一種ups電路的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種UPS電路，尤其涉及一種能夠防止電弧損傷的UPS電路。
【背景技術】
[0002]UPS (Uninterruptible Power System,不間斷電源)是一種含有儲能裝置的交流電源。主要利用電池等儲能裝置在停電時向負載提供不間斷的電力供應。當市電輸入正常時，UPS將市電穩(wěn)壓后供應給負載使用(市電模式)，當市電中斷(事故停電)時，UPS立即利用儲能裝置的電能向負載繼續(xù)供應交流電(電池模式)，使負載維持正常工作并保護負載軟、硬件不受損壞。
[0003]UPS的一種常用電路結構如圖1所示，具有從市電接收AC電能的L線輸入端I/P-L、N線輸入端I/P-N，以及向負載提供AC電能的L線輸出端0/P_L、N線輸出端0/Ρ-Ν。其中L線和N線的輸入端一側分別具有安全繼電器SlL和S1N，用于控制該輸入端是否從市電接收AC電能。L線和N線的輸出端一側分別具有主繼電器S2L和S2N，用于控制向輸出端0/P-L、0/Ρ-Ν提供電能的裝置是市電還是UPS中的電池B。
[0004]如圖1所示，為工作在市電模式下的UPS的電路圖，其中安全繼電器SlL和SlN中的端子b連接到端子a，主繼電器S2L和S2N中的端子b連接到端子a。這時，市電提供的AC電能通過安全繼電器SlL和SlN和主繼電器S2L和S2N直接從輸出端0/P-L和0/Ρ-Ν輸出到負載。另外，與此同時，市電提供的AC電能還被提供給電池充電器，以對電池B進行充電。如圖1所示，該電池充電器包括二極管D12、變壓器TX2、開關管M10、電容器C2以及由二極管D9、D10、D11、D14構成的整流橋。市電提供的AC電能經(jīng)過安全繼電器SlL和SlN(其中端子b連接到端子a)、充電器繼電器S3L和S3N后被提供給電池充電器，該電池充電器將AC電能轉換為適于對電池B充電的電壓以對其進行充電。
[0005]當市電中斷時，UPS工作在電池模式下，此時的UPS電路如圖2所示。其中安全繼電器SlL和SlN的端子b被切換為與懸空的端子c相連(即，安全繼電器SlL和SlN被斷開)，從而斷開UPS與市電的連接。充電器繼電器S3L和S3N的端子b被切換為與懸空的端子a相連(S卩，充電器繼電器S3L和S3N被斷開)，從而斷開市電對充電器的供電，停止對電池B充電。主繼電器S2L和S2N的端子b被切換為與端子c相連，從而使負載從由市電供電切換為由電池B供電。
[0006]電池B對負載的供電過程如圖2所示。電池B輸出的直流電首先被DC-DC轉換器(包括開關管M5，M6, M7, M8，變壓器TXl和整流橋Dl，D2, D3, D4)變成含有高頻諧波的直流電壓波形，再經(jīng)過濾波電感L1、濾波電容器Cl后，變成如圖3所示的直流波形，該電壓也即UPS中的直流總線電壓DC BUS (也就是Cl兩端的電壓)。該直流電再經(jīng)過由開關管M1、M2、M3、M4組成的全橋逆變器后，被轉換成正弦波交流電，然后經(jīng)由主繼電器的端子c和端子b被提供到輸出端0/P-L、0/Ρ-Ν,進而對負載進行供電。
[0007]上述DC-DC轉換器(直流-直流轉換器)是一種基于全橋架構的DC-DC轉換器，該DC-DC轉換器與濾波電感L1、濾波電容器Cl和全橋逆變器(包括開關管M1、M2、M3、M4)一同構成了電池供電模塊，UPS中的電池通過該電池供電模塊向輸出端0/P-L、0/P-N供電。
[0008]另外需要說明的是，在電池模式下，UPS中的電池B在供電過程中需要充電器中的部分元件的配合才能夠完成。如圖2所示，當由二極管D1、D2、D3、D4構成的整流橋輸出的DC BUS電壓上升至如圖3所示的波峰位置處時，由于電容Cl的存在，無法將DC BUS電壓(也就是Cl兩端的電壓)拉低至零點。
[0009]因此，如圖2所示，還需要設置一個二極管D15，其一端連接到電容器Cl的正極側，另一端連接到充電器中的變壓器TX2的原邊。當DC BUS電壓上升至波峰位置處時，向開關管MlO的柵極輸入控制電壓，使開關管MlO以PffM(Pulse Width Modulat1n，脈沖寬度調制)方式工作。
[0010]當開關管MlO導通時，電容器Cl正極側的電流經(jīng)由二極管D15、變壓器TX2的原邊、開關管MlO后，流入大地G。由于電容Cl、全橋逆變器與充電器共用一個地G，因此相當于二極管D15、變壓器TX2的原邊、開關管MlO串聯(lián)后并聯(lián)于電容Cl，從而在電容Cl的兩極之間形成完整的放電路徑。
[0011]由于開關管MlO以PffM方式工作，上述放電路徑間歇性地形成，因此可逐漸使電容Cl兩端的DC BUS電壓拉低至零點，形成如圖3所示的波形。在電壓被拉低至零點后，通過控制開關管MlO的柵極電壓使其關斷，這時DC BUS電壓重新開始沿圖3所示波形上升。當上升至波峰時，再次使開關管MlO以PffM方式工作。
[0012]在這個過程中，在DC BUS電壓從零點上升至波峰位置處之前，DC-DC轉換器處于工作狀態(tài)，以促使DC BUS電壓上升。在DC BUS電壓從波峰位置處下降到零點的過程中，若負載較大，可將DC-DC轉換器設置為處于工作狀態(tài)，以防止DC BUS電壓被過快地拉低到零點。若負載較小，則可以將DC-DC轉換器設置為處于非工作狀態(tài)(即，使開關管M5，M6, M7, M8截止)?，F(xiàn)有技術中，已存在多種可以實現(xiàn)這種反饋控制的方法，本領域技術人員可以根據(jù)需要而靈活地選擇，在此不再贅述。
[0013]采用上述拓撲結構的UPS能夠采用簡單的電路方便地實現(xiàn)市電模式和電池模式的切換。然而，在實際應用中發(fā)現(xiàn)，這種拓撲結構的UPS，其充電器非常容易受到主繼電器S2L或S2N的電弧的損壞。

【發(fā)明內容】

[0014]因此，本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術的缺陷，提供一種UPS電路，能夠防止電弧對充電器的損壞。
[0015]本發(fā)明提供了一種UPS電路，包括:
[0016]電池⑶；
[0017]電池供電模塊，包括直流-直流轉換器、第一電容(Cl)和全橋逆變器，所述電池供電模塊用于接收所述電池提供的直流電，并使所述直流電經(jīng)過所述直流-直流轉換器、所述第一電容和所述全橋逆變器被轉換成交流電后輸出，所述電池供電模塊連接到第一地(Gl)；
[0018]第一繼電器(S2L，S2N)，連接到市電、所述電池供電模塊的輸出端和所述UPS電路的輸出端，當所述第一繼電器處于第一狀態(tài)時，所述UPS電路的輸出端連接到市電，當所述第一繼電器處于第二狀態(tài)時，所述UPS電路的輸出端連接到所述電池供電模塊的輸出端；
[0019]充電器，連接到與所述第一地(Gl)不同的第二地(G)，用于對所述電池進行充電，包括變壓器(TX2)、開關管(MlO)、第二電容器(C2)和全橋整流器，其中所述變壓器(TX2)的原邊與所述開關管(MlO)串聯(lián)后，再與所述第二電容器(C2)并聯(lián)；
[0020]第二繼電器(S3L，S3N)，連接到市電、所述電池供電模塊中的所述全橋逆變器的輸出端、以及所述充電器，當所述第二繼電器處于第一狀態(tài)時，使所述充電器連接到市電以從市電接收電能，該電能經(jīng)過所述充電器中的所述全橋整流器、所述第二電容器(C2)后，被提供給所述變壓器(TX2)的原邊，之后經(jīng)由所述變壓器(TX2)的副邊輸出到所述電池，當所述第二繼電器處于第二狀態(tài)時，使所述充電器從所述全橋逆變器接收電能。
[0021]根據(jù)本發(fā)明提供的UPS電路，其中，當所述第二繼電器(S3L，S3N)處于第二狀態(tài)時，所述充電器通過所述第二繼電器(S3L，S3N)直接連接到所述全橋逆變器的輸出端。
[0022]根據(jù)本發(fā)明提供的UPS電路，其中，其中所述第二繼電器(S3L，S3N)連接到市電與所述第一繼電器(S2L，S2N)之間。
[0023]根據(jù)本發(fā)明提供的UPS電路，其中當所述UPS電路處于市電模式時，所述第一繼電器(S2L，S2N)處于第一狀態(tài)，所述第二繼電器(S3L，S3N)處于第一狀態(tài)，當所述UPS電路處于電池模式時，所述第一繼電器處于第二狀態(tài)，所述第二繼電器處于第二狀態(tài)。
[0024]根據(jù)本發(fā)明提供的UPS電路，其中所述電池供電模塊中的所述第一電容連接到第一地(Gl) ο
[0025]根據(jù)本發(fā)明提供的UPS電路，其中所述充電器中的所述開關管(MlO)連接到第二地￠)。
[0026]根據(jù)本發(fā)明提供的UPS電路，還包括第三繼電器(S1L，SlN)，用于控制所述UPS電路是否從市電接收電能。
[0027]根據(jù)本發(fā)明提供的UPS電路，其中所述第一繼電器包括L線第一繼電器(S2L)和N線第一繼電器(S2N)，所述