三路电源输入UPS控制电路以及电源切换方法与流程

本发明涉及供电电源技术领域，尤其是涉及一种三路电源输入ups控制电路以及电源切换方法。

背景技术：

目前，在很多大型工厂或建筑中，主要由市电进行供电，而为了突发情况导致市电断电，通常会设置有备用电源s2，而在市电断电切换为备用电源s2时，由于市电供电与备用电源s2均为三相交流电，且市电供电和备用电源s2的存在相位差，如在市电断电时直接切换为备用电源s2，可能引起开关两端瞬态压差非常大导致开关跳开或者损坏。因此在切换备用电源s2或从备用电源s2切换回市电供电时，会存在几秒甚至几十秒的时间差，影响工厂内的生产或者建筑中人员的工作生活。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种在市电交流电断电时，无缝切换备用电源的三路电源输入ups控制电路以及电源切换方法。

本发明的上述发明目的一是通过以下技术方案得以实现的：

一种三路电源输入ups控制电路，包括主电源输入模块s1和负载，所述主电源输入模块s1的一端电性连接于市电交流电源，所述主电源输入模块s1的另一端电性连接于所述负载，所述负载还并联有备用电源s2，在所述负载和所述备用电源s2之间还串联有ups电源，在所述主电源输入模块s1闭合时，所述备用电源s2断开，所述ups电源追踪所述主电源输入模块s1供电回路的相位、幅值、电压以及电流。

通过采用上述技术方案，通过并联在备用电源s2上的ups电源，且主电源输入模块s1导通时，实时追踪并同步所述主电源输入模块s1供电回路的相位、幅值、电压以及电流等电源属性，当连接市电的主电源输入模块s1的出现故障导致断电时，由于ups电源同步有主电源输入模块s1的电源属性，则可实现直接切换为ups电源对负载进行供电，而不会导致开关两端瞬态压差非常大引起开关跳开或者损坏；当备用电源s2的导通时，可追踪并同步备用电源s2的电源属性，当市电恢复供电，可再直接切换为主电源输入模块s1供电。

本发明进一步设置为：所述ups电源包括整流器和逆变器；所述整流器和所述逆变器相互串联，所述备用电源s2的一端与所述整流器的一端串联，所述整流器的另一端电性连接与所述逆变器的一端，所述逆变器的另一端电性连接于所述负载。

进一步地，在所述整流器和所述逆变器之间还并联有超级电容。

通过采用上述技术方案，通过ups电源中的整流器，可将市电的交流电转化为直流电，通过并联的超级电容，对电能进行存储；当ups电源对负载进行供电时，超级电容对储存的电能进行释放，由逆变器转化为交流电，为负载供电。

本发明进一步设置为：所述三路电源输入ups控制电路还包括第一隔离变压器和第二隔离变压器，所述第一隔离变压器串联于所述主电源输入模块s1串联，所述第二隔离变压器串联于所述逆变器和所述负载之间。

通过采用上述技术方案，在主电源输入模块s1和ups电源的逆变器中串联有第一隔离变压器和第二隔离变压器，使一次侧与二次侧的电气完全绝缘，也使该回路隔离；利用其铁芯的高频损耗大的特点，从而抑制高频杂波传入控制回路。

本发明进一步设置为：所述负载还电性连接有发电机电源。

通过采用上述技术方案，通过连接有发电机电源，即连接有小型发电站，能够为建筑物内核心设备，例如大型计算中心，进行供电，同时，在市电断电时，也可使用发电机电源进行供电，也起到了备用电源s2的作用。

本发明进一步设置为：所述主电源输入模块s1还并联有手动维修旁路开关，所述手动维修旁路开关为常开开关。

通过采用上述技术方案，连接有手动维修旁路开关能够为维修电路时提供安全。

本发明的上述发明目的二是通过以下技术方案得以实现的：

一种电源切换方法，所述电源切换方法包括如下步骤：

s10：在市电正常供电时，主电源输入模块s1为负载供电，其中，所述主电源输入模块s1和所述负载为权利要求1-6任意一项所述的三路电源输入ups控制电路中的主电源输入模块s1和负载；

s20：ups电源并联于备用电源s2，切所述备用电源s2断开，所述ups电源实时追踪并同步所述主电源输入模块s1的相位、幅值、电压以及电流，其中，所述ups电源和所述备用电源s2为权利要求1-6任意一项所述三路电源输入ups控制电路中的ups电源和备用电源s2；

s30：若所述市电故障，所述主电源输入模块s1断开，所述负载自动切换为所述备用电源s2供电。

进一步地，所述步骤s30包括：

s31：所述ups电源根据所述主电源输入模块s1的相位、幅值、电压以及电流为所述负载供电；

s32：在若干个周期波后，闭合所述备用电源s2，由所述备用电源s2为所述负载供电。

通过采用上述技术方案，通过并联在备用电源s2上的ups电源，且主电源输入模块s1导通时，实时追踪并同步所述主电源输入模块s1供电回路的相位、幅值、电压以及电流等电源属性，当连接市电的主电源输入模块s1的出现故障导致断电时，由于ups电源同步有主电源输入模块s1的电源属性，则可实现直接切换为ups电源对负载进行供电，而不会导致开关两端瞬态压差非常大引起开关跳开或者损坏；当备用电源s2的导通时，可追踪并同步备用电源s2的电源属性，当市电恢复供电，可再直接切换为主电源输入模块s1供电。

综上所述，本发明的有益技术效果为：

1.通过并联在备用电源s2上的ups电源，且主电源输入模块s1导通时，实时追踪并同步所述主电源输入模块s1供电回路的相位、幅值、电压以及电流等电源属性，当连接市电的主电源输入模块s1的出现故障导致断电时，由于ups电源同步有主电源输入模块s1的电源属性，则可实现直接切换为ups电源对负载进行供电，而不会导致开关两端瞬态压差非常大引起开关跳开或者损坏；

2.当备用电源s2的导通时，可追踪并同步备用电源s2的电源属性，当市电恢复供电，可再直接切换为主电源输入模块s1供电。

附图说明

图1是本发明的电路结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例一：

参照图1，为本发明公开的一种三路电源输入ups控制电路，包括主电源输入模块s1和负载。主电源输入模块s1一端电性连接于市电交流电源，通过市电交流电供电。主电源输入模块s1的另一端连接有负载，主电源输入模块s1为负载进行供电。为了防止市电交流电故障或断电，负载还连接有备用电源s2，在市电交流电正常时，主电源输入模块s1导通，备用电源s2断开。备用电源s2通过蓄电池或者发电机进行供电，在备用电源s2的供电回路上，还串联有ups电源，该ups电源的一端还并联于第一隔离变压器，用于追踪并同步主电源输入模块s1供电回路的相位、幅值、电压以及电流。该第一隔离变压器串联于主电源输入模块s1串联。

该ups电源包括串联的整流器和逆变器，整流器和逆变器一次串联于备用电源s2和负载之间，即备用电源s2的一端为电源输入端，另一端串联于整流器，整流器与逆变器串联，在逆变器的另一端串联于负载。在整流器和逆变器之间还并联有超级电容，对电能进行存储。为了满足电压的标准，在本实施例中，具体为两个超级电容串联。

为了保护电路，在逆变器和负载之间还串联有第二隔离变压器。

还包括发电机电源，具体的，该发电机电源可以为小型发电站，该发电机电源为负载进行供电，尤其是在大型工厂或设施内，对一些大型计算中心等比较重要的设备进行供电。

主电源输入模块s1还并联有手动维修旁路开关，该手动维修旁路开关为常开开关，在ups电源故障时，手动维修旁路开关导通，主电源输入模块s1断开，使ups电源与负载断开，便于对ups电源进行维修。

实施例二：

本发明还公开了一种电源切换方法，具体包括如下步骤：

s10：在市电正常供电时，主电源输入模块s1为负载供电，其中，主电源输入模块s1和负载为实施例一中记载的三路电源输入ups控制电路中的主电源输入模块s1和负载；

s20：ups电源并联于备用电源s2，切备用电源s2断开，ups电源实时追踪并同步主电源输入模块s1的相位、幅值、电压以及电流，其中，ups电源和备用电源s2为实施例一中记载的三路电源输入ups控制电路中的ups电源和备用电源s2；

s30：若市电故障，主电源输入模块s1断开，负载自动切换为备用电源s2供电。

进一步地，步骤s30包括：

s31：ups电源根据主电源输入模块s1的相位、幅值、电压以及电流为负载供电；

s32：在若干个周期波后，闭合备用电源s2，由备用电源s2为负载供电。

本实施例具体实施方式为：

在正常情况下，主电源输入模块s1的静态切换开关导通，主逆变器，即ups电源的整流器，调节系统输出电压，将输出电压与电压基准值比较，根据误差进行pwm调节，稳定系统输出电压。主逆变器的输出频率和相位与市电输入频率相同。delta逆变器，即ups电源的逆变器，根据负载和蓄电池充电状况确定电流基准，并将输出电流与电流基准比较，稳定输出电流，通过delta逆变器控制市电电压的输入电流的幅值、相位和波形，还补偿市电电压和输出电压之间的差值。delta逆变器也是与市电输入电源同频同相的受控的电流源。

当市电交流电的输入电压与系统输出电压相等时，市电经delta变压器直接为负载供电，负载功率不经过任何变换，因此无功率变换的损耗。

当市电交流电输入电电压低于系统输出电压时，主逆变器从输出端吸收功率，经主逆变器，delta逆变器，向delta变压器输出功率，使第二隔离变压器原边产生正极性补偿电压，以使供电回路的电压保持平衡。同时在delta逆变器的控制下，增加从市电输入的电流和功率，以使功率平衡点的电流（功率）保持平衡。

当市电交流电输入电压高于系统输出电压时，从delta变压器吸收功率，被吸收的功率反向流过上述环路，即吸收的功率经delta逆变器，主逆变器后，流向负载。以使功率平衡点的功率保持平衡。此时delta逆变器工作于整流方式，使delta变压器原边产生与市电电压反相的电压，进行负极性补偿，以使供电回路的电压保持平衡。

无论市电电压与系统输出电压相等或不相等时，ups电源都可以给蓄电池充电。delta逆变器通过检测dc母线电压，并将其与输入电流基准进行比较，delta逆变器的电流基准一般整定到可以使dc母线电压保持在蓄电池浮充电压的数值上，如果dc母线电压下降，delta逆变器的输出电流将增大，以使市电输入电流增大。因为流入功率平衡点的功率大于负载需要的功率，多余的功率就通过主逆变器流入dc母线，给蓄电池充电，dc电压恢复后，市电输入电流将恢复为负载供电正常情况。

市电电源故障时，主逆变器由蓄电池供电，继续运行，承担全部负载功率。此时市电输入的静态切换开关断开，以防止主逆变器向市电电源反馈能量。由正常方式转换到储能方式的转换时间为零，输出电压无中断。因为主逆变器始终连接在系统输出端。

当ups设备故障时，手动维修旁路开关开关接通，主电源输入模块的静态切换开关断开，市电手动维修旁路开关直接为负载供电。此时备用电源的静态切换开关断开，使ups设备与负载断开。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。