CN215120269U - 一种不间断电源供电*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种不间断电源供电***，包括市电电源、整流器、逆变器、电池供电电路及交流旁路供电通道及用电设备。正常情况下由市电电源经整流器和逆变器为用电设备供电；当市电电源和/或整流器故障时，则由蓄电池组为逆变器提供直流电，从而经逆变器输出正常的交流电，以为用电设备供电；而当逆变器出现故障时，则由市电电源经交流旁路供电通道为用电设备供电。可见，本申请中提供了三种供电方式，能够在相应的装置发生故障时切换至另一种供电方式为用电设备供电，以保证为用电设备的不间断供电，确保用电设备的正常工作。

Description

一种不间断电源供电***

技术领域

本实用新型涉及电源供电领域，特别是涉及一种不间断电源供电***。

背景技术

随着信息技术的不断发展和计算机的日益普及，一些高新技术产品和重要设备对供电质量的要求越来越高。若供电突然中断或供电质量不满足用电设备的标准要求，轻者会造成用电设备的数据丢失、***运行异常或生产出不合格的产品，严重时会造成***瘫痪，从而造成难以估量的损失。

在用电设备正常供电运行时，由于受风、电、雷、雨等自然灾害或者某些人为因素或其他意外事故的影响，势必造成所提供的交流电不能满足用电设备的要求，从而导致用电设备无法正常工作。因此，有必要提供一种不间断电源供电***，以保证为用电设备的不间断供电。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种不间断电源供电***，提供了三种供电方式，能够在相应的装置发生故障时切换至另一种供电方式为用电设备供电，以保证为用电设备的不间断供电，确保用电设备的正常工作。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种不间断电源供电***，包括：

市电电源与用电设备；

与所述市电电源连接的整流器，用于将所述市电电源输出的交流电整流为直流电；

设置于所述整流器及所述用电设备之间的逆变器，用于基于所述用电设备的参数将所述整流器输出的直流电或蓄电池组输出的直流电逆变为交流电，以为所述用电设备供电；

与所述逆变器连接的蓄电池组，用于在所述市电电源和/或所述整流器故障时输出直流电；

设置于所述市电电源与所述用电设备之间的交流旁路供电通道，用于在所述逆变器故障时以所述市电电源输出的交流电为所述用电设备供电。

优选地，还包括：

第一端与所述整流器的输出端连接，第二端接地的电容，用于对所述整流器输出的所述直流电进行滤波处理。

优选地，还包括：

输入端与所述市电电源连接，输出端与所述蓄电池组连接的充电器，用于在所述市电电源未故障时将所述市电电源输出的交流电转换为直流电，以为蓄电池组充电。

优选地，还包括：

分别与所述蓄电池组、所述整流器及所述逆变器连接的第一转换开关电路，用于在所述市电电源和所述整流器均未故障时将所述整流器与所述逆变器之间的电路导通，并在所述市电电源和/或所述整流器故障时将所述蓄电池组与所述逆变器之间的电路导通。

优选地，还包括：

正极与所述蓄电池组连接，负极与所述逆变器连接的二极管，用于将所述蓄电池组与所述整流器、逆变器之间的直流电源电路进行隔离。

优选地，还包括：

分别与所述逆变器、所述交流旁路供电通道及所述用电设备连接的第二转换开关电路，用于在所述逆变器未故障时将所述逆变器和所述用电设备之间的电路导通，并在所述逆变器故障时将所述交流旁路供电通道和所述用电设备之间的电路导通。

优选地，所述第二转换开关电路包括：

第一端与所述逆变器连接，第二端与所述用电设备连接的第一开关，用于在所述逆变器未故障时导通；

第一端与所述交流旁路供电通道连接，第二端与所述第一开关的第二端连接的第二开关，用于在所述逆变器故障时导通。

优选地，还包括：

与所述逆变器连接的监测电路，用于监测所述逆变器的输出电压；

分别与所述监测电路及所述第二转换开关连接的控制电路，用于基于所述逆变器的输出电压监测到所述逆变器未故障时控制所述第一开关闭合，并控制所述第二开关断开；在基于所述逆变器的输出电压监测到所述逆变器故障时控制所述第二开关闭合，并控制所述第一开关断开。

优选地，所述整流器为单相桥式整流电路。

优选地，还包括：

第一端与所述市电电源连接，第二端与所述整流器、所述蓄电池组及所述交流旁路供电通道均连接的滤波器，用于对所述市电电源输出的交流电进行滤波处理。

本申请提供了一种不间断电源供电***，包括市电电源、整流器、逆变器、电池供电电路及交流旁路供电通道及用电设备。正常情况下由市电电源经整流器和逆变器为用电设备供电；当市电电源和/或整流器故障时，则由蓄电池组为逆变器提供直流电，从而经逆变器输出正常的交流电，以为用电设备供电；而当逆变器出现故障时，则由市电电源经交流旁路供电通道为用电设备供电。可见，本申请中提供了三种供电方式，能够在相应的装置发生故障时切换至另一种供电方式为用电设备供电，以保证为用电设备的不间断供电，确保用电设备的正常工作。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型提供的一种不间断电源供电***的结构示意图；

图2为本实用新型提供的一种不间断电源供电***的具体的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型的核心是提供一种不间断电源供电***，提供了三种供电方式，能够在相应的装置发生故障时切换至另一种供电方式为用电设备供电，以保证为用电设备的不间断供电，确保用电设备的正常工作。

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参照图1，图1为本实用新型提供的一种不间断电源供电***的结构示意图，该***包括：

市电电源1与用电设备6；

与市电电源1连接的整流器2，用于将市电电源1输出的交流电整流为直流电；

设置于整流器2及用电设备6之间的逆变器3，用于基于用电设备6的参数将整流器2输出的直流电或蓄电池组4输出的直流电逆变为交流电，以为用电设备6供电；

与逆变器3连接的蓄电池组4，用于在市电电源1和/或整流器2故障时输出直流电；

设置于市电电源1与用电设备6之间的交流旁路供电通道5，用于在逆变器3故障时以市电电源1输出的交流电为用电设备6供电。

申请人考虑到现有技术中有些用电设备6需要电源进行不间断供电，以保持自身的正常工作，例如PLC(Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器)工作时必须由电源不间断的供电，否则会导致无法正常控制被控制器件，而无法满足用户的使用需求。

为了解决上述技术问题，本申请中提供了三种供电电路，分别是由整流器2将市电电源1输出的交流电整流为直流电后，再由逆变器3将直流电逆变为和用电设备6参数对应的交流电，从而为用电设备6供电；其次是当市电电源1和/或整流器2故障时，则由蓄电池组4输出直流电至逆变器3，从而由逆变器3输出和用电设备6参数相对应的交流电，从而为用电设备6供电；最后，当逆变器3故障时，无论是市电电源1和整流器2，还是蓄电池组4都无法通过逆变器3为用电设备6供电，为了保证对用电设备6的不间断供电，本申请中将市电电源1和用电设备6之间通过交流旁路供电通道5连接，以保证市电电源1对用电设备6的不间断供电。

其中，需要说明的是，可以设置电压监测装置，通过监测市电电源1输出的交流电是否正常，从而判断市电电源1是否故障，相应的，通过分别监测整流器2输出的直流电和逆变器3的输出的交流电，从而分别判断整流器2和逆变器3是否出现故障。

此外，在整流器2和蓄电池组4与逆变器3之间可以设置开关模块，从而实现供电电路的切换，相应地，逆变器3和交流旁路供电通道5与用电设备6之间也设置开关模块，实现供电电路的切换。

还需要说明的是，蓄电池组4还可以通过充电器8与市电电源1连接，当市电电源1正常时，充电器8通过市电电源1为蓄电池组4充电，而当市电电源1和/或整流器2故障时则输出直流电，以通过逆变器3为用电设备6供电。

逆变器3在对输入至自身的直流电进行逆变时，是基于用电设备6的参数将直流电逆变为稳压稳频的交流电，以保证为用电设备6的稳定供电。

此外，当逆变器3的输出端出现过载或短路故障时，也需将供电电路切换至由交流旁路供电通道5为用电设备6供电。当环境温度过高和冷却风扇故障而导致整流器2或逆变器3中的功率开关管的温度超过温度界限时，也需将供电电路切换至由交流旁路供电通道5为用电设备6供电。

此外，本申请中的市电电源1的额定电压为220V，整流器2为单相桥式整流电路，整流器2输出的直流电源电压为220V，蓄电池组4的电池电压为直流220V。

本申请中的不间断电源供电***的输出电压不会间断，确保了供电时电压的质量，增强了不间断电源供电***的可靠性，保证了用电设备6正常稳定运行；且不间断电源供电***输出电能的质量较高，逆变器3采用高频正弦脉宽调制和输出波形反馈控制，可以向用电设备6提供电压稳定度高、波形畸变率小、频率稳定以及动态响应速度快的高质量电能。

综上，本申请中提供了三种供电方式，能够在相应的装置发生故障时切换至另一种供电方式为用电设备6供电，以保证为用电设备6的不间断供电，确保用电设备6的正常工作。

在上述实施例的基础上：

作为一种优选的实施例，还包括：

第一端与整流器2的输出端连接，第二端接地的电容C，用于对整流器2输出的直流电进行滤波处理。

请参照图2，图2为本实用新型提供的一种不间断电源供电***的具体的结构示意图。

本实施例中还在整流器2的输出端连接了电容C，能够对整流器2输出的直流电中的高频纹波进行滤除，以减少输入至逆变器3的杂波，以保证直流电源电压的质量。

作为一种优选的实施例，还包括：

输入端与市电电源1连接，输出端与蓄电池组4连接的充电器8，用于在市电电源1未故障时将市电电源1输出的交流电转换为直流电，以为蓄电池组4充电。

本实施例中的还设置了充电器8，充电器8与市电电源1连接，当市电电源1和整流器2均正常时，逆变器3将整流器2输出的直流电转换为交流电，以为用电设备6供电，而此时蓄电池组4不需输出直流电，为了避免蓄电池组4在闲置时自身放电而导致后续为用电设备6供电时的续航能力降低，市电电源1正常时充电器8将市电电源1输出的交流电转换为直流电，从而为蓄电池组4进行充电，而当蓄电池组4的电能已接近满电，例如到达预设浮充电电压值时，充电器8即以一种连续、长时间的恒电压充电方法对蓄电池组4进行充电，也即对蓄电池组4进行浮充电，既保证蓄电池组4的持续满电状态，也不会因为持续充电对蓄电池组4造成损坏。而当市电电源1故障时，充电器8停止为蓄电池组4充电，蓄电池组4将自身储存的电能输出，以使逆变器3将蓄电池组4输出的直流电转换为交流电，以为用电设备6供电，保证用电设备6的正常运行。

需要说明的是，市电电源1故障的情况包括市电电源1供电中断、输出电压过高或过低。

作为一种优选的实施例，还包括：

分别与蓄电池组4、整流器2及逆变器3连接的第一转换开关电路，用于在市电电源1和整流器2均未故障时将整流器2与逆变器3之间的电路导通，并在市电电源1和/或整流器2故障时将蓄电池组4与逆变器3之间的电路导通。

本实施例中在蓄电池组4、整流器2及逆变器3之间设置了第一转换开关电路，当市电电源1与整流器2均保持正常工作时第一转换开关电路将整流器2与逆变器3之间的电路导通，而将蓄电池组4与逆变器3之间的电路断开，以使整流器2输出直流电，从而通过逆变器3为用电设备6供电；当市电电源1和整流器2中任意一个出现故障时，第一转换开关电路将整流器2与逆变器3之间的电路断开，而将蓄电池组4与逆变器3之间的电路导通，以使蓄电池组4输出直流电，从而通过逆变器3为用电设备6供电，实现供电电路的切换，保证为用电设备6的不间断供电。

作为一种优选的实施例，还包括：

正极与蓄电池组4连接，负极与逆变器3连接的二极管D，用于将蓄电池组4及逆变器3之间的直流电源电路进行隔离。二极管具有单向导通性，二极管D能够实现防倒灌，以保证直流电源只能由蓄电池组4向逆变器3供电。

作为一种优选的实施例，还包括：

分别与逆变器3、交流旁路供电通道5及用电设备6连接的第二转换开关电路，用于在逆变器3未故障时将逆变器3和用电设6之间的电路导通，并在逆变器3故障时将交流旁路供电通道5和用电设备6之间的电路导通。

本实施例中在逆变器3、交流旁路供电通道5及用电设备6之间设置了第二转换开关电路，当逆变器3正常工作时第二转换开关电路将逆变器3与用电设备6之间的电路导通，而将交流旁路供电通道5与用电设备6之间的电路断开，以使逆变器3为用电设备6供电；当逆变器3出现故障时，第二转换开关将逆变器3与用电设备6之间的电路断开，而将交流旁路供电通道5与用电设备6之间的电路导通，以使交流旁路供电通道5为用电设备6供电，实现供电电路的切换，从而保证为用电设备6的不间断供电。

作为一种优选的实施例，第二转换开关电路包括：

第一端与逆变器3连接，第二端与用电设备6连接的第一开关K1，用于在逆变器3未故障时导通；

第一端与交流旁路供电通道5连接，第二端与第一开关K1的第二端连接的第二开关K2，用于在逆变器3故障时导通。

本实施例中的第二转换开关电路由第一开关K1和第二开关K2构成，当逆变器3正常工作时，第一开关K1闭合，第二开关K2断开，以实现将逆变器3与用电设备6之间的电路导通，而将交流旁路供电通道5与用电设备6之间的电路断开，以使逆变器3为用电设备6供电；当逆变器3出现故障时，第二开关K2闭合，第一开关K1断开，以实现将逆变器3与用电设备6之间的电路断开，而将交流旁路供电通道5与用电设备6之间的电路导通，以使交流旁路供电通道5为用电设备6供电，实现供电电路的切换，保证为用电设备6的不间断供电。

但是，无论是由交流旁路供电通道5切换到逆变器3输出，还是由逆变器3输出切换到交流旁路供电通道5输出，由于第一开关K1和第二开关K2的非理想性，一般很难达到一个开关刚好断开而另一个开关立即闭合的理想切换状态。因此，在切换过程中，可能出现一个开关已断开而另一个开关还没有接通的情况，这就造成了供电瞬间中断，对于重要的用电设备6(如PLC)，这种断电时间是不被允许的，否则在转换过程中可能导致严重后果。另一方面还可能出现一个开关还未断开而另一开关已经接通的情况，这就造成在转换过程中两个供电电源通道并联向用电设备6供电的现象。如果此时两路供电电路的输出同步，则两路供电电路间无环流电流，否则两路供电电路间将产生环流，环流严重时可导致开关损坏或逆变器3故障。

基于上述原因，在第二转换开关电路实现两路供电电路相互切换时，要求两路供电电路最好先实现同步然后再切换。但是，即便是不间断电源供电***中设置了锁相同步环节，也很难实现两路供电电路的完全同步，于是仍有可能出现切换瞬间的环流或切换瞬间用电设备6端呈现很高的感应电压。无论是出现环流或用电设备6端呈现高压均可造成开关及逆变器3的损坏，因此最好在用电设备6的电流过零瞬间转换。满足以上条件，方可能实现交流旁路供电通道5输出与逆变器3输出相互安全转换。

现有技术中，第二转换开关电路根据采用的执行转换元件不同可分为机械式与电子式两种。其中，机械式转换开关的执行元件多为继电器或接触器等电磁元件，其特点是控制线路简单和故障率低，但切换时间长、开关寿命较短；电子式转换开关的执行元件为双向晶闸管或由两只反向并联的单向晶闸管组成，其特点是开关速度快、无触点火花，但控制电路较机械式复杂、抗冲击能力较差，功率大时通态损耗也不容忽视。而本申请中第二转换开关电路设计为混合式转换开关，它结合机械式、电子式两种转换开关的特点，将二者并联使用。混合式转换开关在开通时，先令电子式转换开关动作，然后再令机械式转换开关动作，在关断时则反之。这样就使混合式转换开关兼有机械式和电子式的优点。

作为一种优选的实施例，还包括：

与逆变器3连接的监测电路，用于监测逆变器3的输出电压；

分别与监测电路及第二转换开关连接的控制电路，用于基于逆变器3的输出电压监测到逆变器3未故障时控制第一开关K1闭合，并控制第二开关K2断开；在基于逆变器3的输出电压监测到逆变器3故障时控制第二开关K2闭合，并控制第一开关K1断开。

本实施例中设置了监测电路，能够监测逆变器3的输出电压，并由控制电判断逆变器3是否故障，从而基于判断结果对第二转换开关电路中的第一开关K1及第二开关K2进行控制，实现对供电电路的切换。

作为一种优选的实施例，整流器2为单相桥式整流电路。

作为一种优选的实施例，还包括：

第一端与市电电源1连接，第二端与整流器2、蓄电池组4及交流旁路供电通道5均连接的滤波器7，用于对市电电源1输出的交流电进行滤波处理。

本实施例中在市电电源1输出端还设置了滤波器7，能对市电电源1输出的交流电中的杂波滤除，以保证后续逆变器3输出正常的交流电，为用电设备6提供高质量的电源。

其中，本申请中的滤波器7可以但不限定为EMI(Electric MagneticInterference Filter，电磁干扰滤波器)，也可以为RFI(Radio Frequency InterferenceFilter，射频干扰滤波器)，能实现对市电电源1输出的交流电中的杂波滤除即可。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种不间断电源供电***，其特征在于，包括：

市电电源与用电设备；

与所述市电电源连接的整流器，用于将所述市电电源输出的交流电整流为直流电；

设置于所述整流器及所述用电设备之间的逆变器，用于基于所述用电设备的参数将所述整流器输出的直流电或蓄电池组输出的直流电逆变为交流电，以为所述用电设备供电；

与所述逆变器连接的蓄电池组，用于在所述市电电源和/或所述整流器故障时输出直流电；

设置于所述市电电源与所述用电设备之间的交流旁路供电通道，用于在所述逆变器故障时以所述市电电源输出的交流电为所述用电设备供电。

2.如权利要求1所述的不间断电源供电***，其特征在于，还包括：

第一端与所述整流器的输出端连接，第二端接地的电容，用于对所述整流器输出的所述直流电进行滤波处理。

3.如权利要求1所述的不间断电源供电***，其特征在于，还包括：

输入端与所述市电电源连接，输出端与所述蓄电池组连接的充电器，用于在所述市电电源未故障时将所述市电电源输出的交流电转换为直流电，以为蓄电池组充电。

4.如权利要求1所述的不间断电源供电***，其特征在于，还包括：

分别与所述蓄电池组、所述整流器及所述逆变器连接的第一转换开关电路，用于在所述市电电源和所述整流器均未故障时将所述整流器与所述逆变器之间的电路导通，并在所述市电电源和/或所述整流器故障时将所述蓄电池组与所述逆变器之间的电路导通。

5.如权利要求1所述的不间断电源供电***，其特征在于，还包括：

正极与所述蓄电池组连接，负极与所述逆变器连接的二极管，用于将所述蓄电池组与所述整流器、逆变器之间的直流电源电路进行隔离。

6.如权利要求1所述的不间断电源供电***，其特征在于，还包括：

分别与所述逆变器、所述交流旁路供电通道及所述用电设备连接的第二转换开关电路，用于在所述逆变器未故障时将所述逆变器和所述用电设备之间的电路导通，并在所述逆变器故障时将所述交流旁路供电通道和所述用电设备之间的电路导通。

7.如权利要求6所述的不间断电源供电***，其特征在于，所述第二转换开关电路包括：

第一端与所述逆变器连接，第二端与所述用电设备连接的第一开关，用于在所述逆变器未故障时导通；

第一端与所述交流旁路供电通道连接，第二端与所述第一开关的第二端连接的第二开关，用于在所述逆变器故障时导通。

8.如权利要求7所述的不间断电源供电***，其特征在于，还包括：

与所述逆变器连接的监测电路，用于监测所述逆变器的输出电压；

分别与所述监测电路及所述第二转换开关连接的控制电路，用于基于所述逆变器的输出电压监测到所述逆变器未故障时控制所述第一开关闭合，并控制所述第二开关断开；在基于所述逆变器的输出电压监测到所述逆变器故障时控制所述第二开关闭合，并控制所述第一开关断开。

9.如权利要求1所述的不间断电源供电***，其特征在于，所述整流器为单相桥式整流电路。

10.如权利要求1-9任一项所述的不间断电源供电***，其特征在于，还包括：

第一端与所述市电电源连接，第二端与所述整流器、所述蓄电池组及所述交流旁路供电通道均连接的滤波器，用于对所述市电电源输出的交流电进行滤波处理。

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