專(zhuān)利名稱(chēng)：一種直流不間斷電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電源技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種不間斷電源，適用于通過(guò)開(kāi)關(guān)電源從電網(wǎng)取電的電子設(shè)備。
背景技術(shù)：
目前，UPS備用電源經(jīng)常用在防止計(jì)算機(jī)類(lèi)的需要直流供電的電子設(shè)備在停電或電源不穩(wěn)定造成的影響，普通的在線式UPS的逆變電路由于需要一直工作，功耗大，而且逆變成交流電的正弦波形，也需要很大的能效損耗。因此，出現(xiàn)了直流不間斷電源。例如CN200410013808.X提供了一種實(shí)時(shí)在線式不間斷直流電源，它包括AC/DC變換模塊，二次電池，充電單元和CPU監(jiān)控單元。該專(zhuān)利在AC/DC變換模塊和二次電池的輸出電路上分別串接兩個(gè)二極管。前一個(gè)二極管導(dǎo)通則由AC/DC轉(zhuǎn)換模塊向負(fù)載供電，后一個(gè)二極管導(dǎo)通則由二次電池向負(fù)載供電，從而實(shí)現(xiàn)不間斷電源的零切換。但該專(zhuān)利提供的不間斷直流電源，將二次電池的輸出端直接連接到為負(fù)載供電的母線上，這樣的連接方式，存在下面的三個(gè)問(wèn)題(I)要么只能以較低的輸出電壓為用電設(shè)備供電，限制了輸出端的用電設(shè)備的適用范圍，對(duì)于需要較高電壓供電的用電設(shè)備，如果不進(jìn)行改造或者在配置電源適配器，則無(wú)法連接使用；要么需要多級(jí)電池串聯(lián)的二次電池，這樣成本高而且不易于設(shè)備維護(hù)，同時(shí)二次電池的電壓隨著儲(chǔ)存電量變化不能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定輸出，而充電電流也需要有升壓模塊才能實(shí)現(xiàn)完全充電。(2)在該專(zhuān)利的技術(shù)方案里，市電的電壓波動(dòng)必須得到非常有效的控制，二次電池的電壓需要始終保持在相對(duì)低的狀態(tài)，否則市電的波動(dòng)直接會(huì)造成電池的反復(fù)放電(之后還得充電)，影響電池壽命，而這種狀態(tài)下一旦切換到電池供電，電池的電壓必然低于市電供電的電壓，實(shí)際上是給用電設(shè)備造成電壓波動(dòng)。(3)該專(zhuān)利實(shí)現(xiàn)的是二次電池的供電與市電供電自動(dòng)切換，但這種供電方式，一旦市電電壓波動(dòng)反復(fù)電池放電，就要經(jīng)常給電池充電，造成能源浪費(fèi)，降低不間斷電源的功效。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種能耗少、效率高，能夠延長(zhǎng)二次電池使用壽命的直流不間斷電源。為此本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案一種直流不間斷電源，包括AC/DC變換模塊、控制模塊、電源監(jiān)測(cè)模塊、二次電池和直流降壓電池充電電路，其中，所述的AC/DC變換模塊，用于在有交流電輸入時(shí)候，將交流電源變換成直流電源對(duì)負(fù)載供電；所述的控制模塊，用于根據(jù)電源監(jiān)測(cè)模塊輸入的有關(guān)二次電池的狀態(tài)參數(shù)控制直流降壓電池充電電路對(duì)二次電池進(jìn)行充電；
所述的直流不間斷電源還包括一個(gè)超級(jí)電容器和直流升壓供電電路，所述的超級(jí)電容器并聯(lián)在AC/DC變換模塊的輸出端，所述的直流升壓供電電路用于將二次電池的輸出升壓后對(duì)負(fù)載供電，所述的控制模塊根據(jù)電源監(jiān)測(cè)模塊輸入的有關(guān)交流供電的狀態(tài)參數(shù)判斷是否有穩(wěn)定的交流輸入，若判斷存在交流輸入，則切斷直流升壓供電電路與二次電池之間的連接；若判斷不存在穩(wěn)定的交流輸入，則將直流升壓供電電路連接到二次電池，利用二次電池對(duì)負(fù)載供電。所述的AC/DC變換模塊最好為整流橋電路。本發(fā)明利用直流電和直流通過(guò)整流橋還是直流，不影響使用開(kāi)關(guān)電源的用電器電源電路工作的特點(diǎn)，并且使用超級(jí)電容并聯(lián)到直流供電電路的輸出端，從而不需要任何控制電路切換控制就讓超級(jí)電容能夠?qū)崟r(shí)穩(wěn)壓和隨時(shí)供電，這樣確保了采用簡(jiǎn)單元件即可保障整體不間斷電源的在線實(shí)時(shí)穩(wěn)壓和供電。同時(shí)，也利用了整流橋直流不能回流到交流端的特點(diǎn)，使的不需要一般不間斷電源所必須使用的切換開(kāi)關(guān)，來(lái)切斷或者開(kāi)通與交流市電的連接。


圖1本發(fā)明的直流不間斷電源的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明。參見(jiàn)圖1，本發(fā)明的直流不間斷電源，包括AC/DC變換模塊(本實(shí)施例采用圖中所示的整流橋電路作為AC/DC變換模塊，在具體應(yīng)用中，還可以采用其他的變換電路)、控制模塊、電源監(jiān)測(cè)模塊、二次電池、直流降壓電池充電電路，直流升壓電池供電電路和超級(jí)電容器。本發(fā)明的超級(jí)電容器并聯(lián)在負(fù)載側(cè)，直流升壓供電電路用于在無(wú)交流輸入時(shí)，將二次電池輸出的電壓升壓后對(duì)負(fù)載供電。本實(shí)施例的直流不間斷電源的工作原理如下首先市電通過(guò)整流橋變成直流電向用電設(shè)備供電。在接入市電的交流測(cè)設(shè)置有電源監(jiān)測(cè)模塊，電源監(jiān)測(cè)模塊用于監(jiān)測(cè)市電供電狀態(tài)，其輸出被送入控制模塊。本實(shí)施例還包括直流降壓電池充電電路，直流升壓電池供電電路和超級(jí)電容器；市電監(jiān)測(cè)模塊、直流降壓電池充電電路、直流升壓電池供電電路和超級(jí)電容器都和控制模塊相連接，其中市電監(jiān)測(cè)模塊向控制模塊發(fā)送市電狀態(tài)信息，控制模塊還采集超級(jí)電容的自身電容量狀態(tài)信息，控制模塊控制直流降壓電池充電電路、直流升壓電池供電電路的工作狀態(tài)。直流電輸出端直接耦合使用開(kāi)關(guān)電源的用電設(shè)備的交流電源接口(不分正負(fù))。市電正常時(shí)市電監(jiān)測(cè)模塊監(jiān)測(cè)市電狀態(tài)，并發(fā)送給控制模塊，此時(shí)控制模塊切斷直流升壓電池供電電路與二次電池的連接，使直流升壓電池供電電路不工作，從而使市電的交流電經(jīng)過(guò)整流橋之后直接向用電設(shè)備供電，同時(shí)給并聯(lián)在輸出端的超級(jí)電容器充電讓其保持和市電整理后的直流同樣的電壓狀態(tài)，當(dāng)然如果市電波動(dòng)也會(huì)引起超級(jí)電容器的放電，以達(dá)到緩沖市電波動(dòng)的目的，超級(jí)電容器的電能由于整流橋的隔離不會(huì)傳遞到市電電網(wǎng)，控制模塊根據(jù)二次電池電量控制直流降壓電池充電電路是否與整流橋的直流輸出端相連，如果二次電池需要充電則連接上并為二次電池充電，如果二次電池不需要充電，則斷開(kāi)連接，處于待機(jī)狀態(tài)；當(dāng)市電突然短時(shí)間斷電或電壓大幅波動(dòng)時(shí)，引起整流橋輸出的直流電壓下降，此時(shí)超級(jí)電容器就成為電源為負(fù)載供電，市電監(jiān)測(cè)模塊將市電的變化情況信息傳遞給控制模塊，控制模塊根據(jù)市電的變化，如果市電短暫停電立刻恢復(fù)，或者出現(xiàn)很短時(shí)間的電壓過(guò)低后立刻恢復(fù)，控制模塊不啟動(dòng)直流升壓電池供電電路，如果市電相對(duì)較長(zhǎng)時(shí)間不能正常供電超出了超級(jí)電容臨時(shí)供電的能力，控制模塊啟動(dòng)直流升壓電池供電電路，使其與輸出直流電流耦合，直流升壓電池供電電路利用電池的電能升壓輸出與市電經(jīng)過(guò)整理橋后的直流電壓一樣的直流電供給負(fù)載，達(dá)到長(zhǎng)時(shí)間給負(fù)載供電的目的，直至市電監(jiān)測(cè)模塊監(jiān)測(cè)到市電恢復(fù)正常并把信息發(fā)送給控制模塊后，控制模塊切斷直流升壓電池供電電路與二次電池的連接，并控制直流降壓電池充電電路與整流橋的輸出端相連，向電池充電，電池充滿后，控制電路斷開(kāi)直流降壓電池充電電路與與整流橋的輸出端的連接，整個(gè)系統(tǒng)恢復(fù)到市電整流后直流直接供給用電設(shè)備開(kāi)關(guān)電源的工作狀態(tài)。本發(fā)明提出的是一種基于高壓直流供電和超級(jí)電容供電的直流在線式UPS，并且本直流在線式UPS的二次電池升壓電路不一直工作，以保證節(jié)省能耗，由并聯(lián)的超級(jí)電容器來(lái)起到在線效果，由二次電池和升壓電路共同實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)效的備用供電。直流電經(jīng)過(guò)整流橋依然是直流電，直流電經(jīng)過(guò)整流橋上的損耗不大于交流電經(jīng)過(guò)整流橋的損耗，所以本發(fā)明的直流UPS的輸出端不用區(qū)分正負(fù)極，可直接供給任何使用開(kāi)關(guān)電源供電的電子設(shè)備(開(kāi)關(guān)電源與外界市電相連的首選是整流橋)，這種設(shè)計(jì)的最直接優(yōu)勢(shì)在于能耗少，效率高。平時(shí)除了根據(jù)電池情況間歇給二次電池充電外，僅需極少的能耗供給控制電路和交流監(jiān)測(cè)電路。本發(fā)明利用超級(jí)電容和直流升壓電池供電電路的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的特點(diǎn)，超級(jí)電容能夠起到穩(wěn)壓和彌補(bǔ)短瞬的電網(wǎng)供電波動(dòng)造成的電池升壓電路頻繁啟動(dòng)的麻煩和能耗，只有在電網(wǎng)斷電達(dá)到一定時(shí)間之后才啟動(dòng)直流升壓電池供電電路供電，來(lái)實(shí)現(xiàn)較為長(zhǎng)效的備用電源功能，本發(fā)明最大限度的做到了備用電源的無(wú)縫接入和低功耗，使備用電源能做到在線時(shí)更節(jié)能，啟用時(shí)更持久(同樣容量的電池，做正弦波轉(zhuǎn)換效率就低了，頻繁啟動(dòng)電池也會(huì)降低容量，所以本發(fā)明的二次電池作為備用電源使用時(shí)效率高，性能維持更好)，二次電池的備用電源設(shè)備也會(huì)更耐用。
權(quán)利要求
1.一種直流不間斷電源，包括AC/DC變換模塊、控制模塊、電源監(jiān)測(cè)模塊、二次電池和直流降壓電池充電電路，其中， 所述的AC/DC變換模塊，用于在有交流電輸入時(shí)候，將交流電源變換成直流電源對(duì)負(fù)載供電； 所述的控制模塊，用于根據(jù)電源監(jiān)測(cè)模塊輸入的有關(guān)二次電池的狀態(tài)參數(shù)控制直流降壓電池充電電路對(duì)二次電池進(jìn)行充電； 其特征在于， 所述的直流不間斷電源還包括一個(gè)超級(jí)電容器和直流升壓供電電路，所述的超級(jí)電容器并聯(lián)在AC/DC變換模塊的輸出端，所述的直流升壓供電電路用于將二次電池的輸出升壓后對(duì)負(fù)載供電，所述的控制模塊根據(jù)電源監(jiān)測(cè)模塊輸入的有關(guān)交流供電的狀態(tài)參數(shù)判斷是否有穩(wěn)定的交流輸入，若判斷存在交流輸入，則切斷直流升壓供電電路與二次電池之間的連接；若判斷不存在穩(wěn)定的交流輸入，則將直流升壓供電電路連接到二次電池，利用二次電池對(duì)負(fù)載供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流不間斷電源，其特征在于，所述的AC/DC變換模塊為整流橋電路。
全文摘要
本發(fā)明屬于電源技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種直流不間斷電源，包括AC/DC變換模塊、控制模塊、電源監(jiān)測(cè)模塊、二次電池和直流降壓電池充電電路、一個(gè)超級(jí)電容器和直流升壓供電電路，超級(jí)電容器并聯(lián)在AC/DC變換模塊的輸出端，直流升壓供電電路用于將二次電池的輸出升壓后對(duì)負(fù)載供電，所述的控制模塊根據(jù)電源監(jiān)測(cè)模塊輸入的有關(guān)交流供電的狀態(tài)參數(shù)判斷是否有穩(wěn)定的交流輸入，若判斷存在交流輸入，則切斷直流升壓供電電路與二次電池之間的連接；若判斷不存在穩(wěn)定的交流輸入，則將直流升壓供電電路連接到二次電池，利用二次電池對(duì)負(fù)載供電。本發(fā)明具有能耗少、效率高，能夠延長(zhǎng)二次電池使用壽命的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H02J7/34GK103051042SQ201210497299
公開(kāi)日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2012年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月13日
發(fā)明者尚勇, 董玲, 楊中強(qiáng), 張維勇, 張凱 申請(qǐng)人:山大魯能信息科技有限公司