缓启母线电路、方法和不间断电源与流程

本发明属于不间断电源技术领域，尤其涉及缓启母线电路、方法和不间断电源。

背景技术：

典型ups(uninterruptiblepowersystem/uninterruptiblepowersupply，不间断电源)通常可以工作在三个模式：市电供电模式、电池逆变模式、旁路模式。当ups逆变故障或电池放电完成时，ups工作在旁路模式，最大限度给负载供电。但是现有技术中，在市电供电切换为旁路供电或旁路供电切换为市电供电等情况时，切换过程容易损坏切换之前的供电电路，击穿电子器件。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例提供了缓启母线电路、方法和不间断电源，以解决现有技术中不间断电源切换供电电路时，易击穿切换之前的供电电路的电子器件的问题。

本发明实施例的第一方面提供了一种缓启母线电路，包括：整流逆变模块、市电缓启模块、旁路模块、旁路缓启模块和控制模块；所述整流逆变模块包括母线电容；

所述整流逆变模块的输入端适于与市电连接，输出端适于与外部负载连接；所述市电缓启模块的输入端适于与市电连接，输出端与所述母线电容并联；所述旁路缓启模块的输入端适于与旁路输入连接，输出端与母线电容并联；所述旁路模块的输入端适于与旁路输入连接，输出端适于与所述外部负载连接；所述控制模块与所述整流逆变模块、所述市电缓启模块、所述旁路模块和所述旁路缓启模块均连接；

在市电供电异常时，所述控制模块用于控制所述旁路缓启模块闭合，旁路输入通过所述旁路缓启模块为所述母线电容充电；所述控制模块还用于获取所述母线电容的母线电压，在所述母线电压达到第一预设电压时控制所述旁路模块导通；

在市电供电正常时，所述控制模块用于控制所述市电缓启模块闭合，市电通过所述市电缓启模块为所述母线电容充电，所述控制模块还用于获取所述母线电容的母线电压，在所述母线电压达到第二预设电压时控制所述整流逆变模块导通。

可选的，所述第一预设电压为：

u1≥u0·1.732·80％

其中，u1为所述第一预设电压，u0为所述市电的电压。

可选的，在所述母线电压达到第一预设电压时控制所述旁路模块导通之后，所述控制模块还用于：控制所述旁路缓启模块断开；

或，在所述母线电压达到第二预设电压时控制所述整流逆变模块导通之后，所述控制模块还用于：控制所述市电缓启模块断开。

可选的，所述市电缓启模块包括：第一开关元件、第一限流单元和第一整流单元；

所述第一开关元件的第一端适于与市电连接，所述第一开关元件的第二端与所述第一限流单元的第一端连接；所述第一限流单元的第二端与所述第一整流单元的输入端连接；所述第一整流单元的输出端与所述母线电容并联。

可选的，所述旁路缓启模块包括：第二开关元件、第二限流单元和第二整流单元；

所述第二开关元件的第一端适于与旁路输入连接，所述第二开关元件的第二端与所述第二限流单元的第一端连接；所述第二限流单元的第二端与所述第二整流单元的输入端连接；所述第二整流单元的输出端与所述母线电容并联。

可选的，所述缓启母线电路还包括：第一电容和第一电感；

所述第一电感的第一端适于与市电连接，所述第一电感的第二端与所述第一电容的第一端、所述整流逆变模块的输入端和所述市电缓启模块的输入端均连接；所述第一电容的第二端与零线连接。

可选的，所述缓启母线电路还包括：第二电容和第二电感；

所述第二电感的第一端与所述整流逆变模块的输出端连接，所述第二电感的第二端适于与所述外部负载连接，所述第二电感的第二端还与所述第二电容的第一端连接；所述第二电容的第二端与零线连接。

本发明实施例的第二方面提供了一种不间断电源，包括如上述实施例的第一方面提供的任一项所述的缓启母线电路。

本发明实施例的第三方面提供了一种缓启母线方法，适用于单台不间断电源，包括：

在市电供电异常时，控制旁路缓启模块闭合，以使旁路输入通过所述旁路缓启模块为母线电容充电；获取所述母线电容的母线电压，在所述母线电压达到第一预设电压时控制旁路模块导通；

或，在市电供电正常时，控制市电缓启模块闭合，市电通过所述市电缓启模块为所述母线电容充电；获取所述母线电容的母线电压，在所述母线电压达到第二预设电压时控制整流逆变模块导通。

本发明实施例的第四方面提供了一种缓启母线方法，适用于至少两台不间断电源，包括：

在每台不间断电源的市电供电均异常时，控制每台不间断电源对应的旁路缓启模块闭合，以使每台不间断电源的旁路输入通过对应的旁路缓启模块为对应的母线电容充电；获取每个所述母线电容的母线电压，在所述母线电压达到第一预设电压时控制对应的旁路模块导通；

或，在每台不间断电源的市电供电均正常时，控制每台不间断电源对应的市电缓启模块闭合，以使每台不间断电源的市电通过对应的市电缓启模块为对应的母线电容充电；获取每个所述母线电容的母线电压，在所述母线电压达到第二预设电压时控制对应的整流逆变模块导通；

或，一台不间断电源的市电供电异常，另一台不间断电源的市电供电正常时，控制市电供电异常的不间断电源的旁路缓启模块闭合，以使旁路输入通过旁路缓启模块为对应的母线电容充电，在对应的母线电压达到第一预设电压时控制旁路模块导通，同时控制市电供电正常的不间断电源对应的市电缓启模块闭合，以使市电通过市电缓启模块为对应的母线电容充电，在对应的母线电压达到第二预设电压时控制整流逆变模块导通。

本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：本实施例包括整流逆变模块、市电缓启模块、旁路模块、旁路缓启模块和控制模块，所述整流逆变模块包括母线电容，电路结构简单，减少了接触器数量，成本低；市电供电异常时，控制旁路缓启模块闭合，旁路输入通过旁路缓启模块为母线电容充电，在母线电压达到第一预设电压时控制旁路模块导通，避免了母线电容和整流逆变模块的器件损坏；市电供电正常时，控制市电缓启模块闭合，市电通过市电缓启模块为母线电容充电，在母线电压达到第二预设电压时控制整流逆变模块导通，有效防止了旁路模块损坏，增加了不间断电源的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的缓启母线电路的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的另一种缓启母线电路的结构示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

参见图1，本实施例提供的一种缓启母线电路，包括：整流逆变模块100、市电缓启模块200、旁路模块300、旁路缓启模块400和控制模块500；整流逆变模块100包括母线电容cr；整流逆变模块100的输入端适于与市电连接，输出端适于与外部负载连接；市电缓启模块200的输入端适于与市电连接，输出端与母线电容并联；旁路缓启模块400的输入端适于与旁路输入连接，输出端与母线电容cr并联；旁路模块300的输入端适于与旁路输入连接，输出端适于与外部负载连接；控制模块500与整流逆变模块100、市电缓启模块200、旁路模块300和旁路缓启模块400均连接。

具体地，在市电供电异常时，例如市电断电时，控制模块500控制旁路缓启模块400闭合，旁路供电启动，旁路输入通过旁路缓启模块400为母线电容cr充电；同时控制模块500还获取母线电容cr的母线电压，在所述母线电压达到第一预设电压时控制旁路模块300导通，使旁路缓启市电一路，防止旁路供电时反灌电流对市电一路的器件的损坏，尤其防止整流逆变模块100包括的逆变单元中的场效应管和塑封母排等元器件的损坏。其中，第一预设电压与整流逆变模块100的输出端的电压之间的压差不大于整流逆变模块100可接收的最大压差。

在市电供电正常时，控制模块500控制市电缓启模块200闭合，市电通过市电缓启模块200为母线电容cr充电，同时控制模块500还获取母线电容cr的母线电压，在母线电压达到第二预设电压时控制市电整流逆变模块100导通，使市电一路缓启旁路，防止市电供电时，反灌电流对旁路模块300的损坏。其中，第二预设电压与整流逆变模块100的输出端的电压之间的压差不大于旁路模块300可接收的最大压差。

上述缓启母线电路，电路结构简单，减少了接触器数量，成本低；市电供电异常时，控制旁路缓启模块400闭合，旁路输入通过旁路缓启模块400为母线电容cr充电，在母线电压达到第一预设电压时控制旁路模块300导通，避免了母线电容cr和整流逆变模块100的器件损坏；市电供电正常时，控制市电缓启模块200闭合，市电通过市电缓启模块200为母线电容cr充电，在母线电压达到第二预设电压时控制整流逆变模块100导通，有效防止了旁路模块300损坏，增加了不间断电源的可靠性。

可选地，整流逆变模块100还可以包括整流单元和逆变单元；该整流单元可以为市电整流单元。整流单元的输入端与整流逆变模块100的输入端连接，输出端与母线电容cr并联；逆变单元的输入端与母线电容cr并联，输出端与整流逆变模块100的输出端连接。

可选地，本实施例的第一预设电压可以为：

u1≥u0·1.732·80％

其中，u1为所述第一预设电压，u0为所述市电的电压。

示例性地，市电断电时，控制模块500控制旁路缓启模块400闭合，旁路供电启动，旁路输入通过旁路缓启模块400为母线电容cr充电，当母线电压达到u0·1.732·80％时控制旁路模块300导通，使逆变单元两端电压在一定压差内，可以有效避免启动旁路供电时形成大的反灌电流损坏市电一路。本实施例对第一预设电压和第二预设电压的电压值不做具体限定，也可以为市电电压(173v-276v)的80％等，只要第一预设电压与整流逆变模块100的输出端的电压之间的压差不大于逆变单元可接收的最大压差，第二预设电压与整流逆变模块100的输出端的电压之间的压差不大于旁路模块300可接收的最大压差即可。

可选地，在所述母线电压达到第一预设电压时控制旁路模块300导通之后，控制模块500还可以用于：控制旁路缓启模块400断开，降低旁路缓启模块400的能量损耗。

或，在所述母线电压达到第二预设电压时控制整流逆变模块100导通之后，控制模块500还可以用于：控制市电缓启模块200断开，降低市电缓启模块200的能量损耗。

本实施例的控制模块500还用于：在市电供电后异常时转为旁路供电，可以控制旁路模块300导通，无需旁路缓启模块400，此时不会造成反灌冲击，因为市电异常瞬间母线电容cr是带电的；或在旁路供电后异常时转为市电供电，可以控制整流逆变模块100导通，无需市电缓启模块200，此时不会造成反灌冲击，因为旁路异常瞬间母线电容cr是带电的。

在本发明的一个实施例中，参见图2，本实施例的市电缓启模块200可以包括：第一开关元件k1、第一限流单元和第一整流单元；第一开关元件k1的第一端适于与市电连接，第一开关元件k1的第二端与第一限流单元的第一端连接；第一限流单元的第二端与第一整流单元的输入端连接；第一整流单元的输出端与母线电容cr并联。可选的，第一限流单元可以为电阻r1。

本实施例的旁路缓启模块400可以包括：第二开关元件k2、第二限流单元和第二整流单元；第二开关元件k2的第一端适于与旁路输入连接，第二开关元件k2的第二端与第二限流单元的第一端连接；第二限流单元的第二端与第二整流单元的输入端连接；第二整流单元的输出端与母线电容cr并联。可选的，第一限流单元可以为电阻r2。

可选地，本实施例的第一开关元件k1和第二开关元件k2均可以为隔离开关。第一开关元件k1和第二开关元件k2可以对接收的驱动信号进行隔离，减少信号干扰，以满足安规要求，使整个电路具有隔离特性。

可选地，第一限流单元和第二限流单元的阻值均可以是变化的，即控制模块500可以根据整流逆变模块100的输出端电压与母线电压的差值控制第一限流单元或第二限流单元的阻值变化，以便及时控制母线电压，防止迅速产生的反灌电流损坏器件。本实施例对控制模块500的具体结构不做限定，可以是控制芯片等。

在本发明的一个实施例中，参见图2，本实施例的缓启母线电路还可以包括：第一电容c1和第一电感l1；第一电感l1的第一端适于与市电连接，第一电感l1的第二端与第一电容c1的第一端、整流逆变模块100的输入端和市电缓启模块200的输入端均连接；第一电容c1的第二端与零线n连接。第一电容c1和第一电感l1形成输入滤波单元，对市电进行滤波处理后输入到市电缓启模块200或整流逆变模块100。

本实施例的缓启母线电路还可以包括：第二电容c2和第二电感l2；第二电感l2的第一端与整流逆变模块100的输出端连接，第二电感l2的第二端适于与外部负载连接，第二电感l2的第二端还与第二电容c2的第一端连接；第二电容c2的第二端与零线n连接。第二电容c2和第二电感l2形成输出滤波单元，对整流逆变模块100输出的电压进行滤波处理后输入给负载，保证供电的稳定性。

本实施例的第一电容c1和第一电感l1组成lc滤波电路，或第二电容c2和第二电感l2组成lc滤波电路，其中第一电容c1的第二端和第二电容c2的第二端接零线n。实际应用中，母线中点一般与零线n连接，第一电容c1的第二端和第二电容c2的第二端也可以与之相连，第一电容c1的第二端和第二电容c2的第二端也可以与电路输入端的零线n或电路输出端的零线n连接。

可选地，本实施例的旁路模块300可以包括可控硅整流器。可控硅整流器的第一端适于与旁路输入连接，可控硅整流器的第二端适于与外部负载连接。可控硅整流器是一种以晶闸管为基础，以智能数字控制电路为核心的电源功率控制电器，具有效率高、无机械噪声和磨损、响应速度快、体积小、重量轻等诸多优点，简化本实施例的电路结构，降低了本实施例的成本。

可选地，如图2所示，旁路模块300的输入端可以通过旁路空开与旁路输入连接；第一电感l1的第一端可以通过输入空开与市电连接；第二电感l2的第二端可以通过输出空开与外部负载连接。

可选地，输入空开与第一电感l1之间可以串联一个输入接触器。

下面根据本发明实施例对缓启母线电路工作过程进行具体描述：

实际应用中，直接旁路启动时，则旁路电流经过旁路模块300后到达输出端，因为逆变单元的场效应管有反并联二极管，此时母线电压(母线电容cr两端的电压)为零，因此会出现反灌母线电容cr的情况，此时电流瞬间失控可以达到上千安培甚至更高，造成场效应管和塑封母排等元器件损坏，同理，直接市电启动，市电经过整流逆变模块100到达输出端，会出现反灌旁路模块300的情况，造成旁路模块300损坏。同样在至少两台不间断电源并机的时候，每台机器的输出并在一起(例如直接接同一负载)，如果每台机器旁路态工作，且旁路开关先后打开，先打开的机器先输出，而另一台的旁路启动开关还没来得及打开，因为母线电容cr没有电压，此时先打开的机器的电流会反灌到后打开的那台机器上，造成后打开的那台机器器件的损坏。所以本实施例增加了市电缓启模块200和旁路缓启模块400，缓启市电一路或旁路，保证不间断电源的稳定。

示例性地，第一开关元件k1、第一限流单元r1和第一整流单元组成市电缓启模块200，减少了输出接触器的使用，节省成本，市电缓启模块200受控制模块500的控制。在本实施例中，优先市电缓启，市电无法缓启旁路缓启，例如市电和旁路均供电正常，优先启动市电缓启模块200。

在市电供电异常时，则旁路缓启；控制模块500控制第二开关元件k2闭合，旁路输入通过旁路缓启模块400为母线电容cr充电，当母线电压达到u0·1.732·80％时控制旁路模块300导通，同时控制第二开关元件k2断开；同样的，在市电供电正常时，则市电缓启，控制模块500控制第一开关元件k1闭合，市电通过市电缓启模块200为母线电容cr充电，当母线电压达到第二预设电压时控制整流逆变模块100导通，同时控制第一开关元件k1断开，防止反灌电流对旁路器件的损坏。

对于并机情况(至少两台不间断电源并机时)，例如在每台不间断电源的市电供电均异常时，控制模块500控制每台不间断电源对应的旁路缓启模块400闭合，以使每台不间断电源的旁路输入通过对应的旁路缓启模块400为对应的母线电容cr充电，在母线电压达到第一预设电压时控制对应的旁路模块300导通。

或，在每台不间断电源的市电供电均正常时，控制模块500控制每台不间断电源对应的市电缓启模块200闭合，以使每台不间断电源的市电通过对应的市电缓启模块200为对应的母线电容cr充电，在母线电压达到第二预设电压时控制对应的整流逆变模块100导通。

或，一台不间断电源的市电供电异常，另一台不间断电源的市电供电正常时，控制市电供电异常的不间断电源的旁路缓启模块400闭合，以使旁路输入通过旁路缓启模块400为对应的母线电容cr充电，在对应的母线电压达到第一预设电压时控制旁路模块300导通，同时控制市电供电正常的不间断电源对应的市电缓启模块200闭合，以使市电通过市电缓启模块200为对应的母线电容cr充电，在对应的母线电压达到第二预设电压时控制整流逆变模块100导通。

上述实施例中，包括整流逆变模块100、市电缓启模块200、旁路模块300、旁路缓启模块400和控制模块500，电路结构简单，减少了接触器数量，成本低，功耗低；市电供电异常时，控制旁路缓启模块400闭合，旁路输入通过旁路缓启模块400为母线电容cr充电，在母线电压达到第一预设电压时控制旁路模块300导通，避免了母线电容cr和逆变单元的器件损坏；市电供电正常时，控制市电缓启模块200闭合，市电通过市电缓启模块200为母线电容cr充电，在母线电压达到第二预设电压时控制整流逆变模块100导通，有效防止了旁路模块300损坏，增加了不间断电源的可靠性。

进一步地，本实施例提供了不间断电源，包括上述实施例中提供的任一种缓启母线电路，也具有上述任一种所述的缓启母线电路的有益效果。

进一步地，对应上述实施例中的不间断电源，本实施例提供了缓启母线方法，适用于单台不间断电源，详述如下：

在市电供电异常时，控制旁路缓启模块400闭合，以使旁路输入通过所述旁路缓启模块400为母线电容cr充电；获取所述母线电容cr的母线电压，在所述母线电压达到第一预设电压时控制旁路模块300导通；

或，在市电供电正常时，控制市电缓启模块200闭合，市电通过所述市电缓启模块200为所述母线电容cr充电；获取所述母线电容cr的母线电压，在所述母线电压达到第二预设电压时控制整流逆变模块100导通。

在本发明的一个实施例中，在所述母线电压达到第一预设电压时控制旁路模块300导通之后，所述方法还包括：控制所述旁路缓启模块400断开；

或，在所述母线电压达到第二预设电压时控制整流逆变模块100导通之后，所述方法还包括：控制所述市电缓启模块200断开。

在本发明的一个实施例中，所述第一预设电压为：

u1≥u0·1.732·80％

其中，u1为所述第一预设电压，u0为所述市电的电压。

进一步地，对应上述实施例中的不间断电源，本实施例提供了缓启母线方法，适用于至少两台不间断电源，详述如下：

在每台不间断电源的市电供电均异常时，控制每台不间断电源对应的旁路缓启模块400闭合，以使每台不间断电源的旁路输入通过对应的旁路缓启模块400为对应的母线电容cr充电；获取每个所述母线电容cr的母线电压，在所述母线电压达到第一预设电压时控制对应的旁路模块300导通。

或，在每台不间断电源的市电供电均正常时，控制每台不间断电源对应的市电缓启模块200闭合，以使每台不间断电源的市电通过对应的市电缓启模块200为对应的母线电容cr充电；获取每个所述母线电容cr的母线电压，在所述母线电压达到第二预设电压时控制对应的整流逆变模块100导通。

或，一台不间断电源的市电供电异常，另一台不间断电源的市电供电正常时，控制市电供电异常的不间断电源的旁路缓启模块400闭合，以使旁路输入通过旁路缓启模块400为对应的母线电容cr充电，在对应的母线电压达到第一预设电压时控制旁路模块300导通，同时控制市电供电正常的不间断电源对应的市电缓启模块200闭合，以使市电通过市电缓启模块200为对应的母线电容cr充电，在对应的母线电压达到第二预设电压时控制整流逆变模块100导通。

上述缓启母线方法中，市电供电异常时，控制旁路缓启模块400闭合，旁路输入通过旁路缓启模块400为母线电容cr充电，在母线电压达到第一预设电压时控制旁路模块300导通，避免了母线电容cr和逆变单元的器件损坏；市电供电正常时，控制市电缓启模块200闭合，市电通过市电缓启模块200为母线电容cr充电，在母线电压达到第二预设电压时控制整流逆变模块100导通，有效防止了旁路模块300损坏，增加了不间断电源的可靠性。

应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包括在本发明的保护范围之内。