離線式不間斷電源的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及不間斷電源，具體涉及離線式不間斷電源。
【背景技術(shù)】
[0002]離線式不間斷電源也稱非在線式或后備式不間斷電源，在市電正常時(shí)，市電直接對(duì)負(fù)載供電且可充電電池處于充電狀態(tài)；在市電出現(xiàn)故障時(shí)，逆變器切換到工作狀態(tài)，將可充電電池提供的直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的交流電輸出。
[0003]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中的一種離線式不間斷電源的電路圖，離線式不間斷電源10包括交流輸入端11、交流輸出端12、充電器13、可充電電池14、DC/DC變換器15、濾波器18和全橋逆變器16。
[0004]交流輸入端11包括輸入端111、112，用于提供交流電輸入。交流輸出端12包括輸出端121、122，用于給負(fù)載提供交流電。在輸入端111和輸出端121之間依次連接有開關(guān)SI 1、開關(guān)S13和開關(guān)S15，且在輸入端112和輸出端122之間依次連接有開關(guān)S12和開關(guān) S14。
[0005]充電器13包括由二極管D1、D2、D3和D4構(gòu)成的全橋整流電路、電容C2、金氧半場(chǎng)效晶體管T5、變壓器Tr和二極管D5，全橋整流電路的輸入端構(gòu)成了充電器13的輸入端子131、132，全橋整流電路的輸出端連接至電容C2的兩端，變壓器Tr的一次側(cè)與金氧半場(chǎng)效晶體管T5串聯(lián)后連接在電容C2的兩端，變壓器Tr的二次側(cè)與二極管D5串聯(lián)后的兩端作為充電器13的輸出端。充電器13的兩個(gè)輸入端子131、132分別與開關(guān)317和開關(guān)316連接，充電器13的輸出端與可充電電池14的兩端連接。開關(guān)S16、S17可選擇地使得充電器13的輸入端連接至交流輸入端11或通過開關(guān)S15連接至交流輸出端12。其中本領(lǐng)域的技術(shù)人員可知，為了符合安全用電規(guī)范的要求，不間斷電源10在不通市電且不工作情況下，開關(guān)S16和S17與交流輸入端11之間斷開。
[0006]DC/DC變換器15的輸入端連接至可充電電池14的兩端。濾波器18為L(zhǎng)C濾波器，其包括電感LI和電容Cl。DC/DC變換器15的輸出端電連接至電感LI的一端和接地端G之間。全橋逆變器16包括金氧半場(chǎng)效晶體管Tl、T2、T3和T4以及輸出端子161、162。全橋逆變器16的輸入端電連接至電容Cl的兩端。其中開關(guān)S13和S14可選擇地使得交流輸入端11(開關(guān)Sll、S12導(dǎo)通時(shí))或全橋逆變器16的輸出端之一電連接至交流輸出端12。全橋逆變器16和充電器13具有相同的接地端G。
[0007]為了保證現(xiàn)有的離線式不間斷電源10安全用電，開關(guān)Sll和開關(guān)S12必須采用安規(guī)繼電器。在可充電電池14的放電過程中，如果開關(guān)S16、S17的間隙不夠大則容易導(dǎo)致交流輸入端11帶電，因此開關(guān)S16、S17也應(yīng)該采用安規(guī)繼電器。
[0008]在可充電電池14無電且市電正常時(shí)，可以通過開關(guān)控制裝置將市電提供的交流電轉(zhuǎn)換為所需的直流電以控制開關(guān)S16和S17，使得充電器13的輸入端子131、132分別連接至輸入端112、111，從而實(shí)現(xiàn)離線式不間斷電源10的啟動(dòng)。
[0009]如果開關(guān)S16和S17省掉(即充電器13的輸入端子132通過導(dǎo)線直接連接至開關(guān)S13和開關(guān)S15之間，輸入端子131通過導(dǎo)線直接連接至輸出端122)，則離線式不間斷電源10在可充電電池14無電且市電正常時(shí)無法正常啟動(dòng)。如果開關(guān)S15省掉(即開關(guān)S15被替換為導(dǎo)線)，當(dāng)交流輸出端12連接有負(fù)載時(shí)，離線式不間斷電源10在電池模式下無法穩(wěn)定啟動(dòng)。如果開關(guān)S13和開關(guān)S14都省掉，則無法實(shí)現(xiàn)市電供電和可充電電池14供電兩者之間的轉(zhuǎn)換。另外，開關(guān)S13和開關(guān)S14中任一個(gè)省掉都可能導(dǎo)致全橋逆變器16中的開關(guān)管損壞。例如，如果開關(guān)S14采用導(dǎo)線替換使得全橋逆變器16的輸出端子161直接電連接至輸出端122，當(dāng)市電對(duì)負(fù)載供電時(shí)，在市電的負(fù)半周期，二極管D2、開關(guān)S16、輸入端
111、輸入端112、開關(guān)S12、金氧半場(chǎng)效晶體管T4共同形成了一個(gè)導(dǎo)電通路，交流輸入端11提供的電壓施加在金氧半場(chǎng)效晶體管T4的源漏極之間，容易導(dǎo)致金氧半場(chǎng)效晶體管T4損壞。因此現(xiàn)有技術(shù)中的離線式不間斷電源10必須采用開關(guān)Sll?S17共7個(gè)開關(guān)，且開關(guān)SlU S12、S16和S17必須采用安規(guī)開關(guān)或安規(guī)繼電器。
[0010]如何同時(shí)保證安全用電，可充電電池?zé)o電且市電正常時(shí)的啟動(dòng)以及電池模式(即可充電電池供電)下穩(wěn)定啟動(dòng)，并減少離線式不間斷電源10的成本是目前亟待解決的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]針對(duì)上述問題，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供了一種離線式不間斷電源，包括:
[0012]用于提供交流輸入的第一輸入端和第二輸入端；
[0013]用于提供交流輸出的第一輸出端和第二輸出端；
[0014]電連接在所述第一輸入端和第一輸出端之間的第一安全開關(guān)；
[0015]電連接在所述第二輸入端和第二輸出端之間的第二安全開關(guān)；
[0016]可充電電池；
[0017]充電器，適于根據(jù)交流輸入提供直流輸出，所述充電器包括第三輸入端、第四輸入端和充電器輸出端，所述第三輸入端電連接至所述第二輸出端，所述充電器輸出端與所述可充電電池的兩端電連接；
[0018]DC/DC變換器，所述DC/DC變換器的輸入端與所述可充電電池的兩端電連接；
[0019]全橋逆變器，所述全橋逆變器包括第三輸出端、第四輸出端和逆變器輸入端，所述第三輸出端電連接至所述第二輸出端；
[0020]電連接在所述DC/DC變換器的輸出端與所述逆變器輸入端之間的濾波器；
[0021]主開關(guān)，所述主開關(guān)可選擇地使得所述第一安全開關(guān)或所述第四輸出端之一電連接至所述第一輸出端；以及
[0022]充電開關(guān)，所述充電開關(guān)可選擇地使得所述第一安全開關(guān)或所述第四輸出端之一電連接至所述第四輸入端。
[0023]優(yōu)選的，所述全橋逆變器的接地端的電位與所述充電器的接地端的電位不相等。
[0024]優(yōu)選的，當(dāng)所述第一輸入端和第二輸入端提供的交流電正常時(shí)，所述第一安全開關(guān)和第二安全開關(guān)處于導(dǎo)通狀態(tài)，所述主開關(guān)和充電開關(guān)使得所述第一安全開關(guān)分別電連接至所述第一輸出端和所述第四輸入端，所述充電器以脈寬調(diào)制方式工作對(duì)所述可充電電池進(jìn)行充電。
[0025]優(yōu)選的，當(dāng)所述第一輸入端和第二輸入端提供的交流電異常時(shí)，所述第一安全開關(guān)和第二安全開關(guān)處于斷開狀態(tài)，所述主開關(guān)和所述充電開關(guān)使得所述第四輸出端分別電連接至所述第一輸出端和所述第四輸入端。
[0026]優(yōu)選的，所述第一安全開關(guān)和第二安全開關(guān)的安全等級(jí)高于所述主開關(guān)和充電開關(guān)的安全等級(jí)。
[0027]本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供了上述離線式不間斷電源的啟動(dòng)方法，當(dāng)采用所述離線式不間斷電源中的可充電電池供電時(shí)，包括下列步驟:
[0028]I)控制所述主開關(guān)使得所述第一安全開關(guān)電連接至所述第一輸出端，且控制所述充電開關(guān)使得所述第四輸出端電連接至所述第四輸入端；
[0029]2)控制所述充電器、DC/DC變換器和全橋逆變器工作；
[0030]3)控制所述主開關(guān)使得所述第四輸出端電連接至所述第一輸出端。
[0031]本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例提供了上述離線式不間斷電源的啟動(dòng)方法，當(dāng)所述可充電電池?zé)o電且所述第一輸入端和第二輸入端提供的交流電正常時(shí)，包括下列步驟:
[0032]I)控制所述第一安全開關(guān)和第二安全開關(guān)處于導(dǎo)通狀態(tài)；
[0033]2)控制所述充電器以脈寬調(diào)制方式工作；
[0034]3)控制所述主開關(guān)使得所述第一安全開關(guān)電連接至所述第一輸出端。
[0035]本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供了上述離線式不間斷電源的控制方法，當(dāng)所述第一輸入端和第二輸入端提供的交流電由正常變?yōu)楫惓r(shí)，控制所述主開關(guān)使得所述第四輸出端電連接至所述第一輸出端，控制所述充電開關(guān)使得所述第四輸出端電連接至所述第四輸入端，控制所述第一安全開關(guān)和第二安全開關(guān)斷開，并控制所述充電器、DC/DC變換器和全橋逆變器工作從而輸出所需的交流電。
[0036]本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例提供了上述離線式不間斷電源的控制方法，當(dāng)所述第一輸入端和第二輸入端提供的交流電由異常變?yōu)檎r(shí)，包括下列步驟:
[0037]I)控制所述第一安全開關(guān)和第二安全開關(guān)導(dǎo)通；
[0038]2)控制所述主開關(guān)使得所述第一安全開關(guān)電連接至所述第一輸出端；
[0039]3)控制所述充電開關(guān)使得所述第一安全開關(guān)電連接至所述第四輸入端；
[0040]4)使得所述DC/DC變換器和全橋逆變器停止工作，控制所述充電器以脈寬調(diào)制方式工作從而對(duì)所述可充電電池進(jìn)行充電。
[0041]本發(fā)明的離線式不間斷電源減少了 3個(gè)開關(guān)，且與充電器的一個(gè)輸入端子相連接的開關(guān)可以采用普通開關(guān)，從而減少了成本和體積。同時(shí)實(shí)現(xiàn)了安全用電，可充電電池?zé)o電且市電正常時(shí)的啟動(dòng)以及電池模式下穩(wěn)定啟動(dòng)。
【附圖說明】
[0042]以下參照附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步說明，其中:
[0043]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中的一種離線式不間斷電源的電路圖。
[0044]圖2是根據(jù)本發(fā)明較佳實(shí)施例的離線式不間斷電源的電路圖。
[0045]圖3是圖2所示的離線式不間斷電源在市電正常時(shí)的等效電路圖。
[0046]圖4是圖2所示的離線式不間斷電源在市電異常時(shí)的等效電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0047]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖通過具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0048]圖2是根據(jù)本發(fā)明較佳實(shí)施例的離線式不間斷電源20的電路圖。其與圖1基本相同，區(qū)別在于，減少了開關(guān)S14、S15、S17，并且充電器13的輸入端子131和全橋逆變器16的輸出端子161都與輸出端122電連接，開關(guān)S13的兩個(gè)切換端分別與開關(guān)S26的兩個(gè)切換端電連接，開關(guān)S26的公共端連接至充電器13的輸入端132，因而開關(guān)S26可選擇地使得全橋逆變器16的輸出端子162或開關(guān)Sll之一電連接至充電器13的輸入端子132，另外全橋逆變器16的接地端G2與充電器的接地端Gl的電位不同。
[0049]圖3是圖2所示的離線式不間斷電源在市電正常時(shí)的等效電路圖。當(dāng)交流輸入端11的市電正常(即在負(fù)載所需要的電壓范圍內(nèi))時(shí)，開關(guān)S11、S12處于閉合狀態(tài)(導(dǎo)通狀態(tài))，開關(guān)S13使得開關(guān)Sll電連接至輸出端121，開關(guān)S26使得開關(guān)Sll電連接至充電器13的輸入端子132。此時(shí)交流輸入端11對(duì)交流輸出端12和充電器13進(jìn)行供電。DC/DC變換器15和全橋逆變器16停止工作(圖3未示出)，控制充電器13以脈寬調(diào)制方式工作從而使得可充電電池14處于充電狀態(tài)。
[0050]圖4是圖2所示的離線式不間斷電源在市電異常時(shí)的等效電路圖。當(dāng)市電