CN103051042A - 一种直流不间断电源 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电源技术领域，涉及一种直流不间断电源，包括AC/DC变换模块、控制模块、电源监测模块、二次电池和直流降压电池充电电路、一个超级电容器和直流升压供电电路，超级电容器并联在AC/DC变换模块的输出端，直流升压供电电路用于将二次电池的输出升压后对负载供电，所述的控制模块根据电源监测模块输入的有关交流供电的状态参数判断是否有稳定的交流输入，若判断存在交流输入，则切断直流升压供电电路与二次电池之间的连接；若判断不存在稳定的交流输入，则将直流升压供电电路连接到二次电池，利用二次电池对负载供电。本发明具有能耗少、效率高，能够延长二次电池使用寿命的优点。
Description
技术领域
本发明属于电源技术领域，涉及一种不间断电源，适用于通过开关电源从电网取电的电子设备。
背景技术
目前，UPS备用电源经常用在防止计算机类的需要直流供电的电子设备在停电或电源不稳定造成的影响，普通的在线式UPS的逆变电路由于需要一直工作，功耗大，而且逆变成交流电的正弦波形，也需要很大的能效损耗。因此，出现了直流不间断电源。例如CN200410013808.X提供了一种实时在线式不间断直流电源，它包括：AC/DC变换模块，二次电池，充电单元和CPU监控单元。该专利在AC/DC变换模块和二次电池的输出电路上分别串接两个二极管。前一个二极管导通则由AC/DC转换模块向负载供电，后一个二极管导通则由二次电池向负载供电，从而实现不间断电源的零切换。但该专利提供的不间断直流电源，将二次电池的输出端直接连接到为负载供电的母线上，这样的连接方式，存在下面的三个问题：
（1）要么只能以较低的输出电压为用电设备供电，限制了输出端的用电设备的适用范围，对于需要较高电压供电的用电设备，如果不进行改造或者在配置电源适配器，则无法连接使用；要么需要多级电池串联的二次电池，这样成本高而且不易于设备维护，同时二次电池的电压随着储存电量变化不能实现稳定输出，而充电电流也需要有升压模块才能实现完全充电。
（2）在该专利的技术方案里，市电的电压波动必须得到非常有效的控制，二次电池的电压需要始终保持在相对低的状态，否则市电的波动直接会造成电池的反复放电(之后还得充电)，影响电池寿命，而这种状态下一旦切换到电池供电，电池的电压必然低于市电供电的电压，实际上是给用电设备造成电压波动。
（3）该专利实现的是二次电池的供电与市电供电自动切换，但这种供电方式，一旦市电电压波动反复电池放电，就要经常给电池充电，造成能源浪费，降低不间断电源的功效。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的上述不足，提供一种能耗少、效率高，能够延长二次电池使用寿命的直流不间断电源。为此本发明采用如下的技术方案：
一种直流不间断电源，包括AC/DC变换模块、控制模块、电源监测模块、二次电池和直流降压电池充电电路，其中，
所述的AC/DC变换模块，用于在有交流电输入时候，将交流电源变换成直流电源对负载供电；
所述的控制模块，用于根据电源监测模块输入的有关二次电池的状态参数控制直流降压电池充电电路对二次电池进行充电；
所述的直流不间断电源还包括一个超级电容器和直流升压供电电路，所述的超级电容器并联在AC/DC变换模块的输出端，所述的直流升压供电电路用于将二次电池的输出升压后对负载供电，所述的控制模块根据电源监测模块输入的有关交流供电的状态参数判断是否有稳定的交流输入，若判断存在交流输入，则切断直流升压供电电路与二次电池之间的连接；若判断不存在稳定的交流输入，则将直流升压供电电路连接到二次电池，利用二次电池对负载供电。
所述的AC/DC变换模块最好为整流桥电路。
本发明利用直流电和直流通过整流桥还是直流，不影响使用开关电源的用电器电源电路工作的特点，并且使用超级电容并联到直流供电电路的输出端，从而不需要任何控制电路切换控制就让超级电容能够实时稳压和随时供电，这样确保了采用简单元件即可保障整体不间断电源的在线实时稳压和供电。同时，也利用了整流桥直流不能回流到交流端的特点，使的不需要一般不间断电源所必须使用的切换开关，来切断或者开通与交流市电的连接。
附图说明：
图1本发明的直流不间断电源的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行说明。
参见图1，本发明的直流不间断电源，包括AC/DC变换模块（本实施例采用图中所示的整流桥电路作为AC/DC变换模块，在具体应用中，还可以采用其他的变换电路）、控制模块、电源监测模块、二次电池、直流降压电池充电电路，直流升压电池供电电路和超级电容器。本发明的超级电容器并联在负载侧，直流升压供电电路用于在无交流输入时，将二次电池输出的电压升压后对负载供电。
本实施例的直流不间断电源的工作原理如下：首先市电通过整流桥变成直流电向用电设备供电。在接入市电的交流测设置有电源监测模块，电源监测模块用于监测市电供电状态，其输出被送入控制模块。本实施例还包括直流降压电池充电电路，直流升压电池供电电路和超级电容器；市电监测模块、直流降压电池充电电路、直流升压电池供电电路和超级电容器都和控制模块相连接，其中市电监测模块向控制模块发送市电状态信息，控制模块还采集超级电容的自身电容量状态信息，控制模块控制直流降压电池充电电路、直流升压电池供电电路的工作状态。直流电输出端直接耦合使用开关电源的用电设备的交流电源接口（不分正负）。
市电正常时市电监测模块监测市电状态，并发送给控制模块，此时控制模块切断直流升压电池供电电路与二次电池的连接，使直流升压电池供电电路不工作，从而使市电的交流电经过整流桥之后直接向用电设备供电，同时给并联在输出端的超级电容器充电让其保持和市电整理后的直流同样的电压状态，当然如果市电波动也会引起超级电容器的放电，以达到缓冲市电波动的目的，超级电容器的电能由于整流桥的隔离不会传递到市电电网，控制模块根据二次电池电量控制直流降压电池充电电路是否与整流桥的直流输出端相连，如果二次电池需要充电则连接上并为二次电池充电，如果二次电池不需要充电，则断开连接，处于待机状态；当市电突然短时间断电或电压大幅波动时，引起整流桥输出的直流电压下降，此时超级电容器就成为电源为负载供电，市电监测模块将市电的变化情况信息传递给控制模块，控制模块根据市电的变化，如果市电短暂停电立刻恢复，或者出现很短时间的电压过低后立刻恢复，控制模块不启动直流升压电池供电电路，如果市电相对较长时间不能正常供电超出了超级电容临时供电的能力，控制模块启动直流升压电池供电电路，使其与输出直流电流耦合，直流升压电池供电电路利用电池的电能升压输出与市电经过整理桥后的直流电压一样的直流电供给负载，达到长时间给负载供电的目的，直至市电监测模块监测到市电恢复正常并把信息发送给控制模块后，控制模块切断直流升压电池供电电路与二次电池的连接，并控制直流降压电池充电电路与整流桥的输出端相连，向电池充电，电池充满后，控制电路断开直流降压电池充电电路与与整流桥的输出端的连接，整个系统恢复到市电整流后直流直接供给用电设备开关电源的工作状态。
本发明提出的是一种基于高压直流供电和超级电容供电的直流在线式UPS，并且本直流在线式UPS的二次电池升压电路不一直工作，以保证节省能耗，由并联的超级电容器来起到在线效果，由二次电池和升 压电路共同实现长效的备用供电。直流电经过整流桥依然是直流电，直流电经过整流桥上的损耗不大于交流电经过整流桥的损耗，所以本发明的直流UPS的输出端不用区分正负极，可直接供给任何使用开关电源供电的电子设备（开关电源与外界市电相连的首选是整流桥），这种设计的最直接优势在于能耗少，效率高。平时除了根据电池情况间歇给二次电池充电外，仅需极少的能耗供给控制电路和交流监测电路。本发明利用超级电容和直流升压电池供电电路的优势互补的特点，超级电容能够起到稳压和弥补短瞬的电网供电波动造成的电池升压电路频繁启动的麻烦和能耗，只有在电网断电达到一定时间之后才启动直流升压电池供电电路供电，来实现较为长效的备用电源功能，本发明最大限度的做到了备用电源的无缝接入和低功耗，使备用电源能做到在线时更节能，启用时更持久（同样容量的电池，做正弦波转换效率就低了，频繁启动电池也会降低容量，所以本发明的二次电池作为备用电源使用时效率高，性能维持更好），二次电池的备用电源设备也会更耐用。
Claims (2)
1.一种直流不间断电源，包括AC/DC变换模块、控制模块、电源监测模块、二次电池和直流降压电池充电电路，其中，
所述的AC/DC变换模块，用于在有交流电输入时候，将交流电源变换成直流电源对负载供电；
所述的控制模块，用于根据电源监测模块输入的有关二次电池的状态参数控制直流降压电池充电电路对二次电池进行充电；
其特征在于，
所述的直流不间断电源还包括一个超级电容器和直流升压供电电路，所述的超级电容器并联在AC/DC变换模块的输出端，所述的直流升压供电电路用于将二次电池的输出升压后对负载供电，所述的控制模块根据电源监测模块输入的有关交流供电的状态参数判断是否有稳定的交流输入，若判断存在交流输入，则切断直流升压供电电路与二次电池之间的连接；若判断不存在稳定的交流输入，则将直流升压供电电路连接到二次电池，利用二次电池对负载供电。
2.根据权利要求1所述的直流不间断电源，其特征在于，所述的AC/DC变换模块为整流桥电路。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20130417 |