一種不間斷電源的直流母線軟啟動(dòng)電路的制作方法
【專利摘要】一種不間斷電源的直流母線軟啟動(dòng)電路，涉及軟啟動(dòng)電路【技術(shù)領(lǐng)域】，其電路包括場(chǎng)效應(yīng)管驅(qū)動(dòng)電路、晶閘管驅(qū)動(dòng)電路和限流電路，場(chǎng)效應(yīng)管驅(qū)動(dòng)電路包括場(chǎng)效應(yīng)管，晶閘管驅(qū)動(dòng)電路包括晶閘管，場(chǎng)效應(yīng)管受控瞬間導(dǎo)通，場(chǎng)效應(yīng)管驅(qū)動(dòng)電路從電池取電，為晶閘管驅(qū)動(dòng)電路提供驅(qū)動(dòng)電流，則晶閘管導(dǎo)通，晶閘管驅(qū)動(dòng)電路從電池取電，通過限流電路為母線電容充電，達(dá)到軟啟動(dòng)的目的，以上電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、應(yīng)用靈活、適用范圍廣、體積小、成本低、壽命長(zhǎng)和可靠性高。
【專利說明】—種不間斷電源的直流母線軟啟動(dòng)電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及軟啟動(dòng)電路【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種不間斷電源的直流母線軟啟動(dòng)電路。
【背景技術(shù)】
[0002]不間斷電源(UPS)具有優(yōu)異的性能和便捷的維護(hù)功能，在通信、網(wǎng)絡(luò)、工控、金融和軍事等領(lǐng)域日益得到廣泛的應(yīng)用。
[0003]不間斷電源有兩個(gè)輸入源:市電和電池，當(dāng)市電正常的時(shí)候，由市電經(jīng)過UPS給負(fù)載供電，這是市電模式；當(dāng)市電異常的時(shí)候，由電池經(jīng)過UPS給負(fù)載供電，這是電池模式。
[0004]不間斷電源在整流的輸出側(cè)大多采用直流母線電容，由于直流母線電容上的初始電壓為零，在上電開通功率器件的瞬間會(huì)形成很大的瞬間的沖擊電流，特別是大功率不間斷電源，一般采用多個(gè)大容量的電容并聯(lián)，形成的瞬間沖擊電流更大，如此大的沖擊電流往往會(huì)導(dǎo)致輸入熔斷器燒斷，導(dǎo)致不間斷電源設(shè)備不能正常運(yùn)行。為了避免過大的沖擊電流對(duì)設(shè)備造成的損壞，需要通過一定方法來限制這個(gè)沖擊電流，使直流母線電容的電壓緩慢升高，這就是軟啟動(dòng)。
[0005]由于不間斷電源有市電模式和電池模式這兩種模式，因此軟啟動(dòng)也分兩種情況。市電開機(jī)可以通過控制整流器的晶閘管的導(dǎo)通角實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)，在不增加任何成本的情況下實(shí)現(xiàn)市電軟啟動(dòng)，這是一個(gè)很實(shí)用的方法。電池開機(jī)則無法使用這種方法來實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)，現(xiàn)有技術(shù)的幾種直流母線電容軟啟動(dòng)電路如下:
[0006]1、采用功率熱敏電阻電路——如附圖1中的3所示，在直流母線電容的充電回路中串聯(lián)一個(gè)熱敏電阻，利用熱敏電阻的負(fù)溫度熱性，在電路接通瞬間電阻Rl比較大，從而起到限制沖擊電流的作用；當(dāng)熱敏電阻流過較大電流時(shí)，熱敏電阻因發(fā)熱而阻值變小，電路處于正常工作狀態(tài)。但是此方案只能用于小功率場(chǎng)合，不適用于大功率場(chǎng)合。
[0007]2、限流電阻并聯(lián)繼電器電路一如附圖2中的4所示，在直流母線電容的充電回路中串聯(lián)一個(gè)限流電阻，且繼電器和限流電阻并聯(lián)，在電路接通后繼電器處于斷開狀態(tài)，電路通過限流電阻給直流母線電容緩慢充電；充電結(jié)束后繼電器閉合，將限流電阻短接，電路處于正常工作狀態(tài)。但是此方案引入了大功率繼電器，不僅增加了成本，還降低了可靠性。
[0008]3、限流電阻串聯(lián)繼電器電路一如附圖3中的5所示，在電池到直流母線的回路中并聯(lián)一個(gè)限流電路，此限流電路由繼電器和限流電阻串聯(lián)組成，在電路接通后繼電器閉合，電路通過限流電阻給直流母線電容緩慢充電；充電結(jié)束后繼電器斷開，電路處于正常工作狀態(tài)。此方案要優(yōu)于前面兩個(gè)方案，且目前應(yīng)用也比較廣，但是此方案中的繼電器在閉合和斷開瞬間會(huì)產(chǎn)生火花，繼電器的壽命和可靠性比較低，且其體積比較大、成本比較高。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0009]本實(shí)用新型的目的在于避免現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處而提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、應(yīng)用靈活、適用范圍廣、體積小、成本低、壽命長(zhǎng)和可靠性高的不間斷電源的直流母線軟啟動(dòng)電路。
[0010]本實(shí)用新型的目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0011]提供一種不間斷電源的直流母線軟啟動(dòng)電路，接于電池模塊和直流母線電容模塊之間，電池模塊包括電池，直流母線電容模塊包括母線電容，本實(shí)用新型中，包括場(chǎng)效應(yīng)管驅(qū)動(dòng)電路、晶閘管驅(qū)動(dòng)電路和限流電路，所述場(chǎng)效應(yīng)管驅(qū)動(dòng)電路包括場(chǎng)效應(yīng)管，所述晶閘管驅(qū)動(dòng)電路包括晶閘管，所述場(chǎng)效應(yīng)管受控瞬間導(dǎo)通，場(chǎng)效應(yīng)管驅(qū)動(dòng)電路從電池取電，為晶閘管驅(qū)動(dòng)電路提供驅(qū)動(dòng)電流，則晶閘管導(dǎo)通，晶閘管驅(qū)動(dòng)電路從電池取電，通過限流電路為母線電容充電。
[0012]具體的，一種不間斷電源的直流母線軟啟動(dòng)電路，所述電池模塊包括串接的電池BATl和電池開關(guān)Kl，所述電池BATl包括電池的正極BATl+和電池的負(fù)極BAT-;所述直流母線電容模塊包括直流母線正端BUS+、直流母線負(fù)端BUS-和電解電容C2，其特征在于:所述場(chǎng)效應(yīng)管標(biāo)示為Q2，所述場(chǎng)效應(yīng)管驅(qū)動(dòng)電路還包括輕觸開關(guān)K1、電阻R3、電阻R5、電容Cl、穩(wěn)壓二極管D2，所述電阻R5的一端與所述電池的正極BAT+連接，所述電阻R5的另一端與輕觸開關(guān)Kl的一端連接，所述輕觸開關(guān)Kl的另一端與電容Cl的一端連接，所述電容Cl的另一端與直流母線的正端BUS+連接，所述穩(wěn)壓二極管D2與所述電容Cl并聯(lián)，所述電阻R3與所述電容Cl并聯(lián)；
[0013]所述場(chǎng)效應(yīng)管Q2的柵極與所述電容Cl的一端連接，所述場(chǎng)效應(yīng)管Q2的源極與所述電容Cl的另一端連接，所述場(chǎng)效應(yīng)管Q2的漏極與所述電池的正極BAT+連接。
[0014]具體的，所述限流電路包括電阻R4，所述電阻R4接于所述場(chǎng)效應(yīng)管Q2的源極和直流母線正端BUS+之間。
[0015]具體的，所述晶閘管驅(qū)動(dòng)電路接于所述場(chǎng)效應(yīng)管Q2的源極和所述電阻R4之間；
[0016]所述晶閘管標(biāo)示為Ql，所述晶閘管驅(qū)動(dòng)電路還包括電阻Rl、電阻R2，所述晶閘管Ql的陽(yáng)極與所述電池的正極BAT+連接，所述晶閘管Ql的陰極與所述電阻R4的一端連接，所述晶閘管Ql的門極與所述場(chǎng)效應(yīng)管Q2的源極連接，所述電阻R2接于所述晶閘管Ql的門極和陰極之間。
[0017]所述電阻Rl接于所述電池的正極BAT+和所述場(chǎng)效應(yīng)管Q2的漏極之間。
[0018]具體的，所述場(chǎng)效應(yīng)管Q2的源極和所述晶閘管Ql的門極之間接有二極管D1，所述二極管Dl導(dǎo)通時(shí)的電流是從電池流向直流母線。
[0019]本實(shí)用新型的有益效果:本實(shí)用新型的一種不間斷電源的直流母線軟啟動(dòng)電路，接于電池模塊和直流母線電容模塊之間，電池模塊包括電池，直流母線電容模塊包括母線電容，其包括場(chǎng)效應(yīng)管驅(qū)動(dòng)電路、晶閘管驅(qū)動(dòng)電路和限流電路，所述場(chǎng)效應(yīng)管驅(qū)動(dòng)電路包括場(chǎng)效應(yīng)管，所述晶閘管驅(qū)動(dòng)電路包括晶閘管，所述場(chǎng)效應(yīng)管受控瞬間導(dǎo)通，場(chǎng)效應(yīng)管驅(qū)動(dòng)電路從電池取電，為晶閘管驅(qū)動(dòng)電路提供驅(qū)動(dòng)電流，則晶閘管導(dǎo)通，晶閘管驅(qū)動(dòng)電路從電池取電，通過限流電路為母線電容充電，達(dá)到軟啟動(dòng)的目的，以上電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無需額外的CPU偵測(cè)和控制，無需外部電源，可以做成一個(gè)獨(dú)立的軟啟動(dòng)電路模塊，不受CPU資源的限制，應(yīng)用靈活；無需繼電器，不會(huì)產(chǎn)生火花，可以在防爆等敏感場(chǎng)合使用，適用范圍廣；用晶閘管替代現(xiàn)有技術(shù)的繼電器，從而使得電路的體積更小、成本更低，可以減少安裝面積和提高經(jīng)濟(jì)效益；晶閘管相對(duì)于繼電器而言，具有更高的壽命和可靠性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]利用附圖對(duì)實(shí)用新型作進(jìn)一步說明，但附圖中的實(shí)施例不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的任何限制，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)以下附圖獲得其它的附圖。
[0021]圖1是現(xiàn)有技術(shù)的第一種不間斷電源的直流母線軟啟動(dòng)電路示意圖。
[0022]圖2是現(xiàn)有技術(shù)的第二種不間斷電源的直流母線軟啟動(dòng)電路示意圖。
[0023]圖3是現(xiàn)有技術(shù)的第三種不間斷電源的直流母線軟啟動(dòng)電路示意圖。
[0024]圖4是本實(shí)用新型的不間斷電源的直流母線軟啟動(dòng)電路示意圖。
[0025]圖5是本實(shí)用新型的不間斷電源的直流母線軟啟動(dòng)電路與電池模塊和直流母線電容模塊的連接示意圖。
[0026]圖中包括有:
[0027]I——電池模塊；
[0028]2——直流母線電容模塊；
[0029]3—【背景技術(shù)】的第一種不間斷電源的直流母線軟啟動(dòng)電路示意圖；
[0030]4—【背景技術(shù)】的第二種不間斷電源的直流母線軟啟動(dòng)電路示意圖；
[0031]5—【背景技術(shù)】的第三種不間斷電源的直流母線軟啟動(dòng)電路示意圖；
[0032]6—本實(shí)用新型的間斷電源的直流母線軟啟動(dòng)電路示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033]結(jié)合以下實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。
[0034]本實(shí)施例的一種不間斷電源的直流母線軟啟動(dòng)電路如圖4和圖5中的6所示，如圖5所示，接于電池模塊I和直流母線電容模塊2之間，所述電池模塊I包括串接的電池BATl和電池開關(guān)K1，所述電池BATl包括電池的正極BATl+和電池的負(fù)極BAT-;所述直流母線電容模塊2包括直流母線正端BUS+、直流母線負(fù)端BUS-和電解電容C2，本實(shí)施例中，所述場(chǎng)效應(yīng)管標(biāo)示為Q2，所述場(chǎng)效應(yīng)管驅(qū)動(dòng)電路還包括輕觸開關(guān)Kl、電阻R3、電阻R5、電容Cl、穩(wěn)壓二極管D2，所述電阻R5的一端與所述電池的正極BAT+連接，所述電阻R5的另一端與輕觸開關(guān)Kl的一端連接，所述輕觸開關(guān)Kl的另一端與電容Cl的一端連接，所述電容Cl的另一端與直流母線的正端BUS+連接，所述穩(wěn)壓二極管D2與所述電容Cl并聯(lián)，所述電阻R3與所述電容Cl并聯(lián)；
[0035]所述場(chǎng)效應(yīng)管Q2的柵極與所述電容Cl的一端連接，所述場(chǎng)效應(yīng)管Q2的源極與所述電容Cl的另一端連接，所述場(chǎng)效應(yīng)管Q2的漏極與所述電池的正極BAT+連接。
[0036]具體的，所述限流電路包括電阻R4，所述電阻R4接于所述場(chǎng)效應(yīng)管Q2的源極和直流母線正端BUS+之間。
[0037]具體的，所述晶閘管驅(qū)動(dòng)電路接于所述場(chǎng)效應(yīng)管Q2的源極和所述電阻R4之間；
[0038]所述晶閘管標(biāo)示為Ql，所述晶閘管驅(qū)動(dòng)電路還包括電阻Rl、電阻R2，所述晶閘管Ql的陽(yáng)極與所述電池的正極BAT+連接，所述晶閘管Ql的陰極與所述電阻R4的一端連接，所述晶閘管Ql的門極與所述場(chǎng)效應(yīng)管Q2的源極連接，所述電阻R2接于所述晶閘管Ql的門極和陰極之間。
[0039]所述電阻Rl接于所述電池的正極BAT+和所述場(chǎng)效應(yīng)管Q2的漏極之間。
[0040]具體的，所述場(chǎng)效應(yīng)管Q2的源極和所述晶閘管Ql的門極之間接有二極管D1，所述二極管Dl導(dǎo)通時(shí)的電流是從電池流向直流母線。
[0041]其工作原理如下:
[0042]正常情況下場(chǎng)效應(yīng)管Q2和晶閘管Ql都處于截止?fàn)顟B(tài)，二極管Dl的作用是防止母線電壓高于電池電壓時(shí)反灌到電池上。
[0043]當(dāng)按下輕觸開關(guān)Kl后，電池電壓疊加在電阻R5、電容Cl、二極管D1、電阻R2、電阻R4和電容C2上，電阻R2為晶閘管下拉電阻、電阻R5為場(chǎng)效應(yīng)管驅(qū)動(dòng)電阻，電阻R2、電阻R4和電阻R5起限流作用，電容Cl和電容C2上的電壓緩慢上升，當(dāng)電容Cl上的電壓達(dá)到場(chǎng)效應(yīng)管Q2的導(dǎo)通電壓后，場(chǎng)效應(yīng)管Q2開通，穩(wěn)壓二極管D2對(duì)電容Cl兩端電壓起穩(wěn)壓作用，防止電容Cl兩端電壓過高從而擊穿場(chǎng)效應(yīng)管Q2。
[0044]場(chǎng)效應(yīng)管Q2導(dǎo)通后，電池電壓疊加在電阻R1、場(chǎng)效應(yīng)管Q2、二極管Dl、電阻R2、電阻R4和電容C2上，電阻Rl為晶閘管Ql驅(qū)動(dòng)電阻，起限流作用，驅(qū)動(dòng)電流流過電阻Rl、場(chǎng)效應(yīng)管Q2和二極管Dl,晶閘管Ql導(dǎo)通。
[0045]晶閘管Ql導(dǎo)通后，電池電壓疊加在晶閘管Q1、電阻R4和電容C2上，電阻R4起限流作用，電容C2上的電壓緩慢上升，最終接近于電池電壓，從而實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)的目的。
[0046]即使釋放輕觸開關(guān)K1，場(chǎng)效應(yīng)管Q2截止后，晶閘管Ql不會(huì)馬上截止，而是等到軟啟動(dòng)電路充電電流為零或者直流母線電壓高于電池電壓后才會(huì)截止。
[0047]所述BAT+和BUS+包含于但不限于附圖5中所標(biāo)示的電路結(jié)構(gòu)。
[0048]所述的充電回路起于附圖5的電池模塊I的電池的正極BAT+，依次到附圖5的直流母線軟啟動(dòng)電路的BAT+、晶閘管Q1、限流電阻R4、直流母線正端BUS+，然后依次到附圖5的直流母線電容模塊2的正端BUS+、電容C2、直流母線電容模塊2的負(fù)端BUS-，最后終于附圖5的電池模塊I的電池的負(fù)極BAT-。
[0049]本實(shí)施例的一種不間斷電源的直流母線軟啟動(dòng)電路，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無需額外的CPU偵測(cè)和控制，無需外部電源，可以做成一個(gè)獨(dú)立的軟啟動(dòng)電路模塊，不受CPU資源的限制，應(yīng)用靈活；無需繼電器，不會(huì)產(chǎn)生火花，可以在防爆等敏感場(chǎng)合使用，適用范圍廣；用晶閘管替代現(xiàn)有技術(shù)的繼電器，從而使得電路的體積更小、成本更低，可以減少安裝面積和提高經(jīng)濟(jì)效益；晶閘管相對(duì)于繼電器而言，具有更高的壽命和可靠性。
[0050]最后應(yīng)當(dāng)說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而非對(duì)本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作了詳細(xì)地說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的實(shí)質(zhì)和范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種不間斷電源的直流母線軟啟動(dòng)電路，接于電池模塊和直流母線電容模塊之間，電池模塊包括電池，直流母線電容模塊包括母線電容，其特征在于:包括場(chǎng)效應(yīng)管驅(qū)動(dòng)電路、晶閘管驅(qū)動(dòng)電路和限流電路，所述場(chǎng)效應(yīng)管驅(qū)動(dòng)電路包括場(chǎng)效應(yīng)管，所述晶閘管驅(qū)動(dòng)電路包括晶閘管，所述場(chǎng)效應(yīng)管受控瞬間導(dǎo)通，場(chǎng)效應(yīng)管驅(qū)動(dòng)電路從電池取電，為晶閘管驅(qū)動(dòng)電路提供驅(qū)動(dòng)電流，則晶閘管導(dǎo)通，晶閘管驅(qū)動(dòng)電路從電池取電，通過限流電路為母線電容充電。
2.如權(quán)利要求1所述的一種不間斷電源的直流母線軟啟動(dòng)電路，其特征在于:所述電池模塊包括串接的電池BATl和電池開關(guān)K1，所述電池BATl包括電池的正極BATl+和電池的負(fù)極BAT-;所述直流母線電容模塊包括直流母線正端BUS+、直流母線負(fù)端BUS-和電解電容C2，所述場(chǎng)效應(yīng)管標(biāo)示為Q2，所述場(chǎng)效應(yīng)管驅(qū)動(dòng)電路還包括輕觸開關(guān)Kl、電阻R3、電阻R5、電容Cl、穩(wěn)壓二極管D2，所述電阻R5的一端與所述電池的正極BAT+連接，所述電阻R5的另一端與輕觸開關(guān)Kl的一端連接，所述輕觸開關(guān)Kl的另一端與電容Cl的一端連接，所述電容Cl的另一端與直流母線的正端BUS+連接，所述穩(wěn)壓二極管D2與所述電容Cl并聯(lián)，所述電阻R3與所述電容Cl并聯(lián)； 所述場(chǎng)效應(yīng)管Q2的柵極與所述電容Cl的一端連接，所述場(chǎng)效應(yīng)管Q2的源極與所述電容Cl的另一端連接，所述場(chǎng)效應(yīng)管Q2的漏極與所述電池的正極BAT+連接。
3.如權(quán)利要求2所述的一種不間斷電源的直流母線軟啟動(dòng)電路，其特征在于:所述限流電路包括電阻R4，所述電阻R4接于所述場(chǎng)效應(yīng)管Q2的源極和直流母線正端BUS+之間。
4.如權(quán)利要求3所述的一種不間斷電源的直流母線軟啟動(dòng)電路，其特征在于:所述晶閘管驅(qū)動(dòng)電路接于所述場(chǎng)效應(yīng)管Q2的源極和所述電阻R4之間； 所述晶閘管標(biāo)示為Q1，所述晶閘管驅(qū)動(dòng)電路還包括電阻R1、電阻R2，所述晶閘管Ql的陽(yáng)極與所述電池的正極BAT+連接，所述晶閘管Ql的陰極與所述電阻R4的一端連接，所述晶閘管Ql的門極與所述場(chǎng)效應(yīng)管Q2的源極連接，所述電阻R2接于所述晶閘管Ql的門極和陰極之間。
5.如權(quán)利要求4所述的一種不間斷電源的直流母線軟啟動(dòng)電路，其特征在于:所述電阻Rl接于所述電池的正極BAT+和所述場(chǎng)效應(yīng)管Q2的漏極之間。
6.如權(quán)利要求2所述的一種不間斷電源的直流母線軟啟動(dòng)電路，其特征在于:所述場(chǎng)效應(yīng)管Q2的源極和所述晶閘管Ql的門極之間接有二極管Dl，所述二極管Dl導(dǎo)通時(shí)的電流是從電池流向直流母線。
【文檔編號(hào)】H02M1/36GK204216780SQ201420680729
【公開日】2015年3月18日 申請(qǐng)日期:2014年11月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月14日
【發(fā)明者】楊俊杰 申請(qǐng)人:廣東易事特電源股份有限公司