专利名称：在线式不间断ups系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及电源技术，更具体地说涉及在线式不间断UPS系统。
背景技术：
UPS一般由主电路结构和控制电路结构两部分组成，如图1所示，这类UPS的主电路结构一般由三个部分组成第一部分是将市电交流电压转换成直流电压的AC-DC(交流-直流)变换电路10；第二部分是将直流电压转换成交流电压的DC-AC(直流-交流)变换电路20；第三部分是将电池直流电压转换成所需直流电压的DC-DC(直流-直流)变换电路30。电路中还包含储能器件C1和C2，储存能量后给逆变器提供相对于中线的正负母线电压。当市电的供电条件在预定的许可范围之内时(市电输入模式即正常模式)，市电提供整个装置所需要的能量，AC-DC变换电路10给储能器件储能，DC-AC变换电路20给负载提供优质的能量输入；当市电条件超出该范围或中断时(电池输入模式即后备模式)，由电池提供能量，DC-DC变换电路30给储能器件储能，DC-AC变换电路20给负载提供不间断的能量供给。
由于UPS存在电池输入模式即后备模式，所以就涉及到后备电池电路问题，现在通用的电池电路一般都需要两组电池，一组给正母线供电，一组给负母线供电。这种后备电池电路现在一般有三种挂接方式第一种方式是直接挂接在正负母线上，直接给逆变器提供能量。如图1位置1所示，这种方式的缺点是电池电压高、电池数量多。第二种方式是经过DC-DC变换电路30升压后，再给逆变器提供能量，如图1位置2所示。这种方式的缺点是电路复杂，成本较高。第三种方式是尽可能的将市电输入的AC-DC变换电路10和电池输入的DC-DC变换电路30共用，如图1位置3所示。
由于在尽量不增加成本、不影响性能的前提下，降低电池的电压即减少电池的数量是UPS生产厂家追求的目标。所以如何将现在UPS系统中电池的数量减少，是目前需要解决的一个技术问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种UPS系统，其所包含的后备电池电路，可以通过用一组电池实现两组电池的分时工作的功能，从而可使得后备电池电路的电池的数量减少一半。
本发明所述的在线式不间断UPS系统，包括交流-直流变换电路、直流-交流变换电路、后备电池电路，其特征在于，后备电池电路包括一组电池组、两个开关管，两个开关管串联后与电池组并联，两个开关管互补开通，电池组的两端分别连接正电压输出端、负电压输出端，两个开关管中间连接中线端。
所述的后备电池电路中串联有隔离器。所述隔离开关可以把其他电路与电池电路隔离开，对电池起到保护作用。
所述的隔离开关与电池组正端或者负端串联，串联后的隔离开关、电池组再与串联后的两个开关管并联。这是隔离开关串联的一种方式。
所述的隔离器串联在后备电池电路中正输出端或负输出端。这是隔离器串联的一种方式。
所述的后备电池电路中正输出端和负输出端分别串联一个隔离器。在不同的应用场合，可以选择不同的隔离方式。
所述的后备电池电路的正电压输出端、负电压输出端通过隔离器对应地连接在直流-交流变换电路的正负输入端，中线端直接连接在直流-交流变换电路的输入端的中线上。这样可以直接给直流-交流变换电路提供能量。
所述的在线式不间断UPS系统包括直流-直流变换电路，所述的后备电池电路的正电压输出端、负电压输出端、中线端直接连接到直流-直流变换电路的正负输入端和中线上。这是经过直流-直流变换电路升压后，再给逆变器提供能量。
所述的后备电池电路的正电压输出端、负电压输出端、中线端直接连接到交流-直流变换电路的正负输入端和中线上。这样可以将市电输入的交流-直流变换电路和电池输入的直流-直流变换电路共用。
所述的交流-直流变换电路包括整流电路、直流-直流变换电路，市电的两端连接在该整流电路的输入端，整流电路正负输出端和中线端分别连接后备电池电路的正电压输出端、负电压输出端、中线端，所述的后备电池电路的正电压输出端、负电压输出端、中线端分别连接直流-直流变换电路正负输入端和中线端上。这和电路可以使市电输入的交流-直流变换电路和电池输入的直流-直流变换电路共用，市电倍压整流电路与后面的直流-直流变换电路的组合相当于现有的交流-直流变换电路。
在整流电路正或负输出端和直流-直流变换电路正或负输入端之间设有隔离器。所述隔离开关可以把其他电路与整流电路、直流-直流变换电路隔离开。
本发明由于将两个开关管串联后与一组电池组并联，通过两个开关管的互补开通，一组电池组可以实现两组电池的分时工作的功能，从而可使得后备电池电路的电池的数量减少一半。
图1是本发明所述的现有的一种UPS主电路图方框图。
图2是实施例中1的后备电池电路的电路图。
图3是图2中后备电池电路的输出电压波形。
图4是本发明实施例中1的后备电池电路挂接到直流-交流变换电路的输入端的电路图。
图5是本发明实施例中2的后备电池电路挂接到直流-直流变换电路的输入端的电路图。
图6是本发明实施例中3的后备电池电路挂接到交流-直流变换电路的输入端的电路图。
具体实施例方式
实施例1、参见图2、图3，图4。
图3中的横坐标表示时间，纵坐标表示电压。
本实施例中所述的在线式不间断UPS系统，包括交流-直流变换电路、直流-交流变换电路、后备电池电路，后备电池电路包括一组电池组BAT、两个开关管Q1、Q2，两个开关管Q1、Q2串联后与电池组BAT并联，两个开关管Q1、Q2互补开通，电池组BAT的两端分别连接正电压输出端、负电压输出端，两个开关管中间连接中线端。电池组BAT的两端分别通过二极管D1、二极管D2连接正电压输出端、负电压输出端，两个开关管中间连接中线端。二极管D1、二极管D2在此起到隔离器的作用。
直流-交流变换电路包括充电电容C11、C12、电容C13、开关管Q11、Q12、Q13、Q14、二极管D15、16、电感L11，这是一种本领域技术人员熟知的一种直流-交流变换电路，其连接关系如图所示，在此不做详细说明。后备电池电路的正电压输出端、负电压输出端、中线端直接对应地连接在所述直流-交流变换电路的输入端的正负母线和中线上。
本实施例中没有采用直流-直流变换电路，有交流-直流变换电路但没有在图中表示出，交流-直流变换电路的输出端连接直流-交流变换电路的输入端。在电池输入模式即后备模式工作期间，由后备电池电路直接给直流-交流变换电路提供能量。
实施例2参见图5，方框60表示的是后备电池电路，方框70表示的直流-直流变换电路。
本实施例中所述的在线式不间断UPS系统，包括交流-直流变换电路、直流-交流变换电路、直流-直流变换电路、后备电池电路，后备电池电路包括一组电池组BAT、两个开关管Q1、Q2，两个开关管Q1、Q2串联后与电池组BAT并联，两个开关管Q1、Q2的互补开通。电池组BAT的两端分别连接正电压输出端、负电压输出端，两个开关管中间连接中线端。
直流-直流变换电路包括开关管Q21、Q22、二极管D21、D22、充电电容C21、C22、电感L21、L22。这是一种本领域技术人员熟知的一种双DC-DC变换电路，其连接关系如图所示，在此不做详细说明。后备电池电路的正电压输出端、负电压输出端、中线端直接对应地连接在所述直流-直流变换电路的输入端的正负母线和中线上。
本实施例实质上是将后备电池电路挂接在直流-直流变换电路的输入端，在电池输入模式即后备模式工作期间，由后备电池电路经过直流-直流变换电路升压后，再给逆变器(即直流-交流变换电路)提供能量。交流-直流变换电路、直流-交流变换电路没有在图中表示出，交流-直流变换电路的输出端连接直流-交流变换电路的输入端，上面所述的双DC-DC变换电路的输出端连接直流-交流变换电路的输入端。
实施例3参见图6，方框80表示的是市电倍压整流电路，方框90表示的是后备电池电路，方框100表示的双DC-DC变换电路。
本实施例中所述的在线式不间断UPS系统，包括整流电路、后备电池电路、直流-直流变换电路、直流-交流变换电路，后备电池电路包括一组电池组BAT、两个开关管Q1、Q2，电池组BAT串联隔离开关S33，串联后的隔离开关S33、电池组BAT再与串联后的两个开关管Q1、Q2并联。两个开关管Q1、Q2互补开通，电池组BAT与隔离开关S33的串联电路的两端分别连接正电压输出端、负电压输出端，两个开关管中间连接中线端。图中的隔离开关S33串联在电池组BAT的正极，它也可以串联在电池组BAT的负极或后备电池电路中正输出端、负输出端。也可以在后备电池电路中正输出端和负输出端分别串联一个隔离开关。所述隔离器可以在需要时使得后备电池电路从系统中脱离开，对电池起到保护作用。
整流电路由两个整流二极管D31、D32串联组成，市电的火线连接在二极管D31、D32中间，市电的零线连接在中线上，二极管D31、D32的分别再串联静态切换开关(隔离器)S31、S32后，连接在后备电池电路的正电压输出端、负电压输出端。
直流-直流变换电路包括开关管Q31、Q32、二极管D31、D32、充电电容C31、C32、电感L31、L32。这是一种本领域技术人员熟知的一种双DC-DC变换电路，其连接关系如图所示，在此不做详细说明，其结构可以与图3中的直流-直流变换电路完全相同。后备电池电路的正电压输出端、负电压输出端、中线端直接对应地连接在所述双DC-DC变换电路的输入端的正负母线和中线上。所述的直流-直流变换电路的输出端连接直流-交流变换电路(在图中没有表示出)的输入端。
本实施例中的这种电路可以使市电输入的交流-直流变换电路和电池输入的直流-直流变换变换电路共用，整流电路与后面的直流-直流变换电路的组合相当于现有的交流-直流变换电路，后备电池电路与后面的直流-直流变换变换电路的组合相当于现有的直流-直流变换电路。
权利要求
1.在线式不间断UPS系统，包括交流-直流变换电路、直流-交流变换电路、后备电池电路，其特征在于，后备电池电路包括一组电池组、两个开关管，两个开关管串联后与电池组并联，两个开关管互补开通，电池组的两端分别连接正电压输出端、负电压输出端，两个开关管中间连接中线端。
2.根据权利要求1所述的在线式不间断UPS系统，其特征在于，后备电池电路中串联有隔离器。
3.根据权利要求2所述的在线式不间断UPS系统，其特征在于，所述的隔离开关与电池组串联，串联后的隔离开关、电池组再与串联后的两个开关管并联。
4.根据权利要求2所述的在线式不间断UPS系统，其特征在于，所述的隔离器串联在后备电池电路中正输出端或负输出端。
5.根据权利要求2所述的在线式不间断UPS系统，其特征在于，所述的后备电池电路中正输出端和负输出端分别串联一个隔离器。
6.根据权利要求2所述的在线式不间断UPS系统，其特征在于，所述的后备电池电路的正电压输出端、负电压输出端通过隔离器对应地连接在直流-交流变换电路的正负输入端，中线端直接连接在直流-交流变换电路的输入端的中线上。
7.根据权利要求1所述的在线式不间断UPS系统，其特征在于，所述的在线式不间断UPS系统包括直流-直流变换电路，所述的后备电池电路的正电压输出端、负电压输出端、中线端直接连接到直流-直流变换电路的输入端的正负输入端和中线上。
8.根据权利要求2所述的在线式不间断UPS系统，其特征在于，所述的后备电池电路的正电压输出端、负电压输出端、中线端直接连接到交流-直流变换电路输入端的正负输入端和中线上。
9.根据权利要求8所述的在线式不间断UPS系统，其特征在于，所述的交流-直流变换电路包括整流电路、直流-直流变换电路，市电的两端连接在该整流电路的输入端，整流电路正负输出端和中线端分别连接后备电池电路的正电压输出端、负电压输出端、中线端，所述的后备电池电路的正电压输出端、负电压输出端、中线端分别连接直流-直流变换电路正负输入端和中线端上。
10.根据权利要求9所述的在线式不间断UPS系统，其特征在于，在整流电路正或负输出端和直流-直流变换电路正或负输入端之间设有隔离器。
全文摘要
本发明公开了在线式不间断UPS系统，包括交流－直流变换电路、直流－交流变换电路、后备电池电路，其特征在于，后备电池电路包括一组电池组、两个开关管，两个开关管串联后与电池组并联，两个开关管互补开通，电池组的两端分别连接正电压输出端、负电压输出端，两个开关管中间连接中线端。本发明由于将两个开关管串联后与一组电池组并联，通过两个开关管的互补开通，一组电池组可以实现两组电池的分时工作的功能，从而可以使得UPS系统中的电池的数量减少一半。
文档编号H02J7/34GK101090203SQ20071007584
公开日2007年12月19日 申请日期2007年7月6日 优先权日2007年7月6日
发明者宋晨 申请人:艾默生网络能源有限公司