專利名稱：后備式不間斷電源無延時(shí)同步切換電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
后備式不間斷電源無延時(shí)同步切換電路技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及不間斷電源技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種后備式不間斷電源的無延時(shí)同步切換電路。
背景技術(shù)：
[0002]隨著信息處理技術(shù)和微電子等精密技術(shù)的蓬勃發(fā)展，對(duì)供電系統(tǒng)質(zhì)量和可靠性的要求也越來越高，在一些用電質(zhì)量要求較高的場(chǎng)合，急需一種電壓穩(wěn)定、能同步跟蹤電網(wǎng)頻率、高可靠性的交流不間斷電源。不間斷電源系統(tǒng)(UPS, Uninterruptible Power System) 是一種含有儲(chǔ)能裝置，以逆變器為主要組成部分的恒壓恒頻的不間斷電源，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)交流市電穩(wěn)壓器，同時(shí)它還向機(jī)內(nèi)電池充電；當(dāng)市電中斷時(shí)，UPS立即將機(jī)內(nèi)電池的電能，通過逆變轉(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。[0003]從技術(shù)上講，UPS分為三類后備式(也稱為離線式)、在線式和在線互動(dòng)式。后備式正弦波UPS平時(shí)處于蓄電池充電狀態(tài)，在停電時(shí)逆變器緊急切換到工作狀態(tài)，將電池提供的直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的交流電輸出，適用于用電質(zhì)量不高又要求不能斷電的負(fù)載，它由充電器、逆變器、蓄電池組、靜態(tài)開關(guān)等組成。后備式不間斷電源的切換方式是采用繼電器或電子開關(guān)，但通常無法在后備電源和電網(wǎng)電源間實(shí)現(xiàn)無延時(shí)的同步切換，會(huì)造成電源提供無法平順的現(xiàn)象。實(shí)用新型內(nèi)容[0004]針對(duì)上述存在的問題，本實(shí)用新型的目的是提供一種后備式不間斷電源的無延時(shí)同步切換電路，以實(shí)現(xiàn)在后備電源和電網(wǎng)電源間的無延時(shí)同步切換。[0005]本實(shí)用新型的目的是通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的[0006]一種后備式不間斷電源的無延時(shí)同步切換電路，應(yīng)用于備用AC逆變控制電路輸出與電網(wǎng)電源輸出之間的無延時(shí)同步切換，其中[0007]所述備用AC逆變控制電路的輸出通過一輸出濾波電感(T2)和輸出濾波電容(Cl) 輸出電壓；[0008]所述同步切換電路包括一個(gè)電網(wǎng)AC同步取樣電路，所述電網(wǎng)輸出作為所述電網(wǎng) AC同步取樣電路的輸入，所述電網(wǎng)AC同步取樣電路的輸出作為所述備用AC逆變控制電路的輸入；[0009]所述電網(wǎng)電源與所述備用AC逆變控制電路之間設(shè)有一開關(guān)電路，所述開關(guān)電路通過一驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。[0010]上述無延時(shí)同步切換電路，其中[0011]所述驅(qū)動(dòng)電路包括一光耦合器，所述光耦合器的一端通過并聯(lián)一輸入濾波電容與驅(qū)動(dòng)供電電源連接，所述光耦合器的供電端連接一 CMOS管組，所述光耦合器另一端通過一中間電阻和所述備用AC逆變控制電路連接，所述光耦合器還有一端接地；[0012]所述CMOS管組跨接在所述備用AC逆變控制電路與所述電網(wǎng)電源之間。[0013]上述無延時(shí)同步切換電路，其中，所述CMOS管組的源極和柵極分別相接。[0014]上述無延時(shí)同步切換電路，其中[0015]所述電網(wǎng)AC同步取樣電路包括一電壓互感器，第一電阻，第二電阻，第一穩(wěn)壓二極管，第二穩(wěn)壓二極管，第一運(yùn)算放大器和第二運(yùn)算放大器；[0016]所述電壓互感器的初級(jí)線圈接收從所述電網(wǎng)電源輸入的電源，所述電壓互感器的次級(jí)線圈一端通過所述第一電阻連接所述第一運(yùn)算放大器的同相輸入端，所述第一電阻朝向所述第一運(yùn)算放大器的一端同時(shí)通過所述第一穩(wěn)壓二極管接地；[0017]所述電壓互感器的次級(jí)線圈另一端通過所述第二電阻連接所述第二運(yùn)算放大器的同相輸入端，所述第二電阻朝向所述第二運(yùn)算放大器的一端同時(shí)通過所述第二穩(wěn)壓二極管接地；[0018]所述第一運(yùn)算放大器的反向輸入端和輸出端連通，和所述第二運(yùn)算放大器的反向輸入端和輸出端連通。[0019]上述無延時(shí)同步切換電路，其中，所述電壓互感器的次級(jí)線圈的中心抽頭接地，所述電壓互感器的次級(jí)線圈的中心抽頭的上端為同相端，下端為反向端。[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果在于[0021]實(shí)現(xiàn)了如在線式UPS般的完全不間斷供電，提高了工作效率，使用安全且節(jié)能效果好。


[0022]圖I是本實(shí)用新型后備式不間斷電源的無延時(shí)同步切換電路的結(jié)構(gòu)示意圖；[0023]圖2是本實(shí)用新型后備式不間斷電源的無延時(shí)同步切換電路中電網(wǎng)AC同步取樣電路的結(jié)構(gòu)不意圖；[0024]圖3a、圖3b分別是本實(shí)用新型后備式不間斷電源的無延時(shí)同步切換電路中備用 AC逆變控制電路兩端的輸出波形；[0025]圖3c是圖3a、圖3b輸出波形迭合后形成的完整的正弦波波形。[0026]圖4是本實(shí)用新型后備式不間斷電源的無延時(shí)同步切換電路中備用AC逆變控制電路輸出的方波波形；[0027]圖5a、圖5b分別是本實(shí)用新型后備式不間斷電源的無延時(shí)同步切換電路中電網(wǎng) AC同步取樣電路兩端的輸出波形。
具體實(shí)施方式
[0028]下面結(jié)合原理圖和具體操作實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。[0029]如圖I所示，本實(shí)用新型后備式不間斷電源的無延時(shí)同步切換電路，應(yīng)用于備用 AC逆變控制電路輸出與電網(wǎng)電源輸出之間的無延時(shí)同步切換電路，備用AC逆變控制電路的輸出通過一輸出濾波電感T2和輸出濾波電容Cl輸出電壓。[0030]在本實(shí)用新型實(shí)施例中，無延時(shí)同步切換電路包括一個(gè)電網(wǎng)AC同步取樣電路，電網(wǎng)輸出作為電網(wǎng)AC同步取樣電路的輸入，電網(wǎng)AC同步取樣電路的輸出作為備用AC逆變控制電路的輸入。[0031]電網(wǎng)電源與備用AC逆變控制電路之間還設(shè)有一開關(guān)電路，開關(guān)電路通過一驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，開關(guān)電路的作用是當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)問題時(shí)及時(shí)進(jìn)行與備用電源之間的切換。[0032]在上述技術(shù)方案進(jìn)一步基礎(chǔ)上，繼續(xù)參看圖I所示，驅(qū)動(dòng)電路包括一光耦合器01， 光率禹合器01的一端通過并聯(lián)一輸入濾波電容C2與驅(qū)動(dòng)供電電源連接,光稱合器01的供電端連接一 CMOS管組M1、M2，光耦合器01另一端通過一中間電阻R和備用AC逆變控制電路連接，光耦合器01還有一端接地GND。[0033]CMOS管組Ml、M2跨接在備用AC逆變控制電路與電網(wǎng)電源之間，CMOS管組Ml、M2 的源極和柵極分別相接。[0034]請(qǐng)參看圖2所示，電網(wǎng)AC同步取樣電路包括一電壓互感器Tl，第一電阻R1，第二電阻R2，第一穩(wěn)壓二極管Z1，第二穩(wěn)壓二極管Z2，第一運(yùn)算放大器ICl和第二運(yùn)算放大器 IC2。電壓互感器Tl的初級(jí)線圈接收從電網(wǎng)電源輸入的電源，電壓互感器Tl的次級(jí)線圈一端通過第一電阻Rl連接第一運(yùn)算放大器ICl的同相輸入端，第一電阻Rl朝向第一運(yùn)算放大器ICl的一端同時(shí)通過第一穩(wěn)壓二極管Zl接地。[0035]電壓互感器Tl的次級(jí)線圈另一端通過第二電阻R2連接第二運(yùn)算放大器IC2的同相輸入端，第二電阻R2朝向第二運(yùn)算放大器IC2的一端同時(shí)通過第二穩(wěn)壓二極管Z2接地 GND。第一運(yùn)算放大器ICl的反向輸入端和輸出端連通，和第二運(yùn)算放大器IC2的反向輸入端和輸出端連通。[0036]在上述技術(shù)方案的進(jìn)一步基礎(chǔ)上，電壓互感器Tl的次級(jí)線圈的中心抽頭接地，電壓互感器Tl的次級(jí)線圈的中心抽頭的上端為同相端，下端為反向端，以實(shí)現(xiàn)輸出對(duì)稱同步信號(hào)。[0037]本實(shí)用新型無延時(shí)同步切換方法包括下列步驟[0038]上電后，備用AC逆變控制電路兩端輸出一個(gè)完整周期波電壓VAC，具體輸出一個(gè)完整正弦波電壓或方波電壓，兩端VAC1、VAC2的輸出波形分別相對(duì)電路公共端GND的波形如圖3a和圖3b所示，其中η為正整數(shù)。這樣VACl和VAC2 二端輸出一個(gè)完整的正弦波電壓VAC，其波形如圖3c所示。[0039]在本實(shí)用新型的另一個(gè)實(shí)施例中，備用AC逆變控制電路也可以輸出調(diào)制方波如圖4所示，方波為近似正弦波，并不影響作為備用電源的使用。[0040]當(dāng)電網(wǎng)供電正常時(shí)，電網(wǎng)AC同步取樣電路同步輸出兩個(gè)同步信號(hào)TCl和TC2，請(qǐng)繼續(xù)參看圖I和圖2所示，VACLl > VACL2時(shí)輸出TCI, VACL2 > VACLl時(shí)輸出TC2, TCl和 TC2的輸出波形請(qǐng)參看圖5a和圖5b所示，其中m為正整數(shù)。[0041]備用AC逆變控制電路收到同步信號(hào)TCl和TC2后，備用AC逆變控制電路調(diào)整電壓輸出相位直至備用AC逆變控制電路的輸出電壓與電網(wǎng)AC同步取樣電路的輸出電壓同步，CMOS管組Ml、M2導(dǎo)通，備用AC逆變控制電路關(guān)閉自身電壓輸出。具體來說，逆變器接收到同步信號(hào)后，將調(diào)整自身的VAC輸出相位直至m-n=偶數(shù)，請(qǐng)參見圖3a、圖3b、圖3c、圖 4和圖5a、圖5b，當(dāng)“m-n=偶數(shù)(m、η均為正整數(shù))”穩(wěn)定后，且VACL在設(shè)定的范圍內(nèi)，則備用AC逆變控制電路的切換驅(qū)動(dòng)信號(hào)Dl輸出有效高，經(jīng)光耦合器01驅(qū)動(dòng)CMOS管組Ml和M2 導(dǎo)通，同時(shí)備用AC逆變控制電路關(guān)閉自身VAC輸出，但會(huì)隨時(shí)監(jiān)測(cè)TCl和TC2，且隨時(shí)準(zhǔn)備輸出與VACL同步的VAC。[0042]當(dāng)在任何一個(gè)時(shí)間點(diǎn)上，當(dāng)電網(wǎng)AC同步取樣電路輸出的兩個(gè)同步信號(hào)TCl和TC2超出設(shè)定的范圍，則判斷為電網(wǎng)供電不正常，備用AC逆變控制電路輸出控制信號(hào)，立刻置 Dl為低，即無效驅(qū)動(dòng)，將CMOS管組M1、M2斷開，同時(shí)輸出與電網(wǎng)電源VACL同步的VAC，即由電網(wǎng)供電切換至備用電源供電。[0043]本實(shí)用新型提供的上述兩種切換方式實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)電源和備用供電間的同步無延時(shí)切換，實(shí)現(xiàn)了如在線式UPS般的完全不間斷供電，提高了工作效率，使用安全且節(jié)能效果好。[0044]以上對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)描述，但本實(shí)用新型并不限制于以上描述的具體實(shí)施例，其只是作為范例。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，任何等同修改和替代也都在本實(shí)用新型的范疇之中。因此，在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍下所作出的均等變換和修改，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種后備式不間斷電源的無延時(shí)同步切換電路，應(yīng)用于備用AC逆變控制電路輸出與電網(wǎng)電源輸出之間的無延時(shí)同步切換，其特征在于所述備用AC逆變控制電路的輸出通過一輸出濾波電感(T2)和輸出濾波電容(Cl)輸出電壓；所述同步切換電路包括一個(gè)電網(wǎng)AC同步取樣電路，所述電網(wǎng)輸出作為所述電網(wǎng)AC同步取樣電路的輸入，所述電網(wǎng)AC同步取樣電路的輸出作為所述備用AC逆變控制電路的輸 A ；所述電網(wǎng)電源與所述備用AC逆變控制電路之間設(shè)有一開關(guān)電路，所述開關(guān)電路通過一驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述無延時(shí)同步切換電路，其特征在于所述驅(qū)動(dòng)電路包括一光耦合器(Ol )，所述光耦合器(01)的一端通過并聯(lián)一輸入濾波電容(C2 )與驅(qū)動(dòng)供電電源連接，所述光耦合器(01)的供電端連接一 CMOS管組，所述光耦合器(01)另一端通過一中間電阻(R)和所述備用AC逆變控制電路連接，所述光耦合器(01) 還有一端接地；所述CMOS管組跨接在所述備用AC逆變控制電路與所述電網(wǎng)電源之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述無延時(shí)同步切換電路，其特征在于，所述CMOS管組(Ml;M2)的源極和柵極分別相接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述無延時(shí)同步切換電路，其特征在于所述電網(wǎng)AC同步取樣電路包括一電壓互感器(Tl)，第一電阻(R1)，第二電阻(R2)， 第一穩(wěn)壓二極管(Z1)，第二穩(wěn)壓二極管(Z2)，第一運(yùn)算放大器(ICl)和第二運(yùn)算放大器 (IC2)；所述電壓互感器(Tl)的初級(jí)線圈接收從所述電網(wǎng)電源輸入的電源，所述電壓互感器 (Tl)的次級(jí)線圈一端通過所述第一電阻(Rl)連接所述第一運(yùn)算放大器(ICl)的同相輸入端，所述第一電阻(Rl)朝向所述第一運(yùn)算放大器(ICl)的一端同時(shí)通過所述第一穩(wěn)壓二極管(Zl)接地；所述電壓互感器(Tl)的次級(jí)線圈另一端通過所述第二電阻(R2)連接所述第二運(yùn)算放大器(IC2)的同相輸入端，所述第二電阻(R2)朝向所述第二運(yùn)算放大器(IC2)的一端同時(shí)通過所述第二穩(wěn)壓二極管(Z2)接地；所述第一運(yùn)算放大器(ICl)的反向輸入端和輸出端連通，和所述第二運(yùn)算放大器 (IC2)的反向輸入端和輸出端連通。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述無延時(shí)同步切換電路，其特征在于，所述電壓互感器(Tl)的次級(jí)線圈的中心抽頭接地，所述電壓互感器(Tl)的次級(jí)線圈的中心抽頭的上端為同相端，下端為反向端。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種后備式不間斷電源的無延時(shí)同步切換電路，應(yīng)用于備用AC逆變控制電路輸出與電網(wǎng)電源輸出之間的無延時(shí)同步切換，所述備用AC逆變控制電路的輸出通過一輸出濾波電感和輸出濾波電容輸出電壓；所述同步切換電路包括一個(gè)電網(wǎng)AC同步取樣電路，所述電網(wǎng)輸出作為所述電網(wǎng)AC同步取樣電路的輸入，所述電網(wǎng)AC同步取樣電路的輸出作為所述備用AC逆變控制電路的輸入；所述電網(wǎng)電源與所述備用AC逆變控制電路之間設(shè)有一開關(guān)電路，所述開關(guān)電路通過一驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了如在線式UPS般的完全不間斷供電，提高了工作效率，使用安全且節(jié)能效果好。
文檔編號(hào)H02J9/06GK202817888SQ20122047098
公開日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2012年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月14日
發(fā)明者陸元成, 徐堯佐, 洪偉弼, 張宏 申請(qǐng)人:紐?？怂构怆娍萍?上海)有限公司