不间断电源电路、控制方法及装置与流程

本发明涉及不间断电源领域，尤其涉及一种不间断电源电路、控制方法及装置。

背景技术：

1、现有的在线互动式ups(uninterruptible power supply，不间断电源)主要采用工频变压器实现avr(automatic voltage regulator，自动电压调节)稳压。(1)传统的工频架构在线互动式ups，市电稳压、电池逆变、电池充电均复用此工频变压器，但是逆变效率低，逆变波形畸变严重，输出谐波过大。市电模式大电流充电，干扰大，输入谐波大，严重影响电网。

2、(2)高频架构在线互动式ups，解决了逆变时效率低的和输出电压谐波差的问题，但还是需要加入工频变压器进行市电稳压输出，无法去掉工频变压器。工频变压器体积较大且重，增加了运输维护成本。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提出一种不间断电源电路、控制方法及装置，旨在解决现有技术中的在线互动式ups采用工频变压器导致的体积过大、输入谐波过大的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供一种不间断电源电路，所述电路的输入端与市电连接，所述电路的输出端与负载连接；所述电路包括开关模块、pfc模块、逆变模块以及电池模块；所述开关模块的第一输入端作为所述电路的输入端，所述开关模块的第二输入端与所述逆变模块的输出端连接，所述开关模块的输出端作为所述电路的输出端，所述开关模块的第一输入端还与所述pfc模块的输入端连接，所述pfc模块的输出端分别与所述逆变模块的输入端以及所述电池模块连接；其中：

3、在市电电压处于第一区间时，运行模式为市电稳定模式，其中：

4、所述开关模块，用于导通所述市电与所述负载之间的连接，并断开所述逆变模块与所述负载之间的连接；

5、所述pfc模块，用于通过所述市电电压生成母线电压；

6、所述电池模块，用于通过所述母线电压进行充电；

7、在市电电压处于第二区间且不处于所述第一区间时，运行模式为市电自动电压调节模式，其中，所述第一区间包含于所述第二区间，所述市电自动电压调节模式包括：

8、所述开关模块，用于断开所述市电与所述负载之间的连接，并导通所述逆变模块与所述负载之间的连接；

9、所述pfc模块，用于通过所述市电电压生成母线电压；

10、所述电池模块，用于通过所述母线电压进行充电；

11、所述逆变模块，用于将对所述母线电压逆变后得到的交流市电电压输出至所述负载；

12、在市电电压不处于所述第二区间时，运行模式为电池模式，其中：

13、所述开关模块，用于断开所述市电与所述负载之间的连接，并导通所述逆变模块与所述负载之间的连接；

14、所述电池模块，用于生成母线电压；

15、所述逆变模块，用于将对所述母线电压逆变后得到的交流电池电压输出至所述负载。

16、可选地，所述电池模块包括电源电池、调压单元以及反激单元；所述调压单元连接在所述pfc模块的输出端与所述电源电池之间，所述反激单元的输入端与所述pfc模块的输出端连接，所述反激单元的输出端与所述电源电池连接；其中：

17、所述反激单元，用于通过所述母线电压对所述电源电池进行充电；

18、所述调压单元，用于对所述电源电池的电压进行调压得到母线电压。

19、可选地，所述调压单元为双向调压电路；其中：

20、在市电电压处于所述第二区间时：

21、所述调压单元，用于在所述电源电池的电池电压小于预设浮充电压时，通过所述母线电压对所述电源电池进行快速充电；

22、所述反激单元，用于在所述电源电池的电池电压大于或等于所述预设浮充电压时，通过所述母线电压对所述电源电池进行浮充；

23、在市电电压不处于所述第二区间时；

24、所述调压单元，用于对所述电源电池的电压进行调压得到母线电压。

25、可选地，所述反激单元包括第一变压器、第一二极管、第二二极管、第一电容、第二电容、第一电阻以及第一开关管；其中：

26、所述第一变压器的原边第一端作为所述反激单元的输入端，所述第一变压器的原边第一端通过所述第一电容与所述第一二极管的负极连接，所述第一变压器的原边第二端与所述第一二极管的正极连接，所述第一变压器的原边第二端还通过所述第一开关管接地，所述第一电阻与所述第一电容并联；

27、所述第一变压器的副边第一端接地，所述第一变压器的副边第二端与所述第二二极管的正极连接所述第二二极管的负极作为所述反激单元的输出端，所述第二二极管的负极还通过所述第二电容接地了，所述原边第一端与所述副边第一端互为同名端。

28、可选地，所述开关模块包括第一继电器开关、第二继电器开关，第三继电器开关以及第四继电器开关；其中：

29、所述第一继电器开关的动触点作为所述开关模块的第一零线输入端，所述第一继电器开关的常闭触点分别作为所述开关模块的零线输出端以及第二零线输入端，所述第二继电器开关的动触点作为所述开关模块的第一火线输入端，所述第二继电器开关的常闭触点分别与所述第四继电器开关的常开触点以及所述第三继电器开关的常开触点连接，所述第四继电器开关的动触点作为所述开关模块的火线输出端，所述第三继电器开关的动触点作为所述开关模块的第二火线输入端。

30、可选地，所述电路还包括电压检测模块以及控制模块，所述电压检测模块连接在所述市电与所述负载之间，所述电压检测模块的输出端与所述控制模块的检测端连接，所述控制模块的输出端分别与所述开关模块的控制端、pfc模块的控制端、逆变模块的控制端以及所述电池模块的控制端连接；其中：

31、所述控制模块，用于根据所述电压检测模块检测到的市电电压确定所述运行模式为市电稳定模式、市电自动电压调节模式或电池模式，并根据确定的运行模式发送对应控制信号至所述开关模块、所述pfc模块、所述逆变模块以及所述电池模块。

32、此外，为实现上述目的，本发明还提供一种不间断电源电路控制方法，所述方法应用于如上所述的不间断电源电路，所述方法包括：

33、若所述市电电压处于第一区间，则将运行模式设置为市电稳定模式，市电稳定模式包括：通过开关模块导通市电与负载之间的连接，并断开逆变模块与负载之间的连接，通过pfc模块通过所述市电电压生成母线电压，通过所述电池模块基于所述母线电压进行充电；

34、若所述市电电压处于所述第二区间且不处于所述第一区间，则将运行模式设置为市电自动电压调节模式，市电自动电压调节模式包括：通过所述开关模块断开所述市电与所述负载之间的连接，并导通所述逆变模块与所述负载之间的连接，通过所述pfc模块通过所述市电电压生成母线电压，通过所述电池模块基于所述母线电压进行充电，通过所述逆变模块将对所述母线电压逆变后得到的交流市电电压输出至所述负载；

35、若所述市电电压不处于所述第二区间，则将运行模式设置为电池模式，电池模式包括：通过所述开关模块断开所述市电与所述负载之间的连接，并导通所述逆变模块与所述负载之间的连接，通过所述电池模块生成母线电压，通过所述逆变模块将对所述母线电压逆变后得到的交流电池电压输出至所述负载。

36、可选地，所述电池模块包括电源电池、调压单元以及反激单元；所述调压单元连接在所述pfc模块的输出端与所述电源电池之间，所述反激单元的输入端与所述pfc模块的输出端连接，所述反激单元的输出端与所述电源电池连接；所述通过所述电池模块基于所述母线电压进行充电的步骤包括：

37、若所述电源电池的电池电压小于预设浮充电压，则通过所述调压单元基于所述母线电压对所述电源电池进行快速充电；

38、若所述电源电池的电池电压大于或等于预设浮充电压，则通过所述反激单元基于所述母线电压对所述电源电池进行浮充，且停止对所述调压单元以及所述pfc模块进行控制。

39、可选地，所述通过所述电池模块基于所述母线电压进行充电的步骤包括：

40、在将所述运行模式设置为所述市电稳定模式或市电自动电压调节模式的持续时长达到预设延时时长之后，通过所述电池模块基于所述母线电压进行充电。

41、此外，为实现上述目的，本发明还提供一种不间断电源装置，所述装置包括壳体和如上所述的不间断电源电路，所述不间断电源电路设置于所述壳体内。

42、本发明提出的一种不间断电源电路、控制方法及装置，本发明通过设置pfc模块来取代工频变压器，极大地减小了体积和整机重量，降低了运输维护成本，同时，基于pfc模块的功率因数校正能力，在市电稳定模式下，pfc模块的功率全部用于电池模块的充电，能够极大地改善通过市电进行大电流充电时，输入谐波过大的问题；在市电自动电压调节模式下，pfc模块的功率一部分用于电池模块的充电，一部分用于通过逆变模块的avr调节为负载以提供稳定电压，使得能够同时满足电池模块充电以及负载用电需求。