一種ups并機(jī)電流采樣轉(zhuǎn)換控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提出了一種UPS并機(jī)電流采樣轉(zhuǎn)換控制系統(tǒng)，其包括輸出電流采樣電路、并機(jī)電流信號(hào)控制電路、轉(zhuǎn)換電路以及DSP控制電路，所述轉(zhuǎn)換電路的輸入端與輸出電流采樣電路和并機(jī)電流信號(hào)控制電路相連，輸出端與DSP控制電路相連，以將正、負(fù)輸出電流采樣信號(hào)（I_+、I_-）和正、負(fù)并機(jī)電流信號(hào)（IBUS_I+、IBUS_I-）轉(zhuǎn)換成電流采樣信號(hào)（IOP_POB）和并機(jī)用電流環(huán)流控制信號(hào)（IOP_ERR）并送入DSP控制電路。本方案的電流采樣裝置共用一個(gè)繞組完成單機(jī)和并機(jī)電流采樣，既可以用于并機(jī)模式，也可以用于單機(jī)模式的輸出電流采樣。單機(jī)模式下并機(jī)部分的電路不會(huì)工作，且不會(huì)影響單機(jī)模式的電路采樣，電路結(jié)構(gòu)控制方式簡單，且外圍電路較少，值得推廣。
【專利說明】一種UPS并機(jī)電流采樣轉(zhuǎn)換控制系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型專利涉及電力電子設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種用于UPS并機(jī)的并機(jī)電流采樣轉(zhuǎn)換控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]UPS (Uninterruptible Power System)不間斷電源作為一種提高供電可靠性和供電質(zhì)量的電力設(shè)備，可以始終向負(fù)載提供穩(wěn)壓、穩(wěn)頻的高質(zhì)量電源，同時(shí)抑制電網(wǎng)的尖峰、浪涌、噪聲、以及補(bǔ)償電壓凹陷等電源干擾負(fù)載的影響，對(duì)于UPS用戶而言，多臺(tái)UPS模塊并聯(lián)向負(fù)載供電，可以極大的提高電源的穩(wěn)定性和可靠性，也可以構(gòu)成更大功率的供電系統(tǒng)，擴(kuò)容方便、易于維護(hù)等。
[0003]UPS(或逆變器)由于輸出的是正弦交流電，并聯(lián)運(yùn)行需要考慮幅值、頻率和相位的因素，要能很好的進(jìn)行并行輸出并減小環(huán)流，它的采樣控制方式就顯得及其重要，其中的并機(jī)電流采樣控制方式就特別重要。有些并機(jī)電流采樣需要在電流互感器二次側(cè)設(shè)置兩組采樣電阻，對(duì)環(huán)流控制信號(hào)單獨(dú)控制，然后再到并機(jī)板上對(duì)信號(hào)進(jìn)一步處理，增加了電路的復(fù)雜性和調(diào)試難度，也增大了電路出故障的幾率。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型旨在提出一種全新的解決方案，適用于并機(jī)UPS (或逆變器)的電流采樣裝置、工作方法及轉(zhuǎn)換控制系統(tǒng)。
[0005]本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案包括:
[0006]一種UPS并機(jī)電流采樣轉(zhuǎn)換控制系統(tǒng)，與一臺(tái)或者多臺(tái)UPS相連，該系統(tǒng)包括輸出電流采樣電路、并機(jī)電流信號(hào)控制電路、轉(zhuǎn)換電路以及DSP控制電路，其中輸出電流采樣電路包括電流互感器，所述電流互感器的一次測(cè)與輸出L線相連而其二次側(cè)與轉(zhuǎn)換電路的第一輸入端相連，所述并機(jī)電流信號(hào)控制電路包括繼電器及繼電器控制電路，所述并機(jī)電流信號(hào)控制電路的信號(hào)輸出端與轉(zhuǎn)換電路的第二輸入端相連，所述轉(zhuǎn)換電路的輸出端與DSP控制電路相連，以將輸出電流米樣電路輸出的正、負(fù)輸出電流米樣信號(hào)(1_+、1_-)和并機(jī)電流信號(hào)控制電路送過來的正、負(fù)并機(jī)電流信號(hào)(IBUS_I+、IBUS_1-)轉(zhuǎn)換成電流采樣信號(hào)(Ι0Ρ_Ρ0Β)和并機(jī)用電流環(huán)流控制信號(hào)(10P_ERR)并送入DSP控制電路。
[0007]作為以上技術(shù)方案的一種改進(jìn)，所述轉(zhuǎn)換電路包括與正輸出電流米樣信號(hào)(1_+)輸入端和正并機(jī)電流信號(hào)(IBUS_I+)輸入端相連的第一反相比例放大電路,所述第一反相比例放大電路后端依次連接有第一分壓電路以及第一電壓跟隨器，所述轉(zhuǎn)換電路還包括與負(fù)輸出電流米樣信號(hào)(1_-)輸入端和負(fù)并機(jī)電流信號(hào)(IBUS_I_)輸入端相連的第二反相比例放大電路，所述第二反相比例放大電路后端依次連接有第三反相比例放大電路、第二分壓電路以及第二電壓跟隨器，其中所述第三反相比例放大電路前端還與負(fù)輸出電流采樣信號(hào)(1_-)輸入端和負(fù)并機(jī)電流信號(hào)(IBUS_I_)輸入端相連。
[0008]作為以上技術(shù)方案的一種改進(jìn)，所述電流采樣信號(hào)(Ι0Ρ_Ρ0Β)為以1.5VDC為中心變化的電壓信號(hào)，所述并機(jī)用電流環(huán)流控制信號(hào)(IOP_ERR)在UPS單機(jī)使用時(shí)為1.5VDC的無信號(hào)電平，在UPS并機(jī)使用時(shí)為以1.5VDC為中心變化的電壓信號(hào)，
[0009]作為以上技術(shù)方案的一種改進(jìn)，所述第一、第二和第三反相比例放大電路均采用運(yùn)算放大器構(gòu)成。
[0010]作為以上技術(shù)方案的一種改進(jìn)，所述轉(zhuǎn)換電路還包括高頻濾波電路以及共模、差模濾波電路。
[0011]作為以上技術(shù)方案的一種改進(jìn)，所述分壓電路為3.0VDC上拉電壓分壓電路。
[0012]由上可見，本實(shí)用新型所提出系統(tǒng)采用了一種全新的UPS并機(jī)電流采樣轉(zhuǎn)換控制方式，它共用一個(gè)繞組，可以同時(shí)完成單機(jī)輸出電流米樣轉(zhuǎn)換和并機(jī)電流米樣轉(zhuǎn)換。本實(shí)用新型的系統(tǒng)包括電流互感器和采樣電阻組成的輸出電流采樣電路，繼電器和繼電器控制電路組成的并機(jī)電流信號(hào)控制電路，以及由鉗位二極管、運(yùn)放、濾波電感以及相應(yīng)的RC濾波電路、高頻濾波電路、共模、差模濾波電路、電壓跟隨、比例運(yùn)算電路等構(gòu)成的轉(zhuǎn)換電路。其中，所述電流互感器和采樣電阻對(duì)UPS的輸出電流進(jìn)行采樣并將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，所述繼電器對(duì)并機(jī)電流信號(hào)的輸入進(jìn)行控制，所述鉗位二極管是將二極管一端的電壓鉗位至二極管的另一側(cè)用于保護(hù)后面的電路不被過壓擊穿，所述部分運(yùn)放及其外圍電路形成反相比例電路，另外一部分運(yùn)放則形成電壓跟隨器，所述濾波電路主要由電感、電容、電阻兩兩組合或單獨(dú)使用來達(dá)到濾波效果。
[0013]本實(shí)用新型的有益效果在于:
[0014]本實(shí)用新型的電流采樣裝置共用一個(gè)繞組，共用一個(gè)采樣電路完成單機(jī)和并機(jī)電流采樣，既可以用于并機(jī)模式，也可以用于單機(jī)模式的輸出電流采樣。單機(jī)模式下并機(jī)部分的電路不會(huì)工作，且不會(huì)影響單機(jī)模式的電路采樣，電路結(jié)構(gòu)控制方式簡單，且外圍電路較少。此外，本實(shí)用新型利用運(yùn)放和外圍電容電阻組合一個(gè)反向比例運(yùn)算電路，獨(dú)立出一個(gè)環(huán)流控制信號(hào)，電路結(jié)構(gòu)簡單，采樣一致性好。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]為了使本實(shí)用新型所解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅適用于解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。在本實(shí)用新型所附的附圖中:
[0016]圖1為本實(shí)用新型工作原理框圖；
[0017]圖2為本實(shí)用新型的輸出電流采樣電路原理圖；
[0018]圖3為本實(shí)用新型的并機(jī)電流信號(hào)控制電路原理圖；
[0019]圖4為本實(shí)用新型的轉(zhuǎn)換電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]本實(shí)用新型提供一種UPS并機(jī)電流采樣轉(zhuǎn)換控制系統(tǒng)，如圖1所示，其包括輸出電流采樣電路、并機(jī)電流信號(hào)控制電路、轉(zhuǎn)換電路以及DSP控制電路。輸出電流采樣電路包括電流互感器CTl和采樣電阻Rl，并機(jī)電流信號(hào)控制電路包括繼電器RYl及繼電器控制電路，其中電流互感器CTl的一次側(cè)接在輸出L線上，二次側(cè)接在轉(zhuǎn)換電路的輸入端，并機(jī)電流信號(hào)通過繼電器RYl也接入到轉(zhuǎn)換電路中，轉(zhuǎn)換電路產(chǎn)生輸出電流采樣信號(hào)和并機(jī)用電流環(huán)流控制信號(hào)到DSP控制電路中。
[0021]如圖2所示，在輸出電流采樣電路中，輸出電流在電流互感器CTl 二次側(cè)輸出一個(gè)經(jīng)過隔離的輸出電流采樣信號(hào)，電阻Rl將電流信號(hào)變?yōu)殡妷盒盘?hào)，并可以調(diào)節(jié)輸出電壓的幅值，C2、C3用來濾除共模干擾，Cl用來濾除差模干擾。
[0022]如圖3所示，并機(jī)電流信號(hào)控制電路包括繼電器RYl及繼電器控制電路，其中，H_BUS_AB信號(hào)通過電阻R23、R24分成一個(gè)合適的電壓來驅(qū)動(dòng)三極管Q1，以此來控制繼電器RYl的開通和關(guān)斷，D4用于給繼電器RYl的線圈電感續(xù)流，保護(hù)Ql不被關(guān)斷時(shí)繼電器RYl線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電壓擊穿，L3、L4、C12、C13濾除輸入信號(hào)ISS_BUS_I+、ISS_BUS_I_上的共模干擾。單機(jī)使用時(shí)，H_BUS_AB信號(hào)一直出低電平，繼電器RYl不動(dòng)作，并機(jī)時(shí)H_BUS_AB信號(hào)出高電平，繼電器3、4腳和5、6腳吸合，并機(jī)電流信號(hào)IBUS_I+和IBUS_I_送入到轉(zhuǎn)換電路中。
[0023]如圖3所示，根據(jù)本實(shí)用新型的轉(zhuǎn)換電路，用于將輸出電流采樣電路輸出的輸出電流采樣信號(hào)和經(jīng)過繼電器RYl的送過來的并機(jī)電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成送入DSP控制電路的電流采樣信號(hào)和并機(jī)用電流環(huán)流控制信號(hào)。當(dāng)UPS單機(jī)使用時(shí)控制繼電器RYl開路，此時(shí)正輸出電流信號(hào)1_+經(jīng)過運(yùn)放UlA(第一反相比例放大電路)的反相比例放大、3.0VDC上拉電壓分壓(第一 分壓電路)和UlB電壓跟隨(第一電壓跟隨器)改善其輸出特性之后Ι0Ρ_Ρ0Β輸出一個(gè)以1.5VDC為中心變化的電壓信號(hào)(電流米樣信號(hào))；由于1_-經(jīng)過運(yùn)放UlC(第二反相比例放大電路)的反相比例放大，R6、R7、R9、RlO阻值的匹配，UIC的8腳輸出電壓和I_-的符號(hào)相反，大小相等，所以當(dāng)電阻RH、R12設(shè)為相同值時(shí)，UlD的13腳輸入電壓為零，故經(jīng)過運(yùn)放UlD(第三反相比例放大電路)的反相比例放大、3.0VDC上拉電壓分壓(第二分壓電路)和U2A電壓跟隨(第二電壓跟隨器)改善其輸出特性之后，D10P_ERR是一個(gè)1.5VDC的無信號(hào)電平(并機(jī)用電流環(huán)流控制信號(hào))。當(dāng)UPS并機(jī)使用時(shí)控制繼電器吸合，此時(shí)IBUS_I+和IBUS_1-不為零，UlA的電路由反相比例放大電路變?yōu)橛?_+和IBUS_I+信號(hào)的反相求和電路，3.0VDC上拉電壓分壓和UlB電壓跟隨器電路部分參數(shù)不變化，Ι0Ρ_Ρ0Β仍然輸出一個(gè)以1.5VDC為中心變化的電壓信號(hào)；由于1__經(jīng)過運(yùn)放UlC的反相比例放大，R6、R7、R9、R10阻值的匹配，UIC的8腳輸出電壓和1__的符號(hào)相反，大小相等，所以當(dāng)R11、R12設(shè)為相同值時(shí)，UlD的13腳輸入電壓只為IBUS_1-經(jīng)過反相比例放大的電壓，再經(jīng)過一系列處理(經(jīng)第三反相比例放大電路、第二分壓電路和第二電壓跟隨器)，此時(shí)10P_ERR是一個(gè)以1.5VDC為中心變化的電壓信號(hào)。
[0024]從上述的方案可以看出，輸出電流經(jīng)過電流互感器隔離采樣后送入到轉(zhuǎn)換電路中，通過轉(zhuǎn)換電路可以同時(shí)完成輸出電流檢測(cè)和并機(jī)環(huán)流檢測(cè)，當(dāng)進(jìn)行并機(jī)時(shí)控制繼電器吸合，并機(jī)信號(hào)送入到轉(zhuǎn)換電路中，經(jīng)過轉(zhuǎn)換電路之后送入到控制DSP中。整個(gè)過程與強(qiáng)電隔離，并機(jī)信號(hào)只有當(dāng)繼電器吸合才會(huì)參與到控制中，系統(tǒng)安全可靠。
[0025]在具體實(shí)施中，為了安全準(zhǔn)確的采樣輸出電流，Rl要采用無感精密電阻，且要保證所承受的最大功率在額定的功率范圍內(nèi)，電阻的阻值選取一般為在最大電流時(shí)使輸出的電壓不超過3VDC。C2、C3濾共模電容為了控制漏電流在人體可承受的安全范圍內(nèi)，不宜過大，一般米用IONF的安規(guī)電容，Cl差模電容則根據(jù)EMC需要選用大小合適的金屬膜電容。
[0026]在具體實(shí)施中，為了使繼電器RYl能夠正常工作，三極管Ql的I腳(驅(qū)動(dòng)腳)處的電壓和流過的電流都應(yīng)該在合適的范圍內(nèi)，電壓被R23、R24分壓后應(yīng)不小于Ql的基極-發(fā)射極壓降(一般為0.7V)，根據(jù)三極管驅(qū)動(dòng)腳承受的最大電流、三極管放大倍數(shù)和繼電器正常工作時(shí)流過的電流，選取R23、R24的最大、最小值在一定的范圍內(nèi)，一般為2~IOK的電阻。D5選取快速(快恢復(fù))二極管，L3、L4、C12、C13濾除小信號(hào)中的共模干擾，L3、L4 一般選取微亨級(jí)別的電感(如56UH)，C12、C13 一般選取納法級(jí)別(如IOnF)比較合適。
[0027]在具體實(shí)施中，為了使10P_P0B、10P_ERR能夠輸出一個(gè)可以被控制DSP識(shí)別的信號(hào)和改善控制效果，以下元器件應(yīng)特別選取，L1、L2 —般為微亨級(jí)別的電感(如56UH)，C5、C8、Cll，一般選取幾百PF至2NF左右，根據(jù)調(diào)試具體調(diào)試效果選取，C7、C10為濾電源3VDC的高頻干擾，一般為UF級(jí)別的電容，C4、C6、C9為濾波電容，一般比較小，以幾十個(gè)PF為宜，R4 與 R5 之和等于 R13, R6 與 R7 之和等于 R9, R8、R9、R11、R12、R13 相等，R15、R16、R20、R21相等，R17、R22 一般不宜過大，用I~IOK電阻，由于電流互感器次級(jí)電流較小，故以上的電容、電阻、電感可以用較小的封裝(06031/10W)即可滿足功率要求。其中，單機(jī)時(shí)，
[0028]
【權(quán)利要求】
1.一種UPS并機(jī)電流采樣轉(zhuǎn)換控制系統(tǒng)，與一臺(tái)或者多臺(tái)UPS相連，其特征在于，包括輸出電流采樣電路、并機(jī)電流信號(hào)控制電路、轉(zhuǎn)換電路以及DSP控制電路，其中輸出電流采樣電路包括電流互感器，所述電流互感器的一次測(cè)與輸出L線相連而其二次側(cè)與轉(zhuǎn)換電路的第一輸入端相連，所述并機(jī)電流信號(hào)控制電路包括繼電器及繼電器控制電路，所述并機(jī)電流信號(hào)控制電路的信號(hào)輸出端與轉(zhuǎn)換電路的第二輸入端相連，所述轉(zhuǎn)換電路的輸出端與DSP控制電路相連，以將輸出電流采樣電路輸出的正、負(fù)輸出電流采樣信號(hào)(1_+、1__)和并機(jī)電流信號(hào)控制電路送過來的正、負(fù)并機(jī)電流信號(hào)(IBUS_I+、IBUS_1-)轉(zhuǎn)換成電流采樣信號(hào)(IOP_POB)和并機(jī)用電流環(huán)流控制信號(hào)(IOP_ERR)并送入DSP控制電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的UPS并機(jī)電流采樣轉(zhuǎn)換控制系統(tǒng)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)換電路包括與正輸出電流采樣信號(hào)(1_+)輸入端和正并機(jī)電流信號(hào)(IBUS_I+)輸入端相連的第一反相比例放大電路，所述第一反相比例放大電路后端依次連接有第一分壓電路以及第一電壓跟隨器，所述轉(zhuǎn)換電路還包括與負(fù)輸出電流采樣信號(hào)(1__)輸入端和負(fù)并機(jī)電流信號(hào)(IBUS_1-)輸入端相連的第二反相比例放大電路，所述第二反相比例放大電路后端依次連接有第三反相比例放大電路、第二分壓電路以及第二電壓跟隨器，其中所述第三反相比例放大電路前端還與負(fù)輸出電流米樣信號(hào)(1_-)輸入端和負(fù)并機(jī)電流信號(hào)(IBUS_I_)輸入端相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的UPS并機(jī)電流采樣轉(zhuǎn)換控制系統(tǒng)，其特征在于，所述電流采樣信號(hào)(IOP_POB)為以1.5VDC為中心變化的電壓信號(hào)，所述并機(jī)用電流環(huán)流控制信號(hào)(IOP_ERR)在UPS單機(jī)使用時(shí)為1.5VDC的無信號(hào)電平，在UPS并機(jī)使用時(shí)為以1.5VDC為中心變化的電壓信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的UPS并機(jī)電流采樣轉(zhuǎn)換控制系統(tǒng)，其特征在于，所述第一反相比例放大電路、第二反相比例放大電路和第三反相比例放大電路均采用運(yùn)算放大器構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的UPS并機(jī)電流采樣轉(zhuǎn)換控制系統(tǒng)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)換電路還包括高頻濾波電路以及共模、差模濾波電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的UPS并機(jī)電流采樣轉(zhuǎn)換控制系統(tǒng)，其特征在于，所述第一、第二分壓電路為3.0VDC 上拉電壓分壓電路。
【文檔編號(hào)】H02J9/04GK203761123SQ201420013881
【公開日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2014年1月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月9日
【發(fā)明者】王軍, 陳恒留 申請(qǐng)人:深圳晶福源科技股份有限公司