一种ups电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种UPS电路，尤其涉及一种能够防止电弧损伤的UPS电路。
【背景技术】
[0002]UPS (Uninterruptible Power System,不间断电源)是一种含有储能装置的交流电源。主要利用电池等储能装置在停电时向负载提供不间断的电力供应。当市电输入正常时，UPS将市电稳压后供应给负载使用(市电模式)，当市电中断(事故停电)时，UPS立即利用储能装置的电能向负载继续供应交流电(电池模式)，使负载维持正常工作并保护负载软、硬件不受损坏。
[0003]UPS的一种常用电路结构如图1所示，具有从市电接收AC电能的L线输入端I/P-L、N线输入端I/P-N，以及向负载提供AC电能的L线输出端0/P_L、N线输出端0/Ρ-Ν。其中L线和N线的输入端一侧分别具有安全继电器SlL和S1N，用于控制该输入端是否从市电接收AC电能。L线和N线的输出端一侧分别具有主继电器S2L和S2N，用于控制向输出端0/P-L、0/Ρ-Ν提供电能的装置是市电还是UPS中的电池B。
[0004]如图1所示，为工作在市电模式下的UPS的电路图，其中安全继电器SlL和SlN中的端子b连接到端子a，主继电器S2L和S2N中的端子b连接到端子a。这时，市电提供的AC电能通过安全继电器SlL和SlN和主继电器S2L和S2N直接从输出端0/P-L和0/Ρ-Ν输出到负载。另外，与此同时，市电提供的AC电能还被提供给电池充电器，以对电池B进行充电。如图1所示，该电池充电器包括二极管D12、变压器TX2、开关管M10、电容器C2以及由二极管D9、D10、D11、D14构成的整流桥。市电提供的AC电能经过安全继电器SlL和SlN(其中端子b连接到端子a)、充电器继电器S3L和S3N后被提供给电池充电器，该电池充电器将AC电能转换为适于对电池B充电的电压以对其进行充电。
[0005]当市电中断时，UPS工作在电池模式下，此时的UPS电路如图2所示。其中安全继电器SlL和SlN的端子b被切换为与悬空的端子c相连(即，安全继电器SlL和SlN被断开)，从而断开UPS与市电的连接。充电器继电器S3L和S3N的端子b被切换为与悬空的端子a相连(S卩，充电器继电器S3L和S3N被断开)，从而断开市电对充电器的供电，停止对电池B充电。主继电器S2L和S2N的端子b被切换为与端子c相连，从而使负载从由市电供电切换为由电池B供电。
[0006]电池B对负载的供电过程如图2所示。电池B输出的直流电首先被DC-DC转换器(包括开关管M5，M6, M7, M8，变压器TXl和整流桥Dl，D2, D3, D4)变成含有高频谐波的直流电压波形，再经过滤波电感L1、滤波电容器Cl后，变成如图3所示的直流波形，该电压也即UPS中的直流总线电压DC BUS (也就是Cl两端的电压)。该直流电再经过由开关管M1、M2、M3、M4组成的全桥逆变器后，被转换成正弦波交流电，然后经由主继电器的端子c和端子b被提供到输出端0/P-L、0/Ρ-Ν,进而对负载进行供电。
[0007]上述DC-DC转换器(直流-直流转换器)是一种基于全桥架构的DC-DC转换器，该DC-DC转换器与滤波电感L1、滤波电容器Cl和全桥逆变器(包括开关管M1、M2、M3、M4)一同构成了电池供电模块，UPS中的电池通过该电池供电模块向输出端0/P-L、0/P-N供电。
[0008]另外需要说明的是，在电池模式下，UPS中的电池B在供电过程中需要充电器中的部分元件的配合才能够完成。如图2所示，当由二极管D1、D2、D3、D4构成的整流桥输出的DC BUS电压上升至如图3所示的波峰位置处时，由于电容Cl的存在，无法将DC BUS电压(也就是Cl两端的电压)拉低至零点。
[0009]因此，如图2所示，还需要设置一个二极管D15，其一端连接到电容器Cl的正极侧，另一端连接到充电器中的变压器TX2的原边。当DC BUS电压上升至波峰位置处时，向开关管MlO的栅极输入控制电压，使开关管MlO以PffM(Pulse Width Modulat1n，脉冲宽度调制)方式工作。
[0010]当开关管MlO导通时，电容器Cl正极侧的电流经由二极管D15、变压器TX2的原边、开关管MlO后，流入大地G。由于电容Cl、全桥逆变器与充电器共用一个地G，因此相当于二极管D15、变压器TX2的原边、开关管MlO串联后并联于电容Cl，从而在电容Cl的两极之间形成完整的放电路径。
[0011]由于开关管MlO以PffM方式工作，上述放电路径间歇性地形成，因此可逐渐使电容Cl两端的DC BUS电压拉低至零点，形成如图3所示的波形。在电压被拉低至零点后，通过控制开关管MlO的栅极电压使其关断，这时DC BUS电压重新开始沿图3所示波形上升。当上升至波峰时，再次使开关管MlO以PffM方式工作。
[0012]在这个过程中，在DC BUS电压从零点上升至波峰位置处之前，DC-DC转换器处于工作状态，以促使DC BUS电压上升。在DC BUS电压从波峰位置处下降到零点的过程中，若负载较大，可将DC-DC转换器设置为处于工作状态，以防止DC BUS电压被过快地拉低到零点。若负载较小，则可以将DC-DC转换器设置为处于非工作状态(即，使开关管M5，M6, M7, M8截止)。现有技术中，已存在多种可以实现这种反馈控制的方法，本领域技术人员可以根据需要而灵活地选择，在此不再赘述。
[0013]采用上述拓扑结构的UPS能够采用简单的电路方便地实现市电模式和电池模式的切换。然而，在实际应用中发现，这种拓扑结构的UPS，其充电器非常容易受到主继电器S2L或S2N的电弧的损坏。
【发明内容】
[0014]因此，本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种UPS电路，能够防止电弧对充电器的损坏。
[0015]本发明提供了一种UPS电路，包括:
[0016]电池⑶；
[0017]电池供电模块，包括直流-直流转换器、第一电容(Cl)和全桥逆变器，所述电池供电模块用于接收所述电池提供的直流电，并使所述直流电经过所述直流-直流转换器、所述第一电容和所述全桥逆变器被转换成交流电后输出，所述电池供电模块连接到第一地(Gl)；
[0018]第一继电器(S2L，S2N)，连接到市电、所述电池供电模块的输出端和所述UPS电路的输出端，当所述第一继电器处于第一状态时，所述UPS电路的输出端连接到市电，当所述第一继电器处于第二状态时，所述UPS电路的输出端连接到所述电池供电模块的输出端；
[0019]充电器，连接到与所述第一地(Gl)不同的第二地(G)，用于对所述电池进行充电，包括变压器(TX2)、开关管(MlO)、第二电容器(C2)和全桥整流器，其中所述变压器(TX2)的原边与所述开关管(MlO)串联后，再与所述第二电容器(C2)并联；
[0020]第二继电器(S3L，S3N)，连接到市电、所述电池供电模块中的所述全桥逆变器的输出端、以及所述充电器，当所述第二继电器处于第一状态时，使所述充电器连接到市电以从市电接收电能，该电能经过所述充电器中的所述全桥整流器、所述第二电容器(C2)后，被提供给所述变压器(TX2)的原边，之后经由所述变压器(TX2)的副边输出到所述电池，当所述第二继电器处于第二状态时，使所述充电器从所述全桥逆变器接收电能。
[0021]根据本发明提供的UPS电路，其中，当所述第二继电器(S3L，S3N)处于第二状态时，所述充电器通过所述第二继电器(S3L，S3N)直接连接到所述全桥逆变器的输出端。
[0022]根据本发明提供的UPS电路，其中，其中所述第二继电器(S3L，S3N)连接到市电与所述第一继电器(S2L，S2N)之间。
[0023]根据本发明提供的UPS电路，其中当所述UPS电路处于市电模式时，所述第一继电器(S2L，S2N)处于第一状态，所述第二继电器(S3L，S3N)处于第一状态，当所述UPS电路处于电池模式时，所述第一继电器处于第二状态，所述第二继电器处于第二状态。
[0024]根据本发明提供的UPS电路，其中所述电池供电模块中的所述第一电容连接到第一地(Gl) ο
[0025]根据本发明提供的UPS电路，其中所述充电器中的所述开关管(MlO)连接到第二地￠)。
[0026]根据本发明提供的UPS电路，还包括第三继电器(S1L，SlN)，用于控制所述UPS电路是否从市电接收电能。
[0027]根据本发明提供的UPS电路，其中所述第一继电器包括L线第一继电器(S2L)和N线第一继电器(S2N)，所述