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1、(10)申请公布号 CN 103036307 A (43)申请公布日 2013.04.10 CN 103036307 A *CN103036307A* (21)申请号 201210499735.4 (22)申请日 2012.11.28 H02J 9/06(2006.01) (71)申请人 广州供电局有限公司 地址 510620 广东省广州市天河区天河南二 路 2 号 申请人 深圳盈九州实业有限公司 (72)发明人 吴国沛 陈耀荣 吴琼 辛平野 杨忠亮 伍衡 宁宇 (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 王茹 曾旻辉 (54) 发明名称 市电故障检测电路及方。
2、法、 保供电应急电源 系统 (57) 摘要 本发明提出市电故障检测电路， 包括 ： 电容、 第一电阻、 第一比较器、 第二比较器、 信号发生器、 2 个二极管以及第二电阻 ； 电容的一端连接市电 ； 电容另一端通过第一电阻接地 ； 第一比较器的正 极输入端和第二比较器的负极输入端连接在电容 和第一电阻的连线之间 ； 第一比较器的负极输入 端和第二比较器的正极输入端连接信号发生器 ； 第一比较器的输出端连接一个二极管的正极， 第 二比较器的输出端连接另一个二极管的正极 ； 各 个二极管的负极共同通过第二电阻接地 ； 各个二 极管的负极输出故障信号。还提出市电故障检测 方法和保供电应急电源系统， 。
3、在市电供应故障后， 可以实现零切换时间地切换备用电源， 给用户提 供不间断电源， 提高供电质量。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 2 页 1/1 页 2 1. 市电故障检测电路， 其特征在于， 包括 ： 电容、 第一电阻、 第一比较器、 第二比较器、 信号发生器、 2 个二极管以及第二电阻 ； 其中， 所述电容的一端连接输入的市电 ； 所述电容的另一端通过所述第一电阻接地 ； 所述第一比较器的正极信号输入端和所述第二比较器的负极信号输入端连接在所述 电。
4、容和所述第一电阻的连线之间 ； 所述第一比较器的负极信号输入端和所述第二比较器的正极信号输入端连接所述信 号发生器 ； 所述第一比较器的信号输出端连接一个所述二极管的正极， 所述第二比较器的信号输 出端连接另一个所述二极管的正极 ； 各个所述二极管的负极共同通过所述第二电阻接地 ； 各个所述二极管的负极输出市电 故障信号。 2. 市电故障检测方法， 其特征在于， 包括步骤 ： 采集市电信号 ； 将采集的市电信号分别与预设的电压上限值和预设的电压下限值比较 ； 当所述采集的市电电压大于所述预设的电压上限值时， 输出高电平 ； 或者， 当所述采集 的市电电压小于所述预设的电压下限值时， 输出高电平。
5、。 3. 保供电应急电源系统， 其特征在于， 包括 ： 市电故障检测电路、 控制器、 整流器、 控制开关、 不间断电源以及发电机 ； 其中， 市电信号通过所述控制开关连接所述不间断电源 ； 所述市电故障检测电路的输入端连接所述市电信号 ； 所述市电故障检测电路的输出端 连接所述控制器 ； 所述控制器连接所述控制开关和所述发电机 ； 所述发电机通过所述整流器连接所述不 间断电源 ； 所述不间断电源还与负载连接 ； 当所述控制器接收到所述市电故障检测电路输出的高电平时， 控制所述控制开关打 开， 同时控制所述不间断电源自带的蓄电池组向负载供电， 以及控制所述发电机发电 ； 当所述发电机的输出电压达。
6、到所述市电的电压时， 使所述蓄电池停止向负载供电， 由 所述发电机给负载供电。 4. 根据权利要求 3 所述的保供电应急电源系统， 其特征在于， 所述蓄电池组为锂电池。 5. 根据权利要求 3 或 4 所述的保供电应急电源系统， 其特征在于， 所述不间断电源为在线式不间断电源。 权 利 要 求 书 CN 103036307 A 2 1/4 页 3 市电故障检测电路及方法、 保供电应急电源系统 技术领域 0001 本发明涉及电力供应控制领域， 特别是涉及市电故障检测电路及方法、 保供电应 急电源系统。 背景技术 0002 目前全国电力系统范围内的市电供应， 当市电供应出现故障需要紧急切换至备用 。
7、电源进行供电时， 不能满足高端用电用户对零切换时间切换备用电源的要求。 0003 精密的网络设备和通信设备等是不允许电力有间断的， 因为电力间断可能造成不 可预知性的严重危害 ； 例如 ： 震惊世界的 “北美大停电” 发生在 2003 年 8 月 14 日， 造成 100 多台发电机停运， 其中包括 22 座核反应堆停电。在夏季高温断电一天多， 持续了 29 小时 之久， 使 5000 万美国人和加拿大人叫苦连天， 直接和间接经济损失超过 300 亿美元。后查 事故原因是配电网设计不合理 ： 一个电厂先断电， 引发几十个电厂超负荷连接跳闸、 自我保 护， 从而导致七个州、 一个省全面断电。因此。
8、急需一种可以不间断提供电力供应的手段。 发明内容 0004 本发明的目的在于提出市电故障检测电路及方法、 保供电应急电源系统， 在市电 供应故障后， 可以实现零切换时间地切换备用电源， 给用户提供不间断电源， 提高供电质 量。 0005 采用的方案是 ： 0006 市电故障检测电路， 包括 ： 电容、 第一电阻、 第一比较器、 第二比较器、 信号发生器、 2 个二极管以及第二电阻 ； 0007 其中， 所述电容的一端连接输入的市电 ； 所述电容的另一端通过所述第一电阻接 地 ； 0008 所述第一比较器的正极信号输入端和所述第二比较器的负极信号输入端连接在 所述电容和所述第一电阻的连线之间 ；。
9、 0009 所述第一比较器的负极信号输入端和所述第二比较器的正极信号输入端连接所 述信号发生器 ； 0010 所述第一比较器的信号输出端连接其中一个所述二极管的正极， 所述第二比较器 的信号输出端连接另一个所述二极管的正极 ； 0011 各个所述二极管的负极共同通过所述第二电阻接地 ； 各个所述二极管的负极输出 市电故障信号。 0012 以及， 市电故障检测方法， 包括步骤 ： 0013 采集市电信号 ； 0014 将采集的市电信号分别与预设的电压上限值和预设的电压下限值比较 ； 0015 当所述采集的市电电压大于所述预设的电压上限值时， 输出高电平 ； 或者， 当所述 采集的市电电压小于所述。
10、预设的电压下限值时， 输出高电平。 说 明 书 CN 103036307 A 3 2/4 页 4 0016 以及， 保供电应急电源系统， 包括 ： 0017 市电故障检测电路、 控制器、 整流器、 控制开关、 不间断电源以及发电机 ； 0018 其中， 市电信号通过所述控制开关连接所述不间断电源 ； 0019 所述市电故障检测电路的输入端连接所述市电信号 ； 所述市电故障检测电路的输 出端连接所述控制器 ； 0020 所述控制器连接所述控制开关和所述发电机 ； 所述发电机通过所述整流器连接所 述不间断电源 ； 所述不间断电源还与负载连接 ； 0021 当所述控制器接收到所述市电故障检测电路输出。
11、的高电平时， 控制所述控制开关 打开， 同时控制所述不间断电源自带的蓄电池组向负载供电， 以及控制所述发电机发电 ； 0022 当所述发电机的输出电压达到所述市电的电压时， 使所述蓄电池停止向负载供 电， 由所述发电机给负载供电。 0023 本发明将市电输入信号经电容和电阻形成 RC 支路， 由于电容电流超前于电容电 压 90 度， 这样在 RC 形成的支路上， 支路电流将超前于总的市电输入电压， 使得在电阻上， 可以提前得到反映市电变化的电压信号。在信号发生器上， 输出两路信号， 分别是参考电 压上限信号和参考电压下限信号， 将反映市电变化的电压信号分别与参考电压上限信号和 参考电压下限信号。
12、进行比较 ； 当反映市电变化的电压信号大于参考电压上限信号时， 输出 为高电平， 代表市电过高信号 ； 当反映市电变化的电压信号小于参考电压下限信号时， 输出 为高电平， 代表市电过低信号 ； 当控制器接收到高电平信号时， 可以提前切断市电对负载的 供电， 同时控制发电机发电， 控制不间断电源中的蓄电池组向负载供电 ； 当发电机电压稳定 后， 由发电机向负载供电。在市电供应出现故障后， 可以实现零切换时间地切换备用电源， 给用户提供不间断电源， 提高供电质量。 附图说明 0024 图 1 为本发明中提出的市电故障检测电路的一个结构示意图 ； 0025 图 2 为本发明中提出的市电故障检测方的一。
13、个实施流程图 ； 0026 图 3 为本发明中提出的保供电应急电源系统的一个结构示意图。 具体实施方式 0027 为便于理解本发明， 下面将结合附图对本发明进行说明。 0028 本发明提出一种市电故障检测电路， 其中一个结构示意图， 请参考图 1， 包括 ： 电 容C1、 第一电阻R1、 第一比较器U1A、 第二比较器U1B、 信号发生器、 2个二极管D1和D2以及 第二电阻 R2 ； 0029 其中， 电容 C1 的一端连接输入的市电 ； 电容 C1 的另一端通过第一电阻 R1 接地 ； 0030 第一比较器U1A的正极信号输入端和第二比较器U1B的负极信号输入端连接在电 容 C1 和第一电。
14、阻 R1 的连线之间 ； 0031 第一比较器UIA的负极信号输入端和第二比较器U1B的正极信号输入端连接信号 发生器 ； 0032 第一比较器 U1A 的信号输出端连接其中一个二极管 D1 的正极， 第二比较器 U1B 的 信号输出端连接另一个二极管 D2 的正极 ； 说 明 书 CN 103036307 A 4 3/4 页 5 0033 各个二极管的负极共同通过第二电阻 R2 接地 ； 各个二极管的负极输出市电故障 信号。 0034 其工作原理是 ： 市电输入信号经电容 C1， 电阻 R1 形成 RC 网络回路， 由于电容电流 超前于电容电压 90 度， 这样在 RC 形成的支路上， 支路。
15、电流将超前于总的市电输入电压， 使 得在电阻R1上， 可以提前得到反映市电变化的电压信号Ur1。 在信号发生器上， 输出了两路 信号， 分别是参考电压上限信号和参考电压下限信号， Ur1 信号分别与上限信号和下限信号 进行比较。当 Ur1 大于上限信号时， U1A 输出为高电平， 经二极管 D1 输出一个高电平， 代表 市电过高信号。同理当 Ur1 小于下限信号时， U1B 输出为高电平， 经二极管 D2 输出一个高 电平， 代表市电过低信号。这样就可以从电阻 R2 上得到一个快速的市电故障信号。市电的 频率和相位产生偏移， 也会体现在电压信号偏移出标准信号的上限下限的范围， 同理也能 快速的。
16、实现检测。本发明电路简单， 标准的信号发生器， 可以采用 EPROM 写入的生成方式。 0035 本发明还提出一种市电故障检测方法， 请参考图 2， 包括步骤 ： 0036 S201、 采集市电信号 ； 0037 S202、 将采集的市电信号分别与预设的电压上限值和预设的电压下限值比较 ； 0038 S203、 当采集的市电电压大于预设的电压上限值时， 输出高电平 ； 0039 S204、 当采集的市电电压小于预设的电压下限值时， 输出高电平。 0040 本发明中， 采用简单的元器件， RC 阻容网络回路， 实现了信号的移相， 将市电电压 信号的变化， 提前反映在电路上， 实现了快速检测的基础。
17、 ； 标准信号源方式设定了故障判断 的电压上限值和电压下限值的基准， 通过比较器的快速作用， 可以很快的生成电源故障的 信号， 电路简单实用， 不易受到干扰。 0041 本发明还提出一种保供电应急电源系统， 请参考图 3， 包括 ： 0042 市电故障检测电路、 控制器、 整流器、 控制开关、 不间断电源以及发电机 ； 0043 其中， 市电信号通过控制开关连接不间断电源 ； 0044 市电故障检测电路的输入端连接市电信号 ； 市电故障检测电路的输出端连接控制 器 ； 0045 控制器连接控制开关和发电机 ； 发电机通过整流器连接不间断电源 ； 不间断电源 还与负载连接 ； 0046 当控制器。
18、接收到市电故障检测电路输出的高电平时， 控制控制开关打开， 同时控 制不间断电源自带的蓄电池组向负载供电， 以及控制发电机发电 ； 0047 当发电机的输出电压达到市电的电压时， 使蓄电池停止向负载供电， 由发电机给 负载供电。 0048 通常发电机都是采用柴油发电机， 柴油机发电机需 0-15 分钟稳定运行才能可靠 供电期间的电池组供电， 柴油机在 0-15 分钟内稳定运行后， 由柴油机向负载供电。 0049 该发电机也可以采用其他形式的发电机。 0050 本发明将市电输入信号经电容和电阻形成 RC 支路， 由于电容电流超前于电容电 压 90 度， 这样在 RC 形成的支路上， 支路电流将超。
19、前于总的市电输入电压， 使得在电阻上， 可以提前得到反映市电变化的电压信号。在信号发生器上， 输出两路信号， 分别是参考电 压上限信号和参考电压下限信号， 将反映市电变化的电压信号分别与参考电压上限信号和 参考电压下限信号进行比较 ； 当反映市电变化的电压信号大于参考电压上限信号时， 输出 说 明 书 CN 103036307 A 5 4/4 页 6 为高电平， 代表市电过高信号 ； 当反映市电变化的电压信号小于参考电压下限信号时， 输出 为高电平， 代表市电过低信号 ； 当控制器接收到高电平信号时， 可以提前切断市电对负载的 供电， 同时控制发电机发电， 控制不间断电源中的蓄电池组向负载供电。
20、 ； 当发电机电压稳定 后， 由发电机向负载供电。在市电供应出现故障后， 可以实现零切换时间地切换备用电源， 给用户提供不间断电源， 提高供电质量。 0051 蓄电池组可以是铅酸电池组， 也可以是锂电池组， 包括稀土锂钇电池组及含有锂 元素的电池组。本发明以锂电池应用为主要方向， 绿色环保， 能量密度高、 体积小、 重量轻， 特别适合于应急电源系统。 0052 优选地， 本发明采用在线式不间断电源， 其工作原理是 ： 在市电供电正常时， 市 电经过电源变压器、 整流器后， 一路经逆变器、 滤波器输出至负载 ； 另一路经充电回路向 蓄电池组充电。当市电中断， 蓄电池组端电压低于设定值或逆变器故障。
21、时， 市电就通过 旁路支路经转换开关、 滤波器向负载供电。由此可见， 不管市电正常或中断， 在线式 UPS （Uninterruptible Power System， 不间断电源） 的逆变器总是在工作。 0053 在线式 UPS 的特点 ： 0054 a在线式 UPS 都为正弦波输出， 其最显著的特点是实现了对负载的真正不间断供 电。 0055 b在线式 UPS 实现了对负载的抗干扰供电。因为在线式 UPS 无论由市电或蓄电 池对负载供电， 都要通过逆变器进行， 这就可能从根本上消除来自市电电网上的所有电压 波动和电干扰对负载的影响， UPS 始终向负载提供一个稳压稳频的高质量交流电源。而且。
22、， 在线式 UPS 的正弦失真系数最小。 0056 c 与后各式UPS相比， 在线式UPS具有优良的瞬时特性时， 它在100负载加载或 减载时， 其输出电压的变化小于 4， 时间约 10 40ms。 0057 d在线式 UPS 具有较高的工作可靠性 0058 以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式， 其描述较为具体和详细， 但并 不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。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， 本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。 说 明 书 CN 103036307 A 6 1/2 页 7 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103036307 A 7 2/2 页 8 图 3 说 明 书 附 图 CN 103036307 A 8 。