离线式不间断电源及其控制方法技术

本发明专利技术提供了一种离线式不间断电源及其控制方法，所述离线式不间断电源包括：连接在交流输入端和交流输出端之间的安全开关；变压器，其一次侧的一端连接至所述交流输出端的一个端子；在所述安全开关和所述交流输出端的另一个端子之间依次连接的第一开关、第二开关和输出开关，所述第一开关可操作地使得所述安全开关连接至所述变压器的一次侧的另一端和抽头之一，所述第二开关可操作地使得所述输出开关连接至所述变压器的一次侧的另一端和抽头之一；第三开关，其可操作地使得所述安全开关连接至所述第一开关和交流输出端的另一个端子之一；以及双向变换器。本发明专利技术的离线式不间断电源具有较高的电能传输效率。

Off-line Uninterruptible Power Supply and Its Control Method

【技术实现步骤摘要】
离线式不间断电源及其控制方法
本专利技术涉及电子线路领域，具体涉及一种离线式不间断电源及其控制方法。
技术介绍
离线式不间断电源，在市电电压在正常范围内时直接由市电向负载供电，且可充电电池处于充电状态；当市电电压异常或停电时，逆变器切换到工作状态，将可充电电池中的直流电转换为稳定的交流电输出；当市电电压偏低或偏高时，连接在交流输入端的变压器用于调节市电的电压，从而使得交流输出端具有稳定的输出电压。图1是现有技术中的一种离线式不间断电源的电路图。如图1所示，离线式不间断电源1包括在其交流输入端10和交流输出端10’之间连接的电磁兼容性(EMC)滤波器11；安全开关12，其被构造为双刀单掷继电器或包括安全开关单元121和安全开关单元122；在安全开关12和交流输出端10’的端子L之间依次连接的第一开关131、第二开关132和输出开关14；变压器Tr1，变压器Tr1的一次侧的一端T1连接在安全开关12和交流输出端10’的端子N之间，其中第一开关131可操作地使得安全开关12连接至变压器Tr1的一次侧的另一端T2和抽头T3之一，第二开关132可操作地使得输出开关14连接至变压器Tr1的一次侧的另一端T2和抽头T3之一；以及可充电电池16，双向变换器15和辅助供电系统17，可充电电池16通过双向变换器15连接至变压器Tr1的二次侧，辅助供电系统17的输入端连接至可充电电池16两端，其用于给离线式不间断电源1提供各种所需的电压。其中为了简化电路图，图1并未示出用于检测市电电压的市电检测装置，用于检测可充电电池16的充电状态的电池检测装置，以及用于控制双向变换器15的工作状态，以及控制安全开关12、第一开关131、第二开关132、和输出开关14的开关状态的控制装置。当市电电压偏高时，离线式不间断电源1被控制为处于自动电压降压调节模式，其中，安全开关12和输出开关14被控制为导通，第一开关131被控制为连接至变压器Tr1的一次侧的端子T2，第二开关132被控制为连接至变压器Tr1的一次侧的抽头T3，由此交流输出端10’输出电压降低的交流电。同时双向变换器15被控制为将变压器Tr1的二次侧的交流电转换为直流电，以对可充电电池16进行充电，且给辅助供电系统17提供直流电。当市电电压偏低时，离线式不间断电源1被控制为处于自动电压升压调节模式，其中，安全开关12和输出开关14被控制为导通，第一开关131被控制为连接至变压器Tr1的一次侧的抽头T3，第二开关132被控制为连接至变压器Tr1的一次侧的端子T2，由此交流输出端10’输出电压升高的交流电。同时双向变换器15被控制为将变压器Tr1的二次侧的交流电转换为直流电，以对可充电电池16进行充电，且给辅助供电系统17提供直流电。当市电电压异常(例如电压过高)或停电时，离线式不间断电源1被控制为处于电池模式。其中，安全开关12被控制为断开，输出开关14被控制为导通，第二开关132被控制连接至变压器Tr1的一次侧的端子T2，双向变换器15被控制为工作，以将可充电电池16的直流电转换为交流电，经过变压器Tr1变压后，在交流输出端10’得到所需的交流电。同时，可充电电池16给辅助供电系统17提供直流电。当市电电压在正常范围内时，离线式不间断电源1被控制为处于正常模式。安全开关12和输出开关14被控制为导通，第一开关131和第二开关132被控制为都连接至变压器Tr1的一次侧的端子T2。同时双向变换器15被控制为将变压器Tr1的二次侧的交流电转换为直流电，以对可充电电池16进行充电，且给辅助供电系统17提供直流电。图2是图1所示的离线式不间断电源在正常模式下可充电电池被充满电后的等效电路图。如图2所示，交流输入端10的市电通过EMC滤波器11，以及导通的安全开关12、第一开关131、第二开关132和输出开关14后传输至交流输出端10’。一方面，安全开关12和交流输出端10’的端子L之间的3个开关的触点降低电能效率。另一方面，变压器Tr1的一次侧与交流输出端10’电连接，因此变压器Tr1具有较大的空载损耗。再者，变压器Tr1一直工作，且双向变换器15被控制为一直工作，可充电电池16充满电后一直处于浮充电状态。当可充电电池16一直处于浮充电状态时，可充电电池16的正极板会失活，产生大量的PbSO4并被吸收到负极板上。这将导致其活性降低，且内阻升高，进而可充电电池16的容量将迅速下降，寿命将大大减少。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述技术问题，本专利技术提供了一种离线式不间断电源，包括：连接在交流输入端和交流输出端之间的安全开关；变压器，其一次侧的一端连接至所述交流输出端的一个端子；在所述安全开关和所述交流输出端的另一个端子之间依次连接的第一开关、第二开关和输出开关，所述第一开关可操作地使得所述安全开关连接至所述变压器的一次侧的另一端和抽头之一，所述第二开关可操作地使得所述输出开关连接至所述变压器的一次侧的另一端和抽头之一；第三开关，其可操作地使得所述安全开关连接至所述第一开关和交流输出端的另一个端子之一；以及双向变换器，其可控地将所述变压器的二次侧的交流电转换为直流电以对可充电电池进行充电，以及将所述可充电电池的直流电转换为交流电。优选的，所述离线式不间断电源还包括：充电器，其输入端通过所述安全开关连接至所述交流输入端，且可控地将所述交流输入端的交流电转换为直流电；以及辅助供电系统，其输入端连接至所述充电器的输出端。优选的，所述第三开关包括：与所述安全开关连接的公共端子；连接至所述输出开关和所述交流输出端的另一个端子之间的第一切换端子；以及连接至所述第一开关的第二切换端子。优选的，所述充电器的输出端连接至所述可充电电池的两端。优选的，所述离线式不间断电源还包括二极管，其阳极连接至所述可充电电池的正极，其阴极连接至所述充电器的输出端的正极端子。优选的，所述充电器的输出功率小于所述可充电电池的最大充电功率，且所述充电器的输出电压大于所述可充电电池两端的电压。优选的，所述离线式不间断电源还包括：市电检测装置，其被配置为检测所述交流输出端的市电电压；电池检测装置，其被配置为检测所述可充电电池的充电状态；以及控制装置，其被配置为根据所述市电电压和所述可充电电池的充电状态控制所述充电器和双向变换器的工作状态，以及控制所述安全开关、第一开关、第二开关、第三开关和输出开关的开关状态。优选的，当第一阈值电压≤所述市电电压＜第二阈值电压时，所述控制装置控制所述安全开关导通，控制所述第三开关连接至所述第一开关，控制所述第一开关连接至所述变压器的一次侧的抽头，控制所述第二开关连接至所述变压器的一次侧的另一端，控制所述输出开关导通；其中，当所述可电电池未被充满电时，所述控制装置控制所述充电器停止工作，且控制双向变换器将所述变压器的二次侧的交流电转换为直流电；以及当所述可充电电池充满电时，所述控制装置控制所述双向变换器停止工作，且控制所述充电器将所述交流输入端的交流电转换为直流电。优选的，当第二阈值电压≤所述市电电压＜第三阈值电压时，所述控制装置控制所述安全开关导通；其中，当所述可充电电池未被充满电时，所述控制装置控制所述第三开关连接至所述第一开关，控制所述第一开关和第二开关连接至所述变压器的一次侧的另一端，控制所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种离线式不间断电源，其特征在于，包括：连接在交流输入端和交流输出端之间的安全开关；变压器，其一次侧的一端连接至所述交流输出端的一个端子；在所述安全开关和所述交流输出端的另一个端子之间依次连接的第一开关、第二开关和输出开关，所述第一开关可操作地使得所述安全开关连接至所述变压器的一次侧的另一端和抽头之一，所述第二开关可操作地使得所述输出开关连接至所述变压器的一次侧的另一端和抽头之一；第三开关，其可操作地使得所述安全开关连接至所述第一开关和交流输出端的另一个端子之一；以及双向变换器，其可控地将所述变压器的二次侧的交流电转换为直流电以对可充电电池进行充电，以及将所述可充电电池的直流电转换为交流电。

【技术特征摘要】
1.一种离线式不间断电源，其特征在于，包括：连接在交流输入端和交流输出端之间的安全开关；变压器，其一次侧的一端连接至所述交流输出端的一个端子；在所述安全开关和所述交流输出端的另一个端子之间依次连接的第一开关、第二开关和输出开关，所述第一开关可操作地使得所述安全开关连接至所述变压器的一次侧的另一端和抽头之一，所述第二开关可操作地使得所述输出开关连接至所述变压器的一次侧的另一端和抽头之一；第三开关，其可操作地使得所述安全开关连接至所述第一开关和交流输出端的另一个端子之一；以及双向变换器，其可控地将所述变压器的二次侧的交流电转换为直流电以对可充电电池进行充电，以及将所述可充电电池的直流电转换为交流电。2.根据权利要求1所述的离线式不间断电源，其特征在于，所述离线式不间断电源还包括：充电器，其输入端通过所述安全开关连接至所述交流输入端，且可控地将所述交流输入端的交流电转换为直流电；以及辅助供电系统，其输入端连接至所述充电器的输出端。3.根据权利要求2所述的离线式不间断电源，其特征在于，所述第三开关包括：与所述安全开关连接的公共端子；连接至所述输出开关和所述交流输出端的另一个端子之间的第一切换端子；以及连接至所述第一开关的第二切换端子。4.根据权利要求2所述的离线式不间断电源，其特征在于，所述充电器的输出端连接至所述可充电电池的两端。5.根据权利要求2所述的离线式不间断电源，其特征在于，所述离线式不间断电源还包括二极管，其阳极连接至所述可充电电池的正极，其阴极连接至所述充电器的输出端的正极端子。6.根据权利要求5所述的离线式不间断电源，其特征在于，所述充电器的输出功率小于所述可充电电池的最大充电功率，且所述充电器的输出电压大于所述可充电电池两端的电压。7.根据权利要求2至6中任一项所述的离线式不间断电源，其特征在于，所述离线式不间断电源还包括：市电检测装置，其被配置为检测所述交流输出端的市电电压；电池检测装置，其被配置为检测所述可充电电池的充电状态；以及控制装置，其被配置为根据所述市电电压和所述可充电电池的充电状态控制所述充电器和双向变换器的工作状态，以及控制所述安全开关、第一开关、第二开关、第三开关和输出开关的开关状态。8.根据权利要求7所述的离线式不间断电源，其特征在于：当第一阈值电压≤所述市电电压＜第二阈值电压时，所述控制装置控制所述安全开关导通，控制所述第三开关连接至所述第一开关，控制所述第一开关连接至所述变压器的一次侧的抽头，控制所述第二开关连接至所述变压器的一次侧的另一端，控制所述输出开关导通；其中，当所述可电电池未被充满电时，所述控制装置控制所述充电器停止工作，且控制双向变换器将所述变压器的二次侧的交流电转换为直流电；以及，当所述可充电电池充满电时，所述控制装置控制所述双向变换器停止工作，且控制所述充电器将所述交流输入端的交流电转换为直流电；当第二阈值电压≤所述市电电压＜第三阈值电压时，所述控制装置控制所述安全开关导通；其中，当所述可充电电池未被充满电时，所述控制装置控制所述第三开关连接至所述第一开关，控制所述第一开关和第二开关连接至所述变压器的一次侧的另一端，控制所述输出开关导通，控制所述双向变换器以将所述变压器的二次侧的交流电转换为直流电；当所述可充电电池充满电时，所述控制装置控制所述第三开关连接至所述交流输出端的另一个端子，控制所述输出开关断开，控制所述双向变换器停止...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡武华，邓亮，
申请(专利权)人：联正电子深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44