專利名稱：不間斷電源系統(tǒng)市電恢復(fù)自啟動裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及交流不間斷電源系統(tǒng)，尤其涉及一種用于市電恢復(fù)正常時不間斷電源系統(tǒng)(UPS，Uninterruptible Power System)自啟動的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在計算機網(wǎng)絡(luò)及電信網(wǎng)絡(luò)迅猛發(fā)展的推動下，對智能型的UPS的需求也迅速增加。當(dāng)UPS在運行過程中因市電輸送出現(xiàn)故障或因其他原因中斷時，UPS的蓄電池組立即承擔(dān)起向逆變器供電的工作，隨著工作時間的延長，蓄電池組的端電壓將逐漸下降，當(dāng)該端電壓下降到電池電壓過低閥值時，為防止蓄電池組因過度放電而損壞，UPS將通過電池電壓過低保護(hù)電路將逆變器置于關(guān)機狀態(tài)。為降低人力資源成本，UPS電源在自保護(hù)關(guān)機后一旦市電恢復(fù)應(yīng)能重新自啟動，而不需要人為的操作。
目前常用的自啟動裝置，主要用于電機的自啟動，通過大量的繼電器和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器對功率回路進(jìn)行控制，電路復(fù)雜，體積大，且主要用于電機的自啟動，電機啟動采用的是交流接觸器，而UPS需要直流蓄電池組或?qū)⒔涣麟娫凑魈幚砗蠛碗姵夭⒙?lián)一起作為輔助電源的備份供電單元，故現(xiàn)有技術(shù)中的自啟動裝置不適用于UPS。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的自啟動裝置電路復(fù)雜、體積大、且不適合UPS自啟動的缺點，提供一種自啟動裝置，使得UPS因市電不正常在電池工作模式下放電過低自保護(hù)關(guān)機后遇到市電恢復(fù)能自啟動。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明構(gòu)造了一種不間斷電源系統(tǒng)市電恢復(fù)自啟動裝置，包括輔助電源控制單元、UPS控制單元、電池供電單元，其特征在于，還包括市電恢復(fù)檢測單元、啟動單元，所述電池供電單元在UPS電池工作模式下向所述啟動單元和所述輔助電源控制單元供電，所述輔助電源控制單元建立穩(wěn)定的輔助電源和回饋電源，并將回饋電源回送至所述啟動單元，所述UPS控制單元通過所述輔助電源控制單元控制整個UPS；UPS因所述電池供電單元電壓下降自保護(hù)關(guān)機后，一旦市電恢復(fù)，所述市電恢復(fù)檢測單元接收市電恢復(fù)信號，并通過光耦隔離將其轉(zhuǎn)換成低壓方波信號，輸入所述啟動單元；所述啟動單元接收該市電恢復(fù)低壓方波信號，并將其轉(zhuǎn)換成一瞬間脈沖信號輸入所述輔助電源控制單元，建立輔助電源。
本發(fā)明利用UPS在電池工作模式下放電過低自保護(hù)關(guān)機后，啟動單元的上電閉合面板開關(guān)一直閉合，電池電壓仍然加在啟動單元主回路上的有利條件，同時解決原啟動回路由于其中電容的電壓充滿而不能導(dǎo)通的問題，當(dāng)市電恢復(fù)時，通過另一個回路建立起UPS的輔助電源，以簡單的電路組合實現(xiàn)了UPS市電恢復(fù)后的自啟動，從而克服了現(xiàn)有技術(shù)中存在的自啟動裝置電路復(fù)雜、且不適合UPS自啟動的缺點。


圖1是本發(fā)明所述UPS市電恢復(fù)自啟動裝置結(jié)構(gòu)圖。
圖2是本發(fā)明所述UPS市電恢復(fù)自啟動裝置電路圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。
圖1是本發(fā)明所述UPS市電恢復(fù)自啟動裝置結(jié)構(gòu)圖，所述UPS市電恢復(fù)自啟動裝置，包括輔助電源控制單元103、UPS控制單元104、電池供電單元105，其特征在于，還包括市電恢復(fù)檢測單元101、啟動單元102，所述電池供電單元105在UPS電池工作模式下向所述啟動單元102和所述輔助電源控制單元103供電，所述輔助電源控制單元103建立穩(wěn)定的輔助電源和回饋電源，并將回饋電源回送至所述啟動單元102，所述UPS控制單元104通過所述輔助電源控制單元103控制整個UPS；UPS電源因所述電池供電單元105電壓下降自保護(hù)關(guān)機后，一旦市電恢復(fù)，所述市電恢復(fù)檢測單元101接收市電恢復(fù)信號，并通過光耦隔離將其轉(zhuǎn)換成低壓方波信號，輸入所述啟動單元102；所述啟動單元102接收該市電恢復(fù)低壓方波信號，并將其轉(zhuǎn)換成一瞬間脈沖信號輸入所述輔助電源控制單元103，建立輔助電源。
UPS在市電不正常時采用電池工作模式，電池供電單元105放電過低自保護(hù)關(guān)機后，啟動單元102中的上電閉合面板開關(guān)一直閉合，電池電壓還加在啟動單元102的主回路上，本發(fā)明同時解決了原啟動回路由于其中電容的電壓充滿而不能導(dǎo)通的問題，經(jīng)另一條通路建立起UPS輔助電源，UPS根據(jù)UPS控制單元104關(guān)機前的存儲信息重新開始工作。
圖2是本發(fā)明所述UPS市電恢復(fù)自啟動裝置電路圖。當(dāng)市電不正常時，UPS處于電池工作模式下，電池供電單元105通過啟動單元102向輔助電源控制單元103供電，所述啟動單元102包括上電閉合面板開關(guān)S1、電阻R4、電阻RS、電阻R6、電阻R7、電阻R8、電阻R9、電阻R10、電阻R11、電阻R12、電阻R13、電阻R14、電容C2、電容C3、二極管VD2、二極管VD3、二極管VD4、NPN型三極管VT1和PNP型三極管VT2，所述上電閉合面板開關(guān)S1一端接所述電池供電單元105，另一端接所述電阻R4和所述電阻R8，所述電阻R8的另一端與所述電阻R13的一端相連，所述電阻R13的另一端同時連接所述電阻R9、所述電阻R14和所述三極管VT2的發(fā)射極，并通過二極管VD6的陰極與所述輔助電源控制單元103的回饋電源相連，所述電阻R14的另一端接地，所述電阻R9的另一端連接所述三極管VT2的基極，并通過所述電阻R11與所述三極管VT1的集電極連接，所述三極管VT2的集電極連接所述輔助電源控制單元103，所述電阻R10和所述電阻R12串聯(lián)，所述電阻R10的另一端通過所述二極管VD5與所述輔助電源控制單元103連接；所述電阻R4與所述光耦D1、所述電阻RS的一端連接，并通過所述電容C1、所述二極管VD2連接所述三極管VT1的基極，所述二極管VD2同時連接電阻R6，所述電阻R5、所述電阻R6、所述電阻R12和所述三極管VT1的發(fā)射極并聯(lián)接地；所述光耦D1還通過所述電容C2、所述二極管VD3連接所述三極管VT1的基極，所述電阻R7一端連接所述電容C2，另一端連接所述二極管VD3的陽極并接地，所述二極管VD3的陰極連接所述電容C2的另一極板。
電池供電單元105通過啟動單元102向輔助電源控制單元103供電的路徑有兩個，一路通過電阻R4、電容C1、二極管VD2給三極管VT1的基極一脈沖信號，三極管VT1導(dǎo)通，從而使得三極管VT2也導(dǎo)通，建立起輔助電源，同時，通過自繞組產(chǎn)生回饋電源106，另一路在輔助電源建立起來并正常工作后通過電阻R10把回饋電源電壓加到三極管VT2的E極。當(dāng)電容C1充電完成時，電池供電單元105不能再通過原啟動回路向啟動單元102供電，而由回饋電源106代替它通過電阻R10和二極管VD5給啟動單元102供電，使得輔助電源控制單元103獲得供電。其中，電阻R4、電阻R5、電阻R6和電容C1的選擇要滿足三極管VT1工作電壓范圍的要求，電阻R5、電阻R6為電容C1的放電回路電阻，電阻R4、電阻R5、電阻R6的取值根據(jù)UPS蓄電池的電壓來選取，如果用R表示電阻R5、R6的并聯(lián)阻值，即R=R5×R6R5×R6,]]>Vbat表示電池電壓，則有RR+R4·Vbat≥(1+0.7)V,]]>電容C1取值為47uF到200uF，因此，若選擇電池電壓為274VDC，則可取電阻R4＝240k，電阻R5＝4.7k，電阻R6＝22k，電解電容C1＝100uF/35V，即C1的容量取100uF，額定電壓為35V；同樣，電阻R8、電阻R13和電阻R14的選擇要滿足三極管VT2工作電壓范圍的要求，即有R14R8+R13+R14·Vbat≥18V,]]>因此，實際操作中可取電阻R8＝24k，電阻R13＝10k，電阻R14＝8.2k；電阻R7、電容C2的選擇也要滿足VT1工作電壓范圍的要求，設(shè)R0為三個電阻R7、R5、R6并聯(lián)后的阻值，Vbat表示電池電壓，則有R0R0+R4·Vbat≥(1+0.7)V,]]>電容C2取值為47uF到200uF，實踐中，取電阻R7＝68k，電解電容C2＝100uF/35V，即C2的容量取100uF，額定電壓為35V。
隨著UPS蓄電池組工作時間的延長，蓄電池組的端電壓將逐漸下降，當(dāng)該端電壓下降到電池電壓過低閥值時，為防止蓄電池組因過度放電而損壞，UPS將通過電池電壓過低保護(hù)電路自動關(guān)機，在UPS控制單元104向輔助電源控制單元103發(fā)出自保護(hù)關(guān)機信號后，輔助電源關(guān)斷脈沖而將整個UPS電源系統(tǒng)關(guān)閉，關(guān)機后啟動單元102中的上電閉合面板開關(guān)S1仍然閉合，但由于電容C1已在關(guān)機前充電完成，且其兩極板間電壓不能隨著UPS關(guān)機而下降，當(dāng)市電恢復(fù)時，電源不能再通過原啟動路徑經(jīng)啟動單元102向輔助電源控制單元103供電。此時，市電正半波電壓使得市電恢復(fù)檢測單元101的光耦D1導(dǎo)通，通過電阻R4、光耦D1、電容C2、二極管VD3給三極管VT1的基極一脈沖信號，從而使得輔助電源控制單元103獲得電源供電，系統(tǒng)重新啟動。所述市電恢復(fù)檢測單元101除包括光耦D1外還包括電阻R1、電阻R2、電阻R3和二極管VD1，所述電阻R1、電阻R2、電阻R3依次串聯(lián)，所述電阻R1的另一端接電源，所述電阻R3的另一端接所述二極管VD1的陰極，所述二極管VD1的陽極接地，所述光耦D1原邊發(fā)光二極管的陽極和陰極分別接所述二極管VD1的陰極和陽極。電阻R1、電阻R2和電阻R3的選擇要滿足光耦D1的工作電流范圍的要求，若用Uin表示最低市電輸入工作電壓，則有UinR1+R2+R3≥1mA,]]>實際操作中，取電阻R1＝51k，電阻R2＝51k，電阻R3＝51k，二極管VD1為防接反二極管。
本發(fā)明所述UPS市電恢復(fù)自啟動裝置通過1個光耦，4個二極管、2個電容、2個三極管及若干電阻的組合，不僅實現(xiàn)了市電恢復(fù)自啟動功能，還實現(xiàn)了關(guān)機控制等功能，控制電路簡單，功能齊全。
權(quán)利要求
1.一種不間斷電源系統(tǒng)市電恢復(fù)自啟動裝置，包括輔助電源控制單元(103)、UPS控制單元(104)、電池供電單元(105)，其特征在于，還包括市電恢復(fù)檢測單元(101)、啟動單元(102)，所述電池供電單元(105)在UPS電池工作模式下向所述啟動單元(102)和所述輔助電源控制單元(103)供電，所述輔助電源控制單元(103)建立穩(wěn)定的輔助電源和回饋電源，并將回饋電源回送至所述啟動單元(102)，所述UPS控制單元(104)通過所述輔助電源控制單元(103)控制整個UPS；UPS電源因所述電池供電單元(105)電壓下降自保護(hù)關(guān)機后，一旦市電恢復(fù)，所述市電恢復(fù)檢測單元(101)接收市電恢復(fù)信號，并通過光耦隔離將其轉(zhuǎn)換成低壓方波信號，輸入所述啟動單元(102)；所述啟動單元(102)接收該市電恢復(fù)低壓方波信號，并將其轉(zhuǎn)換成一瞬間脈沖信號輸入所述輔助電源控制單元(103)，建立輔助電源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不間斷電源系統(tǒng)市電恢復(fù)自啟動裝置，其特征在于，所述市電恢復(fù)檢測單元(101)包括電阻R1、電阻R2、電阻R3、二極管VD1和光耦D1，所述電阻R1、電阻R2、電阻R3依次串聯(lián)，所述電阻R1的另一端接電源，所述電阻R3的另一端接所述二極管VD1的陰極，所述二極管VD1的陽極接地，所述光耦D1的原邊發(fā)光二極管陽極和陰極分別接所述二極管VD1的陰極和陽極。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的不間斷電源系統(tǒng)市電恢復(fù)自啟動裝置，其特征在于，電阻R1、電阻R2和電阻R3的選擇要滿足光耦D1的工作電流范圍的要求，即UinR1+R2+R3≥1mA,]]>其中，Uin表示最低市電輸入工作電壓，所述二極管VD1為防接反二極管。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的不間斷電源系統(tǒng)市電恢復(fù)自啟動裝置，其特征在于，所述電阻R1＝51k所述電阻R2＝51k，所述電阻R3＝51k。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不間斷電源系統(tǒng)市電恢復(fù)自啟動裝置，其特征在于，所述啟動單元(102)包括上電閉合面板開關(guān)S1、電阻R4、電阻R5、電阻R6、電阻R7、電阻R8、電阻R9、電阻R10、電阻R11、電阻R12、電阻R13、電阻R14、電容C2、電容C3、二極管VD2、二極管VD3、二極管VD4、三極管VT1和三極管VT2，所述上電閉合面板開關(guān)S1，一端接所述電池供電單元(105)，另一端接所述電阻R4和所述電阻R8，所述電阻R8的另一端與所述電阻R13的一端相連，所述電阻R13的另一端同時連接所述電阻R9、所述電阻R14和所述三極管VT2的發(fā)射極，并通過二極管VD6的陰極與所述輔助電源控制單元(103)的回饋電源相連，所述電阻R14的另一端接地，所述電阻R9的另一端連接所述三極管VT2的基極，并通過所述電阻R11與所述三極管VT1的集電極連接，所述三極管VT2的集電極連接所述輔助電源控制單元(103)，所述電阻R10和所述電阻R12串聯(lián)，所述電阻R10的另一端通過所述二極管VD5與所述輔助電源控制單元(103)連接；所述電阻R4與所述光耦D1原邊發(fā)光二極管、所述電阻R5的一端連接，并通過所述電容C1、所述二極管VD2連接所述三極管VT1的基極，所述二極管VD2同時連接電阻R6，所述電阻R5、所述電阻R6、所述電阻R12和所述三極管VT1的發(fā)射極并聯(lián)接地；所述光耦D1的原邊發(fā)光二極管還通過所述電容C2、所述二極管VD3連接所述三極管VT1的基極，所述電阻R7一端連接所述電容C2，另一端連接所述二極管VD3的陽極并接地，所述二極管VD3的陰極連接所述電容C2的另一極板。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的不間斷電源系統(tǒng)市電恢復(fù)自啟動裝置，其特征在于，所述三極管VT1為NPN型，所述三極管VT2為PNP型，所述電阻R4、電阻R5、電阻R6和電容C1的選擇要滿足所述三極管VT1工作電壓范圍的要求，即RR+R4·Vbat≥0.7V,]]>其中，R表示電阻R5、R6的并聯(lián)阻值，即R=R5×R6R5+R6,]]>Vbat為電池電壓，所述電容C1取值范圍為47uF～200uF；所述電阻R8、電阻R13和電阻R14的選擇要滿足所述三極管VT2工作電壓范圍的要求，即R14R8+R13+R14·Vbat≥18V;]]>所述電容C2取值為47uF到200uF，所述電阻R7的選擇也要滿足所述三極管VT1工作電壓范圍的要求，即R0R0+R4·Vbat≥(1+0.7)V,]]>其中，Vbat為電池電壓，電阻R0為所述電阻R7、電阻R5、電阻R6三個電阻并聯(lián)后的阻值。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的不間斷電源系統(tǒng)市電恢復(fù)自啟動裝置，其特征在于，所述電池電壓Vbat為274VDC，所述電阻R4＝240k，所述電阻R5＝4.7k，所述電阻R6＝22k，所述電容C1容量取100uF，額定電壓為35V；所述電阻R8＝24k，所述電阻R13＝10k，所述電阻R14＝8.2k；所述電阻R7＝68k，所述電容C2容量取100uF，額定電壓為35V。
全文摘要
本發(fā)明公開了交流不間斷電源系統(tǒng)領(lǐng)域的一種不間斷電源系統(tǒng)市電恢復(fù)自啟動裝置，包括市電恢復(fù)檢測單元(101)、啟動單元(102)、輔助電源控制單元(103)、UPS控制單元(104)、電池供電單元(105)，利用UPS在電池工作模式下放電過低自保護(hù)關(guān)機后，啟動單元(102)的上電閉合面板開關(guān)一直閉合的有利條件，同時解決原啟動回路由于其中電容的電壓充滿而不能導(dǎo)通的問題，當(dāng)市電恢復(fù)時，通過另一條回路建立起UPS輔助電源，克服了現(xiàn)有技術(shù)中存在的自啟動裝置電路復(fù)雜、體積大且不適合UPS自啟動的缺點，以簡單的電路組合實現(xiàn)了UPS市電恢復(fù)后的自啟動。
文檔編號H02J9/00GK1567671SQ03132109
公開日2005年1月19日 申請日期2003年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月24日
發(fā)明者黎學(xué)偉 申請人:中興通訊股份有限公司