[发明专利]一种基于平衡桥臂的双电源供电系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种不间断电源的供电系统，尤其涉及一种基于平衡桥臂的双电源供电系统。

背景技术

随时电气设备的普及和广泛应用的推进，不间断电源的应用也显得尤为重要，而在双电源输入单电池整流系统中，正负母线的平衡问题一直是行业技术人员不得不考虑的问题；现有的大部分相关系统为了节省成本和减小体积，在设计阶段就舍弃该项要求，但是如果没有做正负母线平衡设计对整机的性能及可靠性都会造成了一定影响，降低整体的质量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是需要提供一种体积小，正负母线平衡的基于平衡桥臂的双电源供电系统。

对此，本发明提供一种基于平衡桥臂的双电源供电系统，包括：

用于实现交流供电的交流电源；

与交流电源连接的整流模块，所述整流模块包括交流整流单元、直流整流单元和第一开关单元；所述交流整流单元和直流整流单元复用整流线路，并通过第一开关单元实现交流整流和直流整流的切换；

用于实现直流供电的蓄电池，所述蓄电池与整流模块连接；以及，

分别与整流模块和蓄电池连接的平衡模块，所述平衡模块包括平衡单元、充电单元和第二开关单元，所述第二开关单元为双向切换开关；所述平衡单元和充电单元复用平衡线路，并通过双向切换开关实现切换和正负母线平衡。

其中，所述整流线路包括相互串接的晶体管或场效应管，整流线路的中点连接有电感；所述第一开关单元包括与交流电源连接的交流开关和与蓄电池连接的直流开关，所述交流开关和直流开关分别用于控制交流回路和直流回路的通断；所述交流整流单元的交流输入和直流整流单元的直流输入共用整流线路，交流输入和直流输入通过第一开关单元实现切换；交流输入时，蓄电池回路断开，组成半桥线路实现整流升压；蓄电池正端通过第一开关接至整流模块的整流输入端，蓄电池负端接至负母线，蓄电池输入时，组成升压线路，实现对正负母线的升压整流；由此，构成了交流输入整流和直流输入整流电路的复用，即构成了交流整流和直流整流的复用，所述交流输入整流为交流电源导通时的交流整流通路，所述直流输入整流为蓄电池导通时的直流整流通路。

所述平衡线路包括相互串接的晶体管或场效应管，即所述平衡桥臂为相互串接的晶体管或场效应管，用于实现电桥的桥臂平衡；平衡线路的平衡桥臂中点连接有第二开关单元，所述平衡单元和充电单元复用平衡线路，该平衡线路的复用通过第二开关单元切换，在交流输入时该线路实现充电功能，在直流输入时实现正负母线的平衡；所述充电单元的线路中，平衡桥臂中点通过第二开关单元的双向切换开关和电感连接至蓄电池正端，组成降压线路对蓄电池充电；所述平衡线路优选为平衡桥臂中，其平衡桥臂中点通过双向切换开关和电感连接至正负母线中点，本发明通过采样正负母线电压和平衡桥臂中点的电流控制平衡桥臂双向切换开关的上下开关通断，实现正负母线平衡，达到平衡线路与充电单元的充电线路的复用。

与现有技术相比，本发明平衡模块中，平衡线路与充电单元的充电线路复用，在不同模式时控制方法和时序不同，所述不同模式为交流输入模式或直流输入模式，进而实现正负母线的平衡，蓄电池和交流电源交替保证双电源供电，在此基础上，所述交流输入整流和直流输入整流的整流线路也复用，进而实现了正负母线平衡的基于平衡桥臂的双电源供电系统，减小其体积，节省成本，同时还能够保证双电源供电系统的性能及可靠性。

本发明的进一步改进在于，所述整流线路为桥臂整流，所述第一开关单元通过电感连接至桥臂整流的中点，所述桥臂整流包括串接的晶体管或并联分立二极管的场效应管，或利用晶体管体内的二极管。优选地，所述桥臂整流的晶体管为绝缘栅双极型晶体管，所述绝缘栅双极型晶体管为IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式电力电子器件。

所述桥臂整流包括串接的晶体管或场效应管，即串接的IGBT或MOSFET，使用MOSFET时，需并联分立二极管，所述分立二极管为分立功率器件，包括了半导体二极管；所述第一开关单元通过电感连接至桥臂整流的中点，即交流输入或直流输入通过第一开关单元连接至两个晶体管或场效应管的中点，构成了很好的交流整流和直流整流复用。与现有技术相比，本发明只要通过第一开关的切换进而选择交流输入和直流输入，便能够通过同一整流线路实现交流输入整流和直流输入整流的复用，减小双电源供电系统的体积。