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1、(10)申请公布号 CN 102497009 A (43)申请公布日 2012.06.13 C N 1 0 2 4 9 7 0 0 9 A *CN102497009A* (21)申请号 201110424069.3 (22)申请日 2011.12.19 H02J 9/06(2006.01) H02H 9/02(2006.01) (71)申请人广东易事特电源股份有限公司 地址 523808 广东省东莞市松山湖科技产业 园区工业北路6号广东易事特电源股 份有限公司 (72)发明人陈永华 方晓云 (74)专利代理机构广州华进联合专利商标代理 有限公司 44224 代理人谭一兵 (54) 发明名称 一。
2、种不间断电源的母线软启动电路及方法 (57) 摘要 本发明公开了一种不间断电源的母线软启动 电路及方法，软启动电路包括软启动模块、限流电 路和正负母线，软启动模块包括市电启动电路、电 池启动电路、供电检测电路、母线检测电路和输入 控制电路。软启动模块的输入端均与市电和电池 的供电端连接，软启动模块的输出端与限流电路 的输入端耦合，限流电路的输出端与正负母线的 输入端耦合。本发明电路简单，设计合理，市电 启动和电池启动共用同一控制线路及限流电路， 本发明还公开了基于母线软启动电路的软启动方 法，其控制逻辑简单，成本低。 (51)Int.Cl. 权利要求书2页 说明书5页 附图3页 (19)中华人。
3、民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 2 页 说明书 5 页 附图 3 页 1/2页 2 1.一种不间断电源的母线软启动电路，其特征在于：所述软启动电路包括软启动模 块、限流电路和正负母线，所述软启动模块的输入端均与市电和电池的供电端连接，所述软 启动模块的输出端与所述限流电路的输入端耦合，所述限流电路的输出端与所述正负母线 的输入端耦合；所述软启动模块包括市电启动电路、电池启动电路、供电检测电路、母线检 测电路和输入控制电路。 2.根据权利要求1所述的一种不间断电源的母线软启动电路，其特征在于：所述市电 启动电路的输入端与市电的供电端耦合，所述电池启动电路的输入端与电池的。
4、供电端耦 合，所述市电启动电路和电池启动电路的输出端共同耦合到所述软启动模块的输出端；所 述供电检测电路的输入端均与市电和电池的供电端耦合，所述供电检测电路的输出端与所 述输入控制电路耦合；所述母线检测电路的检测端与所述正负母线耦合，所述母线检测电 路的输出端与所述输入控制电路耦合，所述输入控制电路根据所述正负母线的电压检测结 果和供电情况控制所述市电启动电路和电池启动电路的启止。 3.根据权利要求1所述的一种不间断电源的母线软启动电路，其特征在于：所述限流 电路包括第一限流单元和第二限流单元，所述第一限流单元和第二限流单元分别连接所述 正负母线的正母线和负母线的输入端；所述软启动模块在不间断。
5、电源启动时由所述限流电 路进行限流，在不间断电源的母线达到软启动电压阈值时所述限流电路停止限流作用。 4.根据权利要求1所述的一种不间断电源的母线软启动电路，其特征在于：所述市电 启动电路和电池启动电路包括耦合在市电输入端、电池输入端与所述限流电路的输入端之 间的继电器电路，所述市电启动电路和电池启动电路的启止由所述继电器电路控制。 5.根据权利要求1所述的一种不间断电源的母线软启动电路，其特征在于：所述母线 检测电路包括从市电供电端和电池供电端端取电的辅助电源；所述输入控制电路包括DSP 及检测板电路，在只接入市电或只接入电池且执行时，所述辅助电源向所述DSP及检测板 电路供电，在所述正负母。
6、线的电压高于所述DSP及检测板电路根据供电检测电路检测得的 结果计算出的阈值时，所述DSP及检测板电路使所述市电启动电路或电池启动电路停止作 用。 6.一种不间断电源的母线软启动方法，其特征在于：包括如下步骤： 、接入市电，通过所述供电检测电路得到市电电压值，并由DSP计算得出母线软启动 电压第一设定值；或接入电池，通过所述供电检测电路得到电池电压值，并由DSP计算得出 母线软启动电压第一设定值；并且使所述软启动模块作用并通过所述限流电路限流； 、在所述正负母线的电压升至第一设定值时，停止所述市电启动电路和所述电池启 动电路作用。 7.根据权利要求6所述的一种不间断电源的母线软启动方法，其特征。
7、在于：所述步骤 包括如下步骤： S1：通过所述供电检测电路检测供电端电压； S2：根据母线软启动完成后不间断电源的工作模式来确定所述正负母线电压软启动的 目标值； S3：所述输入控制电路发出信号使所述继电器电路吸合，所述市电和电池的供电端经 过所述限流电路为所述正负母线充电； S4：判断所述正负母线上的电压是否大于目标值，若小于目标值则返回执行步骤S3， 权 利 要 求 书CN 102497009 A 2/2页 3 若大于目标值则进入步骤S5； S5：断开所述继电器电路，开启主路输入开关及整流器，由主电路给所述正负母线供电 并输出额定逆变电压； S6：结束。 8.根据权利要求7所述的一种不间断。
8、电源的母线软启动方法，其特征在于：所述步骤 S2中不间断电源的工作模式有两种：在市电模式时，则母线软启动电压的目标值为市电峰 值的0.7倍；在电池模式时，则母线软启动电压的目标值可为电池电压的0.7倍。 权 利 要 求 书CN 102497009 A 1/5页 4 一种不间断电源的母线软启动电路及方法 技术领域 0001 本发明属于不间断电源（UPS）领域，特别涉及一种不间断电源的母线软启动电路 及方法。 背景技术 0002 不间断电源（UPS）以其卓越的性能和便于维修的显著优点，在通信、网络、工控和 军事等领域日益得到广泛的应用。不间断电源系统的输入电路大都采用整流和滤波电路， 在输入电路合。
9、闸瞬间，由于电容器上的初始电压为零，会形成很大的瞬时冲击电流，特别是 大功率不间断电源，其输入采用较大容量的滤波电容器，其冲击电流更大，在电源接通瞬间 有如此大的冲击电流幅值，往往会导致输入熔断器烧断。 0003 在不间断电源（UPS）中，市电正常情况下，只有在母线电压达到输出电压峰值以上 时，才可能有正常的逆变电压输出。因此，在逆变电压正常输出前，需要升高母线上的电压 以实现启动，但是为了保证UPS的瞬态特性，母线电容通常容量很大。为了防止过大的充电 电流对电路中的保险管、走线铜箔、晶体管和母线电容等器件造成损害，需要通过一定的方 法对母线电容进行缓慢充电，这就是所谓的软启动。 0004 由。
10、于UPS系统可以在市电和电池两种模式下工作，系统启动因此也有两种途径， 即电池启动或者市电启动。已知的几种不间断电源的软启动电路如下： 1、采用功率热敏电阻电路 如说明书附图1所示，在母线电容的充电回路中串联热敏电阻，利用热敏电阻的负温 度特性，实现母线电压的软启动功能，但是该方案只能在应用在小功率场合，对一些功率较 大的场合并不适用。 0005 2、控制SCR导通角软启动 如说明书附图2所示，对于输入侧采用晶闸管（SCR）的电路拓扑，其软启动可以通过控 制输入SCR的导通角实现。在上电启动时，通过控制市电输入侧SCR的导通角逐渐增大来 实现母线电压的软启动。但是该方案在市电模式下软启动控制较。
11、复杂，冲击电流亦较大，在 电池模式下启动时并不能实现软启动。 0006 3、限流电阻加继电器组合软启动 如说明书附图3所示，在母线电容的充电回路中串联限流电阻，且继电器和限流电阻 并联。当母线电压软启动时继电器触点断开，由限流电阻限流对母线电容充电；充电结束后 继电器触点吸合，将限流电阻短接，进入正常工作状态。但是，该方案需要加入大功率的继 电器，不仅增加了成本，且降低了可靠性。 0007 4、通过变换器升压电路实现软启动 以市电或电池为输入，单独设计一小功率的AC/DC或DC/DC变换器，实现对母线电压的 软启动，但是该方案增加了系统的复杂度和成本，加大了产品的设计周期。 发明内容 说 明 。
12、书CN 102497009 A 2/5页 5 0008 本发明的目的是克服现有技术的缺点，提供一种不间断电源的母线软启动电路及 方法，其利用UPS系统中原有的检测线路得到供电端和母线电压实际数值，利用UPS系统的 控制器计算得出母线电压目标值，并使不间断电源在市电启动和电池启动时共用软启动电 路，节约成本，简化逻辑。 0009 为达上述目的，本发明提供的一种不间断电源的母线软启动电路及方法，采用以 下的技术方案：本发明所述软启动电路包括软启动模块、限流电路和正负母线，所述软启动 模块的输入端均与市电和电池的供电端连接，所述软启动模块的输出端与所述限流电路的 输入端耦合，所述限流电路的输出端与所。
13、述正负母线的输入端耦合；所述软启动模块包括 市电启动电路、电池启动电路、供电检测电路、母线检测电路和输入控制电路。 0010 进一步地，所述市电启动电路的输入端与市电的供电端耦合，所述电池启动电路 的输入端与电池的供电端耦合，所述市电启动电路和电池启动电路的输出端共同耦合到所 述软启动模块的输出端；所述供电检测电路的输入端均与市电和电池的供电端耦合，所述 供电检测电路的输出端与所述输入控制电路耦合；所述母线检测电路的检测端与所述正负 母线耦合，所述母线检测电路的输出端与所述输入控制电路耦合，所述输入控制电路根据 所述正负母线的电压检测结果和供电情况控制所述市电启动电路和电池启动电路的启止。 0。
14、011 进一步地，所述限流电路包括第一限流单元和第二限流单元，所述第一限流单元 和第二限流单元分别连接所述正负母线的正母线和负母线的输入端；所述软启动模块在不 间断电源启动时由所述限流电路进行限流，在不间断电源的母线达到软启动电压阈值时所 述限流电路停止限流作用。 0012 进一步地，所述市电启动电路和电池启动电路包括耦合在市电输入端、电池输入 端与所述限流电路的输入端之间的继电器电路，所述市电启动电路和电池启动电路的启止 由所述继电器电路控制。 0013 进一步地，所述母线检测电路包括从市电供电端和电池供电端端取电的辅助电 源；所述输入控制电路包括DSP及检测板电路，在只接入市电或只接入电池。
15、且执行时，所述 辅助电源向所述DSP及检测板电路供电，在所述正负母线的电压高于所述DSP及检测板电 路根据供电检测电路检测得的结果计算出的阈值时，所述DSP及检测板电路使所述市电启 动电路或电池启动电路停止作用。 0014 进一步地，基于上述一种不间断电源的母线软启动电路的如启动方法，包括如下 步骤： 、接入市电，通过所述供电检测电路得到市电电压值，并由DSP计算得出母线软启动 电压第一设定值；或接入电池，通过所述供电检测电路得到电池电压值，并由DSP计算得出 母线软启动电压第一设定值；并且使所述软启动模块作用并通过所述限流电路限流； 、在所述正负母线的电压升至第一设定值时，停止所述市电启动电。
16、路和所述电池启 动电路作用。 0015 进一步地，所述步骤包括如下步骤： S1：通过所述供电检测电路检测供电端电压； S2：根据母线软启动完成后不间断电源的工作模式来确定所述正负母线电压软启动的 目标值； S3：所述输入控制电路发出信号使所述继电器电路吸合，所述市电和电池的供电端经 说 明 书CN 102497009 A 3/5页 6 过所述限流电路为所述正负母线充电； S4：判断所述正负母线上的电压是否大于目标值，若小于目标值则返回执行步骤S3， 若大于目标值则进入步骤S5； S5：断开所述继电器电路，开启主路输入开关及整流器，由主电路给所述正负母线供电 并输出额定逆变电压； S6：结束。 。
17、0016 进一步地，所述步骤S2中不间断电源的工作模式有两种：在市电模式时，则母线 软启动电压的目标值为市电峰值的0.7倍；在电池模式时，则母线软启动电压的目标值可 为电池电压的0.7倍。 0017 本发明的有益效果是：本发明结构简单、控制方便、可靠性高，所述的软启动电路 所用的继电器容量由限流电路决定，有效降低了成本。此外，不间断电源的市电启动和电池 启动共用同一控制线路及限流电路，降低了成本，同时简化了系统逻辑。 附图说明 0018 图1所示为现有的不间断电源采用热敏电阻母线软启动电路原理图。 0019 图2所示为现有的不间断电源采用控制SCR导通角实现母线软启动电路原理图。 0020 图。
18、3所示为现有的不间断电源采用限流电阻和继电器组合实现母线软启动电路 原理图。 0021 图4所示为本发明的一种不间断电源的母线软启动电路原理图。 0022 图5所示为本发明的一种不间断电源的母线软启动方法的流程图。 具体实施方式 0023 为能进一步了解本发明的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能，解析本发 明的优点与精神，藉由以下结合附图与具体实施方式对本发明的详述得到进一步的了解。 0024 如说明书附图4所示，本发明不间断电源（UPS）母线软启动电路包括软启动模块、 限流电路和正负母线BUS+、BUS-。所述软启动模块包括市电启动电路、电池启动电路、供电 检测电路、母线检测电路和输入。
19、控制电路。所述软启动模块的输入端均与市电和电池的供 电端连接，所述软启动模块的输出端与所述限流电路的输入端耦合，所述限流电路的输出 端与所述正负母线的输入端耦合。 0025 所述市电启动电路和电池启动电路包括耦合在市电和电池输入端与所述限流电 路的输入端之间的继电器电路，所述继电器电路为双刀继电器RLY3。所述市电启动电路和 电池启动电路的启止由所述双刀继电器RLY3的控制。所述市电启动电路包括第一软启动 单元和第二软启动单元；所述电池启动电路包括第三软启动单元和第四软启动单元。所述 第一软启动单元包括相串联的D7、D15；所述第二软启动单元包括相串联的D12、D13；所述 第三软启动单元包括。
20、相串联的D8、D16；所述第四软启动单元包括相串联的D11、D14。 0026 所述限流电路包括第一限流单元和第二限流单元，所述第一限流单元的输出端连 接正母线BUS+，所述第二限流单元的输出端连接负母线BUS-。所述第一限流单元包括相并 联的限流电阻R6和R7，所述第二限流单元包括相并联的限流电阻R4和R5。所述软启动模 块在不间断电源启动时由所述限流电路进行限流，在不间断电源的母线达到软启动电压阈 说 明 书CN 102497009 A 4/5页 7 值时所述限流电路停止限流作用。 0027 所述第一软启动单元D7和D15的输入端连接市电供电端L，所述第二软启动单元 D12和D13的输入端。
21、连接市电供电端L。所述第三软启动单元D8和D16的输入端连接电池 供电端BAT+，所述第四软启动单元D11和D14的输入端连接电池供电端BAT-。所述第一软 启动单元与所述第三软启动单元的输出端直接耦合并通过所述双刀继电器RLY3触点A连 接到所述第一限流单元的输入端；所述第二软启动单元及第四软启动单元的输出端直接耦 合并通过所述双刀继电器RLY3触点B连接到所述第二限流单元的输入端。 0028 所述母线检测线路输入端耦合到所述正负母线，所述母线检测线路的输出端耦合 到所述输入控制电路。所述供电检测电路的输入端耦合到市电供电端和正负电池供电端， 所述供电检测电路的输出端耦合到所述输入控制电路。。
22、所述输入控制电路根据市电或者电 池供电端的检测结果和母线检测结果控制双刀继电器RLY3的通断。 0029 所述母线检测电路包括从市电供电端和电池供电端端取电的辅助电源；所述输入 控制电路包括DSP及检测板电路，在只接入市电或只接入电池且执行时，所述辅助电源向 所述DSP及检测板电路供电，在所述正负母线的电压高于所述DSP及检测板电路根据供电 检测电路检测得的结果计算出的阈值时，所述DSP及检测板电路使所述市电启动电路或电 池启动电路停止作用。 0030 如说明书附图5所示为基于上述一种不间断电源的母线软启动电路的如启动方 法，包括如下步骤： S1：通过所述供电检测电路检测供电端电压； S2：根。
23、据母线软启动完成后不间断电源的工作模式来确定所述正负母线电压软启动的 目标值； S3：所述输入控制电路发出信号使所述继电器电路吸合，所述市电和电池的供电端经 过所述限流电路为所述正负母线充电； S4：判断所述正负母线上的电压是否大于目标值，若小于目标值则返回执行步骤S3， 若大于目标值则进入步骤S5； S5：断开所述继电器电路，开启主路输入开关及整流器，由主电路给所述正负母线供电 并输出额定逆变电压； S6：结束。 0031 所述步骤S2中不间断电源的工作模式有两种：S21为在市电模式时，母线软启动 电压的目标值为市电峰值的0.7倍；S22为在电池模式时，母线软启动电压的目标值可为电 池电压的。
24、0.7倍。 0032 当不间断电源（UPS）执行开机命令后，所述输入控制电路根据所述供电检测电路 的检测结果，由DSP计算得出所述正负母线软启动电压的第一设定值，并通过所述输入控 制电路发出双刀继电器RLY3吸合信号，启动所述正负母线BUS+、BUS-软启动线路，当所 述母线检测电路检测的母线电压达到第一设定值，即由所述输入控制电路发出双刀继电器 RLY3的断开信号，停止所述正负母线软启动线路。 0033 综上所述，本发明根据市电或电池供电端的实际情况确定母线软启动电压目标 值，确保在主路开关连通时不会产生大的冲击电流。不同的启动方式共用同一限流电路和 同一继电器电路，且限流电阻功率较小、继电。
25、器的容量较低，不仅节省了成本，同时简化了 说 明 书CN 102497009 A 5/5页 8 系统逻辑。 0034 以上所述实施例仅表达了本发明的部分实施方式，其描述较为具体和详细，但并 不能因此而理解为对本发明范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说， 在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范 围。因此，本发明的保护范围应以所附权利要求为准。 说 明 书CN 102497009 A 1/3页 9 图1 图2 说 明 书 附 图CN 102497009 A 2/3页 10 图3 图4 说 明 书 附 图CN 102497009 A 10 3/3页 11 图5 说 明 书 附 图CN 102497009 A 11 。