专利名称：电池模式下方波ups输出电压控制方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及UPS电源领域，尤其涉及电池模式下方波UPS输出电压控制方法及装置。
背景技术：
现有的离线式方波UPS电源，当市电异常时(例如市电突然增大，或者市电断电)，UPS电源工作在电池模式下对负载进行供电，而在此模式下，负载(尤其是APFC负载)变动(包括瞬投、卸载等)的情况下，或者在方波UPS从市电模式转换到电池模式的初始一段时间内，UPS电源容易出现损坏或工作不正常的情况。
发明内容通过对上述技术问题的深入研究发现，UPS电源损坏或工作不正常的原因在于UPS中的MOSFET容易损坏而导致UPS损坏，UPS中的变压器容易出现饱和而导致UPS停止工作。通过进一步的研究发现更深层次的原因是负载变动时，尤其是APFC负载变动时，UPS输出的峰值电压突然会恢复到较高的峰值电压(小于或等于UPS空载输出的方波峰值电压)，而这个高的峰值电压可能持续一个或多个方波周期，这个过程中方波的宽度仍然维持在较宽的范围内，之后才能恢复至稳定的额定电压，这样导致这段时间内输出电压的有效值过大而破坏M0SFET，对于高频方波UPS来说，输出电压的有效值突然增大会有可能会对负载造成破坏，尤其，对于低频方波UPS来说，输出电压的有效值突然增大，将导致低频变压器出现饱和而工作不正常，因此，输出电压的有效值的突然增大，对低频方波UPS的破坏是尤其大的，其尤其迫切需要解决这个问题。为了解决上述技术问题，本发明提供了电池模式下方波UPS输出电压控制方法及装置，以使UPS不容易出现损坏或不正常工作的情况。电池模式下方波UPS输出电压控制方法，包括如下步骤 I)检测输出方波的当前半周的初始设定时间段内的峰值电压；2)根据该峰值电压的大小，调节当前半周的余下时间段内的方波宽度，以使当前半周的电压有效值不超过设定输出电压。在更优的方案中，还包括如下步骤设定多组当前半周的初始设定时间段内的方波峰值电压范围与当前半周的最大方波宽度的对应关系；若当前半周的初始设定时间段内的方波峰值电压在上述某个峰值电压范围内，则在当前半周的余下时间段内使方波宽度小于或等于对应的最大方波宽度减去初始设定时间的差。在更优的方案中，所述步骤I)包括如下步骤在当前半周的初始设定时间段内，检测设定个数的时间点的方波瞬间电压值，计算这些瞬间电压值的平均值作为所述峰值电压。
在更优的方案中，所述步骤I)包括如下步骤在当前半周的初始设定时间段内，检测设定个数的时间点的方波瞬间电压值；在这些瞬间电压值中剔除某些与其余瞬间电压值差值较大的瞬间电压值后，计算余下的瞬间电压值的平均值作为所述峰值电压。在更优的方案中，所述方波UPS是低频方波UPS。为了解决上述技术问题，本发明还提供了电池模式下方波UPS输出电压控制装置。电池模式下方波UPS输出电压控制装置，包括检测单元和控制单元，其中，
检测单元用于检测输出方波的当前半周的初始设定时间段内的峰值电压；控制单元用于根据检测单元检测到的峰值电压的大小，调节当前半周的余下时间段内的方波宽度，以使当前半周的电压有效值不超过设定输出电压。在更优的方案中，还包括存储单元，所述存储单元用于存储多组当前半周的初始设定时间段内的方波峰值电压范围与当前半周的最大方波宽度的对应关系；若检测单元检测到当前半周的初始设定时间段内的峰值电压在上述某个峰值电压范围内，则在当前半周的余下时间段内所述控制单元使方波宽度小于或等于对应的最大方波宽度减去初始设定时间的差。在更优的方案中，所述检测单元通过如下方式获得所述峰值电压在当前半周的初始设定时间段内，检测设定个数的时间点的方波瞬间电压值，计算这些瞬间电压值的平均值作为所述峰值电压。在更优的方案中，在当前半周的初始设定时间段内，检测设定个数的时间点的方波瞬间电压值；在这些瞬间电压值中剔除某些与其余瞬间电压值差值较大的瞬间电压值后，计算余下的瞬间电压值的平均值作为所述峰值电压。在更优的方案中，所述方波UPS是低频方波UPS。本发明的有益效果是不论是对高频方波UPS还是低频方波UPS来说，输出电压有效值均不会过大而对负载造成破坏；另外对于低频方波UPS而言，其低频变压器不容易出现饱和，变压器初级线圈(电池模式下的初级线圈)一侧的MOSFET不容易因为过流而损坏。
图1是典型的离线式方波UPS的电路原理图；图2是一种实施例的电池模式下方波UPS输出电压控制方法的流程图；图3是一种实施例的电池模式下方波UPS输出电压控制装置的原理框图；图4是现有技术的离线式方波UPS的输出电压U以及UPS中的低频变压器初级线圈(电池模式下的初级线圈)一侧的电流I的波形图；图5是本发明一种实施例的方波UPS的输出电压U以及UPS中的低频变压器初级线圈(电池模式下的初级线圈)一侧的电流I的波形图；图6是一种实施例的又一种电池模式下方波UPS输出电压控制方法的流程图。
具体实施方式以下将结合附图，对本发明的具体实施例作进一步详细说明。如图1所示是典型的方波UPS的电路原理图，其变压器的两端INV-L和INV-N输出波形INV 0/P是方波，加载在负载的两端0/P-L和0/Ρ-Ν上，I/P-L和I/P-N分别是市电的火线端和零线端。如图2所示，一种实施例的电池模式下方波UPS输出电压控制方法，包括检测输出方波的当前半周的初始设定时间段内(比如，半个周期的三分之一的时间段内)的峰值电压；根据该峰值电压的大小，调节当前半周的余下时间段内的方波宽度，以使当前半周的电压有效值不超过设定输出电压。这样，在电池模式下，UPS的负载切换时,输出电压 有效值不会过大，对高频方波UPS或者低频方波UPS的负载均不会造成损害，另外对于低频方波UPS而言，也不会导致其变压器进入饱和状态，同时也不会使得初级线圈(电池模式下的初级线圈)一侧的电流I急剧升高而使MOSFET被破坏。如图3所示，电池模式下方波UPS输出电压控制装置的原理框图，包括控制单元、存储单元和检测单元，检测单元用于检测输出方波的当前半周的初始设定时间段内的峰值电压，存储单元用于存储多组当前半周的初始设定时间段内的方波峰值电压范围与当前半周的最大方波宽度的对应关系，若检测单元检测到当前半周的初始设定时间段内的方波峰值电压在上述某个峰值电压范围内，则在当前半周的余下时间段内所述控制单元使方波宽度小于或等于对应的最大方波宽度减去初始设定时间的差。如图4，现有的离线式方波UPS，其输出电压U (绿色波形所示)以及UPS变压器的初级线圈一侧的电流I (黄色波形所示)的波形图，带有APFC负载的UPS从市电模式转换到电池模式的瞬间(其中，波形Ul表不电池模式下UPS输出的市电电压,波形U表不UPS输出的方波电压)，输出电压U突然大于前一半周的方波峰值，出现波峰Ua，导致变压器进入饱和状态，其波峰也出现波形失真(不是方波形状)，电流I也突然增大而出现波峰Ia，很容易让变压器的初级线圈的MOSFET损坏。而采用本发明的上述方案后，如图5所示(其中，波形Ul表示UPS输出的市电电压，波形U表示UPS输出的方波电压)，虽然输出电压U也突然出现一个波峰Ub，但是由于采用了上述方案对该半个周期的方波的宽度进行限制，使得UPS的变压器并没有进入饱和状态，因而电流I也并没有出现如图4所示的波峰，这样，变压器的初级线圈一侧的MOSFET不会被损坏，达到了本发明的目的。如图6所示，一种实施例的电池模式下方波UPS输出电压控制方法，包括如下步骤S1.设定多组方波峰值电压Vpeak范围与半个周期内的方波宽度的上限值的对应关系，并存储在存储单兀内，如表I和2所表1:以额定输出电压230V，输出频率50HZ为例，输出电压规格范围为230V+/-10%，定义输出峰值电压范围以及相对应的半个周期内的最大方波宽度上限表I
权利要求
1.电池模式下方波UPS输出电压控制方法，其特征是，包括如下步骤1)检测输出方波的当前半周的初始设定时间段内的峰值电压；2)根据该峰值电压的大小，调节当前半周的余下时间段内的方波宽度，以使当前半周的电压有效值不超过设定输出电压。
2.如权利要求1所述的电池模式下方波UPS输出电压控制方法，其特征是，还包括如下步骤设定多组当前半周的初始设定时间段内的方波峰值电压范围与当前半周最大方波宽度的对应关系；若当前半周的初始设定时间段内的方波峰值电压在上述某个峰值电压范围内，则在当前半周的余下时间段内使方波宽度小于或等于对应的最大方波宽度减去初始设定时间的差。
3.如权利要求1所述的电池模式下方波UPS输出电压控制方法，其特征是所述步骤 I)包括如下步骤在当前半周的初始设定时间段内，检测设定个数的时间点的方波瞬间电压值，计算这些瞬间电压值的平均值作为所述峰值电压。
4.如权利要求1所述的电池模式下方波UPS输出电压控制方法，其特征是所述步骤 I)包括如下步骤在当前半周的初始设定时间段内，检测设定个数的时间点的方波瞬间电压值；在这些瞬间电压值中剔除某些与其余瞬间电压值差值较大的瞬间电压值后，计算余下的瞬间电压值的平均值作为所述峰值电压。
5.如权利要求1所述的电池模式下方波UPS输出电压控制方法，其特征是所述方波 UPS是低频方波UPS。
6.电池模式下方波UPS输出电压控制装置，其特征是包括检测单元和控制单元，其中，检测单元用于检测输出方波的当前半周的初始设定时间段内的峰值电压；控制单元用于根据检测单元检测到的方波峰值电压的大小，调节当前半周的余下时间段内的方波宽度，以使当前半周的电压有效值不超过设定输出电压。
7.如权利要求6所述的电池模式下方波UPS输出电压控制装置，其特征是还包括存储单元，所述存储单元用于存储多组当前半周的初始设定时间段内的方波峰值电压范围与当前半周最大方波宽度的对应关系；若检测单元检测到当前半周的初始设定时间段内的方波峰值电压在上述某个峰值电压范围内，则在当前半周的余下时间段内所述控制单元使方波宽度小于或等于对应的最大方波宽度减去初始设定时间的差。
8.如权利要求6所述电池模式下的方波UPS输出电压控制装置，其特征是，所述检测单元通过如下方式获得所述峰值电压在当前半周的初始设定时间段内，检测设定个数的时间点的方波瞬间电压值，计算这些瞬间电压值的平均值作为所述峰值电压。
9.如权利要求6所述电池模式下的方波UPS输出电压控制装置，其特征是，在当前半周的初始设定时间段内，检测设定个数的时间点的方波瞬间电压值；在这些瞬间电压值中剔除某些与其余瞬间电压值差值较大的瞬间电压值后，计算余下的瞬间电压值的平均值作为所述峰值电压。
10.如权利要求6所述电池模式下的方波UPS输出电压控制装置，其特征是所述方波 UPS是低频方波UPS。
全文摘要
本发明公开了电池模式下方波UPS输出电压控制方法及装置，其方法包括如下步骤1)检测输出方波的当前半周的初始设定时间段内的峰值电压；2)根据该峰值电压的大小，调节当前半周的余下时间段内的方波宽度，以使当前半周的电压有效值不超过设定输出电压。本发明的有益效果是不论是对高频方波UPS还是低频方波UPS来说，输出电压有效值均不会过大而对负载造成破坏；另外对于低频方波UPS而言，其低频变压器不容易出现饱和，变压器初级线圈(电池模式下的初级线圈)一侧的MOSFET不容易因为过流而损坏。
文档编号H02M9/02GK103001530SQ20121042817
公开日2013年3月27日 申请日期2012年10月31日 优先权日2012年10月31日
发明者胡武华, 谢凯军 申请人:联正电子(深圳)有限公司