一种UPS电路制造技术

本发明专利技术涉及一种UPS电路，包括充电电池和变压器，其特征在于，所述UPS电路还包括，连接于所述变压器原边和所述充电电池之间的充电单元和放电单元，以及连接与所述变压器副边和市电之间的可控双向导电装置；在采用所述充电电池供电时，控制所述放电单元将所述充电电池提供的直流电通过所述放电单元和所述变压器逆变为交流电，以及控制所述可控双向导电装置将所述逆变的交流电通过所述可控双向导电装置输出，为负载供电；在采用市电供电时，控制可控双向导电装置将市电提供的交流电通过所述可控双向导电装置、所述变压器和所述充电单元整流为直流电为所述充电电池充电。

【技术实现步骤摘要】
一种UPS电路
本专利技术涉及供电电源领域，具体涉及一种UPS电路。
技术介绍
UPS(UninterruptiblePowerSystem，不间断电源)是一种含有储能装置的交流电源。主要利用电池等储能装置在停电时向负载提供不间断的电力供应。当市电输入正常时，UPS将市电稳压后供应给负载使用，此时UPS的储能装置为充电状态；当市电中断(事故停电)时，UPS立即利用储能装置的电能向负载继续供应交流电，使负载维持正常工作并保护负载不受损坏。传统UPS电路中的充电和逆变环节一般采用独立设置，如图1a所示，这种方式电路复杂，且成本较高。随着UPS的不断发展演变，出现了将充电和逆变融为一体的拓扑结构，例如中国专利公开号CN101976871公开了一种UPS电路。图1b示出了该UPS的电路图，如图1b所示，该电路采用了DC/DC复用电路来配合整流电路和逆变电路实现充电和放电的一体化功能，但这种电路的器件很多，成本仍不够低廉。因此，目前需要一种既能节省成本又能保证效率的UPS电路。
技术实现思路
针对现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种UPS电路，包括充电电池和变压器，其中，所述UPS电路还包括，连接于所述变压器原边和所述充电电池之间的充电单元和放电单元，以及连接于所述变压器副边和市电之间的可控双向导电装置；在采用所述充电电池供电时，控制所述放电单元将所述充电电池提供的直流电通过所述放电单元和所述变压器逆变为交流电，以及控制所述可控双向导电装置将所述逆变的交流电通过所述可控双向导电装置输出，为负载供电；在采用市电供电时，控制可控双向导电装置将市电提供的交流电通过所述可控双向导电装置、所述变压器和所述充电单元整流为直流电为所述充电电池充电。优选的，所述可控双向导电装置包括可同向互补导通的两组可控双向开关。优选的，所述两组可控双向开关包括由两个反向串联连接的开关S1、开关S2组成的第一组双向开关以及由两个反向串联连接的开关S3、开关S4组成的第二组双向开关，其中，所述开关S1、S2、S3和S4均是具有反并联二极管或寄生二极管的IGBT或MOSFET。优选的，在采用市电供电时，根据市电电压的正负，控制所述第一组双向开关之一和所述第二组双向开关之一互补导通。优选的，在采用市电供电且供电电压为正半周时，控制所述开关S1和所述开关S4互补导通；在采用市电供电且供电电压为负半周时，控制所述开关S2和所述开关S3互补导通。优选的，所述放电单元包括可控单向导电装置。优选的，所述可控单向导电装置包括两个并联的开关MOS1和开关MOS2，所述开关MOS1和所述开关MOS2是具有反并联二极管或寄生二极管的IGBT或MOSFET。优选的，在采用所述充电电池供电时，根据需要输出到负载的电压的正负，控制所述开关MOS1和所述开关MOS2互补导通。优选的，在采用所述充电电池供电时，根据需要输出到负载的电压的正负，控制所述第一组双向开关之一和所述第二组双向开关之一互补导通。优选的，在采用电池供电且需要输出到负载的电压为正半周时，控制所述开关S2和所述开关S3互补导通；在采用电池供电且需要输出到负载的电压为负半周时，控制所述开关S1和所述开关S4互补导通。优选的，所述两组可控双向开关包括两个并联连接的可控单向开关，所述可控单向开关是具有同向串联二极管的IGBT或MOSFET。优选的，所述充电单元包括整流电路。优选的，所述整流电路是由四个二极管组成的全桥整流电路。优选的，所述UPS电路还包括第一组滤波电路，其中，所述第一组滤波电路连接于负载与所述可控双向导电装置之间。优选的，所述UPS电路还包括第二组滤波电路，所述第二组滤波电路连接于所述充电电池与所述整流电路之间。优选的，所述UPS电路还包括用于切换供电方式的一个或多个可控开关。优选的，所述可控开关是单刀双掷开关。根据本专利技术的另一方面，还提供一种UPS电源装置，该装置包括如上所述的UPS电路。本专利技术提供的UPS电路，利用PWM控制逻辑，采用较少的器件完美解决了一般UPS双向转换电路的变压器匝数比设计冲突问题，在保证效率的同时大幅度节省了成本。附图说明图1a和图1b是现有技术中的UPS电路图。图2根据本专利技术的UPS电路的优选实施例的电路图。图3a-图3c是图2的UPS电路的市电供电方式且市电输出为正半周电压时的三种模态。图4a-图4c是图2的UPS电路的市电供电方式且市电输出为负半周电压时的三种模态。图5a-图5c是图2的UPS电路的电池供电方式且输出到负载的为正半周电压时的三种模态。图6a-图6c是图2的UPS电路的电池供电方式且输出到负载的为负半周电压时的三种模态。图7是根据本专利技术的UPS电路的另一实施例的电路图。图8是根据本专利技术UPS电路的第二组开关30的另一实施例的电路图图9是包含图9的第二组开关30的UPS电路的电路图图10a-图10b是根据本专利技术UPS电路的其他实施例的电路图具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图通过具体实施例对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。图2是根据本专利技术的一个优选实施例的UPS电路的电路图，如图2所示，包括充电电池70、整流电路10、第一组开关20、隔离变压器50、第二组开关30及第一组滤波电路60。其中，连接于隔离变压器50一侧的整流电路10和第一组开关20分别是用于充电电池70的充电单元和放电单元，并通过连接于充电电池70的可控开关S0进行切换；连接于隔离变压器50另一侧的第二组开关30为可控双向导电装置；第一组滤波电路60为LC滤波电路。第一组开关20与第二组开关30均采用PWM控制。为便于说明，以下将包括端子1、端子2和中心抽头3的隔离变压器50的绕组侧设定称为隔离变压器50的原边；将包括端子4、端子5和中心抽头6的隔离变压器50的绕组侧设定称为隔离变压器50的副边；按功率传递方向，将隔离变压器50输入功率的绕组侧称为一次侧；将隔离变压器50输出功率的绕组侧称为二次侧。其中，整流电路10包括由四个二极管组成的整流桥。整流桥的输入正端I+连接至隔离变压器50原边的端子1，整流桥的输入负端I-连接至隔离变压器50原边的端子2，整流桥的输出正端O+通过开关S0连接至充电电池70的正极，整流桥的输出负端O-连接至充电电池70的负极。其中，开关S0为单刀双掷开关，还可用于将充电电池70的正极连接至隔离变压器的中心抽头3。第一组开关20包括两个并联的金氧半场效晶体管(MOSFET)MOS1、MOS2，与充电电池70以及隔离变压器50组成了常规的推挽逆变电路。其中，MOS1的漏极连接于隔离变压器50原边的端子1，MOS2的漏极连接于隔离变压器50原边的端子2，并且MOS1和MOS2各自的源极和漏极之间分别反向并联了二极管，此处的二极管可以是独立的二极管，也可以是相应的MOSFET的寄生二极管。第二组开关30是对称的两组可控双向开关，包括四个绝缘栅双极型晶体管(IGBT)S1、S2、S3、S4以及分别反并联于该四个IGBT的四个二极管D11、D21、D31、D41。其中，二极管D11、D21、D31、D41可以是独立的二极管，也可以是相应的IGBT的寄生二极管。每组可控双本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种UPS电路，包括充电电池和变压器，其特征在于，所述UPS电路还包括，连接于所述变压器原边和所述充电电池之间的充电单元和放电单元，以及连接于所述变压器副边和市电之间的可控双向导电装置；在采用所述充电电池供电时，控制所述放电单元将所述充电电池提供的直流电通过所述放电单元和所述变压器逆变为交流电，以及控制所述可控双向导电装置将所述逆变的交流电通过所述可控双向导电装置输出，为负载供电；在采用市电供电时，控制可控双向导电装置将市电提供的交流电通过所述可控双向导电装置、所述变压器和所述充电单元整流为直流电为所述充电电池充电。

【技术特征摘要】
1.一种UPS电路，包括充电电池和变压器，其特征在于，所述UPS电路还包括，连接于所述变压器原边和所述充电电池之间的充电单元和放电单元，以及连接于所述变压器副边和市电之间的可控双向导电装置；在采用所述充电电池供电时，控制所述放电单元将所述充电电池提供的直流电通过所述放电单元和所述变压器逆变为交流电，以及控制所述可控双向导电装置将所述逆变的交流电通过所述可控双向导电装置输出，为负载供电；在采用市电供电时，控制可控双向导电装置将市电提供的交流电通过所述可控双向导电装置、所述变压器和所述充电单元整流为直流电为所述充电电池充电。2.根据权利要求1所述的UPS电路，其特征在于，所述可控双向导电装置包括可同向互补导通的两组可控双向开关。3.根据权利要求2所述的UPS电路，其特征在于，所述两组可控双向开关包括由两个反向串联连接的开关S1、开关S2组成的第一组双向开关以及由两个反向串联连接的开关S3、开关S4组成的第二组双向开关，其中，所述开关S1、S2、S3和S4均是具有反并联二极管或寄生二极管的IGBT或MOSFET。4.根据权利要求3所述的UPS电路，其特征在于，在采用市电供电时，根据市电电压的正负，控制所述第一组双向开关之一和所述第二组双向开关之一互补导通。5.根据权利要求4所述的UPS电路，其特征在于，在采用市电供电且供电电压为正半周时，控制所述开关S1和所述开关S4互补导通；在采用市电供电且供电电压为负半周时，控制所述开关S2和所述开关S3互补导通。6.根据权利要求1至5任一项所述的UPS电路，其特征在于，所述放电单元包括可控单向导电装置。7.根据权利要求6所述的UPS电路，其特征在于，所述可控单向导电装置包括两个并联的开关MOS1和开关MOS2，所述开关MOS1和所述开关MOS2是具有反并联二极...

【专利技术属性】
技术研发人员：何志峰，简明德，翁荣华，高奇，
申请(专利权)人：伊顿制造格拉斯哥有限合伙莫尔日分支机构，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH