[发明专利]一种UPS充电模块装置及其控制方法

说明书

技术领域

本发明属于UPS电源领域，尤其涉及一种UPS充电模块装置及其控制方法。

背景技术

UPS是一种含有蓄电池储能装置，以逆变器为主要单元的电源保护设备。当市电输入正常时，UPS就将市电通过整流、逆变电路变换为稳定的交流电压供负载使用，同时完成对蓄电池的充电；当市电不正常或断电时，UPS就将蓄电池中储存的能量通过直流升压、逆变电路转换为恒压、恒频的交流电给负载供电，有效解决了用电设备直接接到电网时要面临的市电异常所导致用电设备无法正常工作，甚至损坏等问题。

跟传统的塔式UPS比较，模块化UPS由于本身具有的可扩容性、高可靠性、易维护性等特点，近些年已成为UPS产品发展的趋势。典型的模块化UPS通常包含输入、输出配电、监控模块以及功率模块等。功率模块是UPS系统的主要单元，UPS正常工作情况下，功率模块具有热插拔和并联冗余功能。典型的功率模块主要包含整流、逆变、充电等电路，其中内置的充电器由于受硬件资源及内部空间等条件的限制，普遍都存在功率等级偏小的问题。在并联功率模块较少也即充电器个数较少的情况下，充电器的充电能力很难匹配用户所配大容量电池的充电要求；另外，如果充电器包含在功率模块内部，当充电器故障时，即使功率模块正常也需要拔出整个功率模块进行维修，这就会降低UPS的带载能力，系统存在过载导致UPS转旁路甚至掉电的风险。为了解决上述问题，在模块化UPS就需要将内置充电器设计成为外置的独立的充电模块，独立充电模块的容量可以根据需求进行设计，并且跟功率模块一样具有热插拔和并联冗余功能。

发明内容

针对独立充电模块的需求，本发明提供一种基于双电池组的外置独立的UPS充电模块装置，该充电模块装置可根据需要进行多个配置，有效的满足客户大容量充电器的需求。

本发明的另一目的在于：提供一种控制该充电模块装置的控制方法，该控制方法可实现该充电模块的输入功率因数校正及三阶段充电功能。

本发明采用的技术方案为：

一种UPS充电模块装置，包括与三相交流电压连接的整流装置、直流储能电容装置、直流降压装置和控制器，所述三相交流电压分别为：R、S、T相交流电压，所述整流装置包括分别与三相交流电压相应连接的三个单相整流器，所述每个单相整流器设有脉宽调制控制端口和三个输出端，三个输出端分别为A、B、C；所述直流储能电容装置设有三个电连接端，三个电连接端分别为：a、b、c；每个单相整流器的三个输出端A、B、C分别与直流储能电容装置的三个电连接端a、b、c对应一一电连接，所述直流储能电容装置包括两个电容，其中一个电容C1的两端分别与电连接端a、b电连接，另一个电容C2的两端分别与电连接端b、c电连接；电连接端a、b之间的电压为+Vdc，电连接端c、b之间的电压为-Vdc；所述直流降压装置包括两个直流降压电路，直流降压电路设有两个输入端d、e和两个输出端f、g以及脉宽调制控制端口，其中一个直流降压电路为正直流降压电路，正直流降压电路的输入端d、e分别与直流储能电容装置的电连接端a、b电连接；另一个直流降压电路为负直流降压电路，负直流降压电路的输入端d、e分别与直流储能电容装置的电连接端b、c电连接；其中正直流降压电路的输出端g与负直流降压电路的输出端f电连接；控制器分别与三个单相整流器电连接，且三个单相整流器的输入端的交流电压信号传递给控制器，+Vdc、-Vdc以及三个单相整流器的电感电流信号传递给控制器，控制器的控制端分别与三个单相整流器的脉宽调制控制端口M_R、M_S、M_T电连接。

三个单相整流器分别与三相交流电压的R、S、T相交流电压连接。

其中：正直流降压电路的输出端f、g之间的电压为+Vout；负直流降压电路的输出端f、g之间的电压为-Vout；控制器还与两个直流降压电路、两个电池组电连接，两个直流降压电路的内部电感电流以及+Vout、-Vout传递给控制器，控制器的控制端分别与两个直流降压电路的脉宽调制控制端口m_p、m_n电连接。

其中：还包括输出开关装置，所述输出开关装置包括正输出开关S1和负输出开关S2，正输出开关S1设置于所述正直流降压电路的输出端，负输出开关S2设置于所述负直流降压电路的输出端。

一种UPS的充电模块装置的控制方法，包括以下步骤：