)本發(fā)明的內(nèi)容進(jìn)行更加詳細(xì)的闡述：

如圖1、2所示，本發(fā)明的供電系統(tǒng)包括：

1.整流器---由全橋整流器，變壓器及輸出電感組成，在交流電供電時(shí)提供高壓直流電，給電池組充電。

2.電壓偵測(cè)系統(tǒng)---由比較器m1與電阻r1和r21組成，通過(guò)r1和r2的分壓設(shè)定比較器的正向端電壓與服務(wù)器供電系統(tǒng)的輸出電壓作對(duì)比，決定ups的電池的工作狀態(tài)，交流電供電時(shí)比較器輸出低電平，交流電斷電時(shí)比較器輸出高電平。

3.電池---單個(gè)電池的額定輸出電壓略低于服務(wù)器供電系統(tǒng)輸出電壓，有串聯(lián)充電狀態(tài)和并聯(lián)輸出狀態(tài)。

4.電池串并聯(lián)切換系統(tǒng)---在交流電供電時(shí)，電壓偵測(cè)系統(tǒng)輸出低電平，q4為p-mosfet處于導(dǎo)通狀態(tài)，q3和q5為n-mosfet處于截止?fàn)顟B(tài)，因此電池為串聯(lián)狀態(tài)，接收整流器輸出的高壓充電電流，在交流電斷開(kāi)時(shí)，電壓偵測(cè)系統(tǒng)輸出高電平，q4為截止?fàn)顟B(tài)，q3和q5處于導(dǎo)通狀態(tài)，因此電池為并聯(lián)輸出狀態(tài)，直接供應(yīng)后端服務(wù)器設(shè)備。

如圖2、3所示，本發(fā)明的工作流程為：

1.ups接入后，交流電源分為兩條線(xiàn)路，一條供應(yīng)服務(wù)器電源供應(yīng)系統(tǒng)，一條在ups內(nèi)部的整流環(huán)路作用下變?yōu)楦邏褐绷麟姡㈤_(kāi)始給串聯(lián)的電池組充電。

2.剛接入ups電源時(shí)，整流器通過(guò)二極管d1給電容c4充電，在r1和r2的分壓下，比較器m1正向端電壓小于負(fù)向端，因?yàn)樨?fù)向端直接入設(shè)備供電正向端，所以輸出低電平，直到出現(xiàn)交流電源斷電，由于d1反向截止特性，電容c1維持其兩端電壓差不變，m1正向端電壓大于負(fù)向端時(shí)，轉(zhuǎn)變?yōu)檩敵龈唠娖健?/p>

3.電池充電時(shí)采用串聯(lián)狀態(tài)，放電時(shí)采用并聯(lián)狀態(tài)，每個(gè)電池的輸出電壓略低于服務(wù)器電源供應(yīng)系統(tǒng)的輸出電壓。

4.電池串并聯(lián)切換系統(tǒng)，在比較器m1輸出低電平時(shí)q4導(dǎo)通，q3與q5截止，使電池組處于串聯(lián)狀態(tài)，以適應(yīng)高電壓充電，當(dāng)m1輸出高電平時(shí)q4截止，q3與q5在r3與r4分壓下會(huì)在q4充分截止后導(dǎo)通，使得電池對(duì)設(shè)備供電，避免因交流電斷電引起設(shè)備關(guān)閉。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種UPS供電系統(tǒng)及方法，屬于服務(wù)器主板供電技術(shù)領(lǐng)域，本發(fā)明主要包括四個(gè)部分，1）整流器、2）電壓偵測(cè)系統(tǒng)、3.電池、4）電池串并聯(lián)切換系統(tǒng)；采用電池串并聯(lián)自動(dòng)切換線(xiàn)路，直接供應(yīng)終端服務(wù)器設(shè)備，取消逆變及整流環(huán)節(jié)。能從根本上提高UPS轉(zhuǎn)換效率，提升UPS供電時(shí)間的優(yōu)勢(shì)。

技術(shù)研發(fā)人員：曹偉華
受保護(hù)的技術(shù)使用者：鄭州云海信息技術(shù)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：2017.05.27
技術(shù)公布日：2017.09.05