一種不間斷電源的制作方法

本實用新型涉及電力設備技術領域，具體而言，涉及一種不間斷電源。

背景技術：

UPS(Uninterruptible Power System，不間斷電源)，是一種含有儲能裝置，以逆變器為主要組成部分的恒壓恒頻的不間斷電源。當外源電壓輸入正常時，UPS將外源電壓穩壓后供應給負載使用，此時的UPS就是一臺穩壓器，同時它還向機內電池充電；當外源電壓中斷(事故停電)時，UPS立即將機內電池的電能，通過逆變轉換的方法向負載繼續供應額定電壓，從而實現了對于負載的不間斷供電。UPS電源同樣在風力發電機控制系統中起到至關重要的作用，其保證了風力發電機在運行過程中遭遇突然斷電等情況時可以正常停機。

目前，為了保證外源電壓掉電時，能夠更長時間的向負載供電，以使負載能夠正常的使用，因此大多數的負載均要求UPS電源具有更高的電量存儲特性。而事實上，要保證風力發電機在遭遇斷電或者低穿的情況下能夠正常停機所需要的電容量是比較小的，當前的UPS電源的電容量遠超出風力發電機停機所需，因此造成了UPS電源利用效率的低下，變相的造成成本的提高。

因此，一種能夠適用于風力發電機控制系統，且成本更低的UPS電源成為目前亟待解決的問題。

技術實現要素：

有鑒于此，本實用新型實施例的目的在于提供一種UPS電源，能夠根據風力發電機的實際所需，提高UPS電源的利用效率，降低成本。

本實用新型實施例提供了一種不間斷電源，包括：整流器、蓄電池以及電壓切換電路；

所述電壓切換電路包括兩路輸入端口；

其中一路輸入端口與所述整流器的電壓輸出端口連接；

另一路輸入端口連接所述蓄電池；

所述整流器的電壓輸出端口還與所述蓄電池連接，用于為所述蓄電池充電；

所述電壓切換電路的電壓輸出端口用于連接負載。

在本實用新型各個實施方式中，優選地，所述電壓切換電路包括：

第一整流二極管D1、第二整流二極管D2以及限流電阻R1；

其中，所述第二整流二極管D2與所述限流電阻R1串聯后，與所述第一整流二極管D1并聯；

所述第一整流二極管D1的負極和所述第二整流二極管D2的負極相連，并作為所述電壓切換電路的輸出端口；

所述第一整流二極管的正極作為所述電壓切換電路的一路輸入端口；

所述限流電阻遠離所述第二整流二極管D2的一端，作為所述電壓切換電路的另一路輸入端口；

所述蓄電池的正極與所述第二整流二極管D2的正極連接，負極接地。

在本實用新型各個實施方式中，優選地，所述蓄電池與所述限流電阻R1之間還連接有第一受控開關電路；

所述第一受控開關電路用于在所述蓄電池過充電時，斷開所述蓄電池與所述整流器的連接；

和/或，

所述蓄電池與所述第二整流二極管D2之間，還設置有第二受控開關電路；

所述第二受控開關電路用于在所述蓄電池過放電時，斷開所述蓄電池與所述負載的連接。

在本實用新型各個實施方式中，優選地，所述第一受控開關電路包括：

過充電保護繼電器K1以及第一采樣電路；

其中，所述過充電保護繼電器K1的一端與所述蓄電池的正極連接，另一端與所述限流電阻R1連接；

所述第一采樣電路的一端連接在所述限流電阻R1和過充電保護繼電器K1之間，另一端接地；

所述第一采樣電路還設置有第一信息采集端口；

所述第一信息采集端口以及所述過充電保護繼電器K1均與外源控制器連接。

在本實用新型各個實施方式中，優選地，所述第一采樣電路包括：

串聯的第一分壓電阻R2以及第一采樣電阻R3；

所述第一分壓電阻R2遠離所述第一采樣電阻R3的一端連接在所述限流電阻R1和過充電保護繼電器K1之間；

所述第一采樣電阻R3遠離所述第一分壓電阻R2的一端接地；

所述第一采樣電阻R3還并聯有第一濾波電容C1。

在本實用新型各個實施方式中，優選地，所述第二受控開關電路包括：

過放電保護繼電器K2以及第二采樣電路；

其中，所述過放電保護繼電器K2的一端與所述蓄電池的正極連接，另一端與所述第二整流二極管D2的正極連接；

所述第二采樣電路的一端連接在所述第二整流二極管D2和過放電保護繼電器K2之間，另一端接地；

所述第二采樣電路還設置有第二信息采集端；

所述第二信息采集端口以及所述放電保護繼電器K2均用于和外源控制器連接。

在本實用新型各個實施方式中，優選地，所述第二采樣電路包括：

串聯的第二分壓電阻R4以及第二采樣電阻R5；

所述第二分壓電阻R4遠離所述第二采樣電阻R5的一端連接在所述第二整流二極管D2和過放電保護繼電器K2之間；

所述第二采樣電阻R5遠離所述第二分壓電阻R4的一端接地；

所述第二采樣電阻R5還并聯有第二濾波電容C2。

在本實用新型各個實施方式中，優選地，還包括：電池檢測電路；

所述電池檢測電路包括：電池檢測繼電器K3以及限流電阻R6；

所述電池檢測繼電器K3與所述限流電阻R6串聯，且其遠離所述限流電阻R6的一端與所述第二整流二極管D2的正極連接；

所述限流電阻R6遠離所述電池檢測繼電器K3的一端接地；

所述電池檢測繼電器還用于和外源控制器連接。

在本實用新型各個實施方式中，優選地，所述整流器包括：三相整流橋；

所述三相整流橋包括正極以及負極兩路輸出；

其中，所述三相整流橋的正極輸出端連接所述第一整流二極管D1的正極以及所述限流電阻R1；

所述三相整流橋的負極輸出端接地；

所述三相整流橋的正極輸出端和負極輸出端之間還連接有第三濾波電容C3；

和/或，所述限流電阻R1和所述蓄電池之間還設置有第三整流二極管D3。

在本實用新型各個實施方式中，優選地，還包括外殼；

所述整流器、蓄電池、以及電壓切換電路均開放式布設在所述外殼內。

本實用新型實施例所提供的不間斷電源，包括了整流器、蓄電池以及電壓切換電路，整流器的電壓輸入端口和外接電源連接，輸出端口與電壓切換電路的一路輸入端口連接，同時還與蓄電池連接，當外接電源正常供電的時候，通過外接電源為負載供電，同時，還為蓄電池進行充電；當外接電源掉電的時候，電壓切換電路將供電的設備由外接電源切換至蓄電池，通過蓄電池為負載進行供電，當負載為風力發電機的時候，風力發電機可以利用蓄電池提供的電壓完成后續的停機工作。這種不間斷電源，本身的結構簡單，節省了制造成本，且蓄電池的容量可以根據風力發電機在進行停機的時候所需要的電量進行具體的設定，因此蓄電池中的電能能夠被充分的利用，提高了UPS電源的利用效率，降低成本。

為使本實用新型的上述目的、特征和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合所附附圖，作詳細說明如下。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應當理解，以下附圖僅示出了本實用新型的某些實施例，因此不應被看作是對范圍的限定，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他相關的附圖。

圖1示出了本實用新型實施例所提供的一種不間斷電源的結構示意圖；

圖2示出了本實用新型實施例所提供的另一種不間斷電源的結構示意圖。

圖示說明：

整流器10、蓄電池20、電壓切換電路30、第一受控開關電路40、第二受控開關電路50、第一采樣電路60、第二采樣電路70、電池檢測電路80、三相整流橋90。

具體實施方式

為使本實用新型實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本實用新型實施例中附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本實用新型實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設計。因此，以下對在附圖中提供的本實用新型的實施例的詳細描述并非旨在限制要求保護的本實用新型的范圍，而是僅僅表示本實用新型的選定實施例。基于本實用新型的實施例，本領域技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

目前UPS電源大多數都是通用型的標準產品，普遍要求UPS電源的電容量足夠大，以保證在外接電源掉電的時候，UPS電源能夠為負載供給足夠的電能，使得負載能夠在外接電源掉電過程中正常的使用。而由于風力發電機在遭遇斷電或者低穿情況下，正常停機所需要的電量是很小的，傳統的UPS電源所能夠提供的電量極大的超出正常所需，導致UPS電源利用率低，變相的造成成本的提高；同時，為了用電安全，目前的UPS電源均是模塊化設計，集成度高，后期一旦發生故障，往往需要更換整個產品，維護成本較高。基于此，本申請提供的一種不間斷電源，能夠在滿足使用需求的情況下提高UPS電源的利用效率，降低成本。

需要注意的是，在本實用新型的描述中，術語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。此外，術語“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

另外，在本實用新型的描述中，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本實用新型中的具體含義。

參見圖1所示，本實用新型實施例提供一種不間斷電源，包括：整流器10、蓄電池20以及電壓切換電路30；

所述電壓切換電路30的包括兩路輸入端口；

其中一路輸入端口與所述整流器10的電壓輸出端口連接；

另一路輸入端口連接所述蓄電池20；

所述整流器10的電壓輸出端口還與所述蓄電池20連接，用于為所述蓄電池20充電；

所述電壓切換電路30的電壓輸出端口用于連接負載。

在具體實現的時候，整流器10用于將外接電源所輸入的電壓進行整流。而外接電源的電壓通常都不會和負載的額定電壓相同，因此為了能夠使得輸入到負載的電壓為其額定電壓，外接電源通常在輸入到整流器之前經過變壓處理。一般需要先經過變壓器的變壓。例如，如果外接電源為690V的交流定，經過變壓器與三相整流橋之后，轉化為110V直流電源供負載使用。同時，為了方便對整個負載的用電控制，增加用電可靠性，并方便對UPS電源的檢查維修，和對風機用電的控制，在三相變壓器遠離整流器的一端還可以安裝斷路器。

電壓切換電路30用于實現外接電源供電和蓄電池供電的無縫切換。當有外接電源供電的時候，電壓切換電路30將整流器與負載接通；當外接電源掉電的時候，電壓切換電路30將蓄電池以及負載接通，通過蓄電池為負載供電。而風力發電機作為負載，則可以依靠蓄電池所提供的電壓進行停機。

本實用新型實施例所提供的不間斷電源，包括了整流器、蓄電池以及電壓切換電路，整流器的電壓輸入端口和外接電源連接，輸出端口與電壓切換電路的一路輸入端口連接，同時還與蓄電池連接，當外接電源正常供電的時候，通過外接電源為負載供電，同時，還為蓄電池進行充電；當外接電源掉電的時候，電壓切換電路將供電的設備由外接電源切換至蓄電池，通過蓄電池為負載進行供電，當負載為風力發電機的時候，風力發電機可以利用蓄電池提供的電壓完成后續的停機工作。這種不間斷電源，本身的結構簡單，節省了制造成本，且蓄電池的容量可以根據風力發電機在進行停機的時候所需要的電量進行具體的設定，因此蓄電池中的電能能夠被充分的利用，提高了UPS電源的利用效率，降低成本。

參見圖2所示，本實用新型實施例所提供的不間斷電源中，電壓切換電路包括：

第一整流二極管D1、第二整流二極管D2以及限流電阻R1；

其中，所述第二整流二極管D2與所述限流電阻R1串聯后，與所述第一整流二極管D1并聯；

所述第一整流二極管D1的負極和所述第二整流二極管D2的負極相連，并作為所述電壓切換電路的輸出端口；

所述第一整流二極管的正極作為所述電壓切換電路的一路輸入端口；

所述限流電阻遠離所述第二整流二極管D2的一端，作為所述電壓切換電路的另一路輸入端口；

所述蓄電池的正極與所述第二整流二極管D2的正極連接，負極接地。

在具體實現的時候，第一整流二極管D1和第二整流二極管D2實質上是構成了一個半橋。只有穿過第一整流二極管D1或者第二整流二極管D2上的電流足夠大(大于某一個限定)，才能夠正常的由二極管的正極被傳導到二極管的負極。當有外接電源供電的時候，由于施加在第一整流二極管D1所在的支路的電壓，和施加在第二整流二極管D2所在的支路的電壓是相等的，而由于第二整流二極管D2是和限流電阻R1串聯的，同時，在第二整流二極管D2所在的支路中還連接了蓄電池，蓄電池在充電過程當中會消耗大量的電能，導致能夠到達第二整流二極管D2的電流是非常小的，過小的電流無法穿過第二整流二極管D2，最終使得外接電源的電流穿過第一整流二極管D1為負載進行供電。

而外接電源一旦掉電，穿過第一整流二極管D1上的電流消失，同時穿過限流電阻R1的電流也消失，此時，蓄電池由于的電壓瞬間被釋放出來，通過第二整流二極管D2，為負載進行供電，最終，實現了外接電源和蓄電池供電之間的無縫切換。

參見圖2所示，本實用新型實施例還提供另外一種不間斷電源，在上述幾個實施例的基礎上，所述蓄電池與所述限流電阻R1之間還連接有第一受控開關電路40；

所述第一受控開關電路40用于在所述蓄電池20過充電時，斷開所述蓄電池20與所述整流器10的連接；

和/或，

所述蓄電池20與所述第二整流二極管D2之間，還設置有第二受控開關電路50；

所述第二受控開關電路用50于在所述蓄電池20過放電時，斷開所述蓄電池20與所述負載的連接。

在具體實現的時候，第一受控開關電路40連接在蓄電池和限流電阻R1之間，當外接電源向蓄電池充電的時候，第一受控開關電路40處于接通狀態；同時，第一受控開關電路40還能夠采集蓄電池的充電電壓信號，并將該充電電壓信號發送至外源的控制器；外源控制器可以根據該充電電壓信號判斷蓄電池的電壓是否達到預設的第一閾值(上限閾值)，如果是，則控制第一受控開關電路斷開，從而使得蓄電池與外源電源之間的連接斷開，防止蓄電池被過度充電造成損壞。

第二受控開關電路50連接在蓄電池和第二整流二極管D2之間，當外接電源掉電的時候，第二受控開關電路50處于接通狀態，蓄電池為負載進行供電。同時，第二受控開關電路50還能夠采集蓄電池的放電電壓信號，并將該放電電壓信號發送至外源的控制器；外源額控制器能夠根據該放電電壓信號判斷蓄電池的電壓是否達到預設的第二閾值(下限閾值)，如果是，則控制第二受控開關電路斷開，從而使得蓄電池與負載之間的連接斷開，防止蓄電池由于過度放電而損壞。

具體地，參見圖2所示，所述第一受控開關電路40包括：

過充電保護繼電器K1以及第一采樣電路60；

其中，所述過充電保護繼電器K1的一端與所述蓄電池20的正極連接，另一端與所述限流電阻R1連接；

所述第一采樣電路50的一端連接在所述限流電阻R1和過充電保護繼電器K1之間，另一端接地；

所述第一采樣電路還設置有第一信息采集端口A；

所述第一信息采集端口A以及所述過充電保護繼電器K1均與外源的控制器連接。

在具體實現的時候，過充電保護繼電器K1安裝在限流電阻R1和蓄電池之間，第一采樣電路60的一端連接在限流電阻R1和過充電保護繼電器之間，另一端接地，當外接電源正常工作的時候，過充電保護繼電器K1處于吸合狀態，此時第一采樣電路60能夠采集蓄電池20的電壓值，并將該電壓值以電信號形式傳遞給與其連接的外源的控制器。控制器能夠根據該電信號判斷蓄電池20的電壓是否達到預設的上限閾值，如果達到，則控制與其連接的過充電保護繼電器K1斷開，使得蓄電池從充電回路中斷開，從而避免蓄電池由于過充電而損壞。

具體地，所述第一采樣電路60包括：

串聯的第一分壓電阻R2以及第一采樣電阻R3；

所述第一分壓電阻R2遠離所述第一采樣電阻R3的一端連接在所述限流電阻R1和過充電保護繼電器K1之間；

所述第一采樣電阻R3遠離所述第一分壓電阻R2的一端接地；

所述第一采樣電阻R3還并聯有第一濾波電容C1。

在具體實現的時候，控制器所能夠承受的電流一般是比較小的，而第一采樣電路兩端的電壓又和蓄電池的電壓相等，因此，如果直接將第一采樣電路兩端的電壓以電信號的形式傳遞給控制器，可能會由于電壓過大而造成損壞，因此，在第一采樣電路中包括了第一分壓電阻R2和第一采樣電阻R3,第一分壓電阻R2主要起到分壓的作用，真正傳遞到控制器的電壓值是第一采樣電阻R3兩端的電壓。需要注意的是，控制器一般通過模數轉換器與第一采樣電路連接，模數控制器將電壓值由模擬信號轉換為控制器能夠處理的數字信號，然后根據數字信號對蓄電池電壓進行計算。

另外，參見圖2所示，所述第二受控開關電路50包括：

過放電保護繼電器K2以及第二采樣電路70；

其中，所述過放電保護繼電器K2的一端與所述蓄電池的正極連接，另一端與所述第二整流二極管D2的正極連接；

所述第二采樣電路70的一端連接在所述第二整流二極管D2和過放電保護繼電器K2之間，另一端接地；

所述第二采樣電路還設置有第二信息采集端B；

所述第二信息采集端B以及所述放電保護繼電器K2均用于和外源控制器連接。

在具體實現的時候，過放電保護繼電器K2安裝在蓄電池和第二整流二極管D2之間，第二采樣電路70的一端連接在第二整流二極管D2和過放電保護繼電器K2之間，另一端接地。正常情況下，過放電保護繼電器K2是吸合的，當外接電源掉電，蓄電池開始為負載進行供電，此時第二采樣電路70能夠采集到蓄電池20的電壓值，并將該電壓值以電信號的形式傳遞給與其連接的外源的控制器。控制器能夠根據該電信號判斷蓄電池20的電壓是否達到預設的下限閾值，如果達到，則控制與其連接的過放電保護繼電器K2斷開，使得蓄電池從放電回路中斷開，從而避免蓄電池由于過放電而損壞。

具體第，第二采樣電路70包括：

串聯的第二分壓電阻R4以及第二采樣電阻R5；

所述第二分壓電阻R4遠離所述第二采樣電阻R5的一端連接在所述第二整流二極管D2和過放電保護繼電器K2之間；

所述第二采樣電阻R5遠離所述第二分壓電阻R4的一端接地；

所述第二采樣電阻R5還并聯有第二濾波電容C2。

與第一采樣電路60類似的，第二采樣電路70中的第二分壓電阻R4也具有分壓的作用，正在傳遞到控制器的電壓值是第二采樣電阻R5兩端的電壓，該電壓值的電信號通過模數轉換器由模擬信號轉換為數字信號，最終傳遞給控制器。

需要注意的是，上述UPS電源用于風力發電機的時候，控制器直接使用風力發電機的控制器，而不必在UPS上單獨加裝控制器，UPS和控制器之間通過可插拔的接口相連接，控制效率更高，同時成本更加節省。

另外，參見圖2所示，本實用新型實施例所提供的不間斷電源中，在上述幾個實施例的基礎上，還包括：電池檢測電路80；

所述電池檢測電路80包括：電池檢測繼電器K3以及限流電阻R6；

所述電池檢測繼電器K3與所述限流電阻R6串聯，且其遠離所述限流電阻R6的一端與所述第二整流二極管D2的正極連接；

所述限流電阻R6遠離所述電池檢測繼電器K3的一端接地；

所述電池檢測繼電器還用于和外源控制器連接。

在具體實現的時候，電池檢測電路80用于在不間斷電源開始工作的時候，檢測蓄電池是否故障，或者是否欠壓。具體地，當不間斷電源被啟動的時候，過放電繼電器K2與電池監測繼電器在控制器的控制下同時吸合，形成一個蓄電池放電回路，由于回路上限流電阻R6的存在，蓄電池電壓會有一個明顯的下降，控制器通過第二采受控開關電路所傳輸的第二采樣電阻R5的電壓值，判斷蓄電池本身是否有問題，確認沒有問題后，控制器會控制電池檢測繼電器K3斷開，并控制過充電保護繼電器K1吸合，使得電路能夠正常運行。

另外，在上述幾個實施例中，參見圖2所示，所述整流器包括：三相整流橋90；

所述三相整流橋90包括正極以及負極兩路輸出；

其中，所述三相整流橋的正極輸出端C連接所述第一整流二極管D1的正極以及所述限流電阻R1；

所述三相整流橋的負極輸出端D接地；

所述三相整流橋的正極輸出端和負極輸出端之間還連接有第三濾波電容C3；

和/或，所述限流電阻R1和所述蓄電池之間還設置有第三整流二極管D3。

其中，第三濾波電容的作用是過濾三相交流電經三相整流橋電路整流后所形成的直流電的雜波；所述第三整流二極管D3的作用是防止蓄電池部分電流回流。

本實用新型實施例所提供的不間斷電源中，還包括：外殼；

所述整流器、蓄電池以及電壓切換電路均開放式布設在所述外殼內。

具體地，所謂開放式布設是相對于集成而言的，即整流器、蓄電池以及電壓切換電路均是分開設置的，通過接線端子將各個器件或者電路連接，一般地，接線端子都是可插拔或者可拆卸的，當其中的某個結構出現問題的時候，可以針對出現問題的部位進行針對性的維修或者更換，較之現有技術中將不間斷電源整體進行更換的方式，成本更加的節省。

本實用新型的有益效果：

1、根據風力發電機自身特點量身定做，較傳統的不間斷電源提高了利用效率；

2、利用外源的控制器進行控制，有效降低成本；

3、在開關柜(即外殼)內采用開放式布置，發生故障便于檢查，元器件更換方便，后期維護成本低。

以上所述，僅為本實用新型的具體實施方式，但本實用新型的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本實用新型揭露的技術范圍內，可輕易想到變化或替換，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內。因此，本實用新型的保護范圍應所述以權利要求的保護范圍為準。