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技术交底书模板-不间断电源2

(一)技术交底书的要求:
□应清楚、完整地写明发明或实用新型的内容;
□使所属技术领域的普通技术人员能够根据此内容实施发明创造;
□使上述人员相信本发明确实可以解决现有技术不能解决的问题。
(二)技术交底书的具体样本如下:
 1)发明创造的名称:

不间断电源及不间断电源的旁路故障检测方法

 2)所属技术领域:
技术领域:
      本发明涉及不间断电源(Uninterruptible Power Supply,简称UPS),具体涉及一种可进行旁路反灌检测、旁路晶闸管上电前短路检测及二者均可的不间断电源及其旁路故障检测方法。
 3)背景技术
      3.1)详细介绍技术背景,并描述申请人所知的与发明方案最接近的已有技术(应详细介绍,以不需再去看文献即可领会该技术内容为准,如果现有技术出自专利、期刊、书籍,则提供出处);
      3.2)对现有技术存在的缺点进行客观的评述(现有技术的缺点是针对于本发明的优点来说的;如果找不出对比技术方案及其缺点,可用反推法,根据本发明的优点来找对应的缺点;本发明不能解决的缺点,不需提供;缺点可以是成本高、处理时间慢等类似问题)。
背景技术:

      随着电力电子技术的进步以及近几年IT产业的飞速发展,人们日益认识到UPS在保护数据方面的重要作用,UPS也在工业、通信、宇航、军工和家庭生活等领域获得了越来越广泛的应用。特别是近两年来,越来越多的企业对自身网络的稳定性以及数据的安全性提出了更高的要求,全球企业对于UPS的需求有了一个较大的提高,这无疑对电源质量的改善起着刺激作用。
      旁路反灌保护功能是UPS安全工作的一个重要保证,尤其是对于北美地区,它是安规要求的测试项目,目的是保证在旁路无输入时维护人员的安全。旁路反灌保护的实现动作主要是在出现旁路反灌时能够迅速断开旁路空气开关/接触器,从而保证能有效避免能量以任何途径反馈到输出端。
      对于传统的三相UPS系统,旁路反灌保护通常是采用电压检测的方式来实现的。一种是直接通过旁路电压来判断,另一种是再综合旁路中点对母线中点的电压来判断的。这种通过电压检测来判断是否发生旁路反灌的方式在某些工况下存在误报和漏报可能,从而给用户带来误导,并加大了系统的不安全性。在并机系统中,这种电压检测方案一般都会由于并机系统的旁路源是连在一起,而导致故障扩大;而漏报的主要发生在三相三线制系统,由于母线中点电压可能不定造成。比如,在以下两种工况就可能发生误报、漏报:1、并机系统下电池逆变供电,有一台UPS发生旁路反灌故障,由于所有机器的旁路是连在一起,导致正常机也检测到反灌电压,从而均报出“旁路反灌故障”而断开旁路空开,使得正常机也失去旁路供电能力,给用户带来麻烦;2、并机系统下电池逆变供电,有一台UPS发生旁路晶闸管短路故障,但由于处在均不供电状态,其它正常机都会由于检测到反灌电压,报出“旁路反灌故障”而断开旁路空开;相反,故障机却可能由于中点电压处于悬浮态无法检测出该故障。
      图1是三相三线制UPS系统框图,其中的电压Vbackfeed就是检测旁路中点对母线中点电压。一旦检测到Vbackfeed大于某个设定值,再综合一些空气开关、晶闸管等状态就可以判定系统发生了旁路反灌,从而进行保护动作。对于三相四线制和单相系统,并机系统下误报也是肯定存在的,漏报情况相对好些。
 4)发明内容:
      4.1)正面描述本发明所要解决的技术问题(对应现有技术的所有缺点;本发明解决不了的,不需提供);
      4.2)清楚完整的叙述发明创造的技术方案,应结合工艺流程图、原理框图、电路图、仿真图、布局图、设备结构图进行说明(越详细越好,可与第6部分合写;发明中每一功能的实现都要有相应的技术实现方案,不能只有原理,也不能只做功能介绍;需要详细提供与现有技术的区别技术和关联技术;每个附图都应有对应的文字描述,以他人不看附图即可明白技术方案为准;所有英文缩写都应中文注释):
      对于机械产品的发明创造应详细说明每一个结构零部件的形状、构造、部件之间的连接关系、空间位置关系、工作原理等;
      对于电器产品应描述电器元件的组成、连接关系
      对于无固定形状和结构的产品,如粉状或流体产品、化学品、药品,应描述其组分及其含量、制造工艺条件和工艺流程等;
      对于方法发明,应描述操作步骤、工艺参数等;
      4.3)简单点明本发明的关键点和欲保护点(逐项列出1、2、3、、、),并简单介绍与最好的现有技术相比,本发明有何优点(一两个自然段即可;结合技术方案来描述,做到有理有据,即用推理或因果关系的方式推理说明;可以对应所要解决的技术问题或发明目的来描述)。
发明内容:
      本发明的主要目的就是解决现有技术中的问题,提供一种可进行旁路反灌检测的不间断电源和检测方法,能准确地进行旁路反灌检测,不会出现误报和漏报。
      本发明的另一目的是提供一种可进行旁路晶闸管检测的不间断电源和检测方法,能在上电前准确检测不间断电源的旁路晶闸管是否发生短路。
      本发明的再一目的是提供一种能够提供具有上述两种功能的不间断电源及检测方法。
      为实现上述目的,本发明采用以下技术方案:
      一种可进行旁路反灌检测的不间断电源, 包括UPS主电路和耦合在所述UPS主电路上的三线UPS旁路,其特征在于,所述UPS主电路的母线中点分别通过假负载与所述UPS旁路输入端的三线中的每一条相连。
      优选地,所述假负载为电阻性或电感性或电容性假负载。
      一种不间断电源的旁路反灌检测方法, 其特征在于,包括以下步骤:
      A1、将UPS主电路的母线中点分别通过假负载连接至UPS旁路输入端的三线中的每一条;
      B1、上电后检测流过所述假负载的总电流;
      C1、判断检测值是否超过设定阈值,如果超过,判定发生旁路反灌。
      一种可进行旁路晶闸管上电前短路检测的不间断电源,包括UPS主电路和耦合在所述UPS主电路上的三线UPS旁路,其特征在于,所述UPS主电路的母线中点分别通过假负载与所述UPS旁路输出端的三线中的每一条相连。
      优选地,所述假负载为电阻性或电感性或电容性假负载。
      一种不间断电源的旁路晶闸管检测方法,用于检测上电前旁路晶闸管是否短路,其特征在于,包括以下步骤:
      A1、将UPS主电路的母线中点分别通过假负载连接至UPS旁路输出端的三线中的每一条;
      B1、上电前检测流过所述假负载的总电流;
      C1、判断检测值是否超过设定阈值,如果超过,判定旁路晶闸管的短路。
      一种可进行旁路反灌检测和旁路晶闸管上电前短路检测的不间断电源, 包括UPS主电路和耦合在所述UPS主电路上的三线UPS旁路,其特征在于,所述UPS主电路的母线中点分别通过假负载与所述UPS旁路输入端的三线中的每一条相连,以及分别通过假负载与所述UPS旁路输出端的三线中的每一条相连。
      优选地,所述假负载为电阻性或电感性或电容性假负载。
      一种不间断电源的旁路故障检测方法, 其特征在于,包括以下步骤:
      A1、将UPS主电路的母线中点分别通过假负载连接至UPS旁路输入端的三线中的每一条以及UPS旁路输出端的三线中的每一条;
      B1、上电前检测流过接在UPS旁路输出端的假负载的总电流;
      C1、判断检测值是否超过设定阈值,如果超过,判定旁路晶闸管的短路;
      D1、上电后检测流过接在UPS旁路输入端的假负载的总电流;
      E1、判断检测值是否超过设定阈值,如果超过,判定发生旁路反灌。
      本发明的第一种不间断电源中,UPS主电路的母线中点分别通过假负载与UPS旁路输入端的三线中的每一条相连,上电之后,检测流过UPS旁路上的假负载的总电流,判断流过假负载的总电流值是否超过所设定的阈值,进而可判断是否发生了旁路反灌;本发明的另一种不间断电源中,UPS主电路的母线中点分别通过假负载与UPS旁路输出端的三线中的每一条相连,上电之前,检测流过UPS旁路上的假负载的总电流,判断流过假负载的总电流值是否超过所设定的阈值,进而可判断旁路晶闸管是否发生了短路;
      本发明的又一种不间断电源中,UPS主电路的母线中点分别通过假负载与UPS旁路输入端的三线中的每一条相连,并且分别通过假负载与UPS旁路输出端的三线中的每一条相连,上电之前,检测流过接在UPS旁路输出端的假负载的总电流,判断流过假负载的总电流值是否超过所设定的阈值,进而可判断旁路晶闸管是否发生了短路,上电之后,检测流过接在UPS旁路输入端的假负载的总电流,判断流过假负载的总电流值是否超过所设定的阈值,进而可判断是否发生了旁路反灌。
      不同于现有技术采用的电压检测的方式,本发明通过对电流的检测来实现UPS的旁路检测,因此,不会由于UPS连接到共同的旁路源而导致检测耦合,从而在并机系统下不会存在误报和漏报的缺陷。与电压检测相比,本发明具有更高的可靠性,从而能提高产品的性能和竞争力。
 5)附图:实用新型专利必须提供附图,附图中构成件可以有标记,尺寸和参数不必标注。
附图说明:

      图1为UPS电路原理图;
      图2为本发明可进行旁路反灌检测的UPS实施例的电路原理图;
      图3为旁路晶闸管及其并联的吸收电路的电路原理图;
      图4为一种实施例中采用的电流检测电路的功能框图;
      图5为本发明可进行旁路晶闸管上电前短路检测的UPS实施例的电路原理图;
      图6为本发明可进行旁路反灌检测及旁路晶闸管上电前短路检测的UPS实施例的电路原理图;
      图7为本发明UPS旁路反灌检测方法实施例的流程图;
      图8为本发明UPS旁路晶闸管检测方法实施例的流程图;
      图9为本发明UPS旁路故障检测方法实施例的流程图。
      本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。
 6)优选具体实施方式(可与第4部分合写;尽量写明所有同样能完成发明目的的替代方案,所述替代可以是部分结构、器件、方法步骤的替代,也可以是完整的技术方案):
      对于产品发明应描述产品构成、电路构成或者化学成分、各部分之间的相互关系、工作过程或操作步骤;对于方法发明应写明步骤、参数、工艺条件等,可提供多个具体实施方式。
具体实施方式:

      请参考图2,一种可进行旁路反灌检测的不间断电源包括UPS主电路和UPS旁路,UPS旁路与UPS主电路相耦合,旁路的输入输出端之间的三线上均接有一晶闸管。为通过对旁路三相共模电流的检测来判断是否UPS旁路反灌,增设了三个容性假负载(本发明中的假负载指在电路中用以接收电功率的元器件,是非正式负载,与电路输出端口的终端负载相区别),即图2中的第一电容C1、第二电容C2及第三电容C3,UPS主电路的母线中点N分别通过第一电容C1、第二电容C2及第三电容C3与UPS旁路输入端的三线中的一条相连。
      进行旁路反灌检测时,在UPS旁路输出端的三线上设置电流检测电路。电流检测电路包括旁路互感器CT和检测器(未图示),旁路互感器与旁路输出端的三线相耦合并感应出电流,旁路互感器的输出接检测器的输入,检测器根据旁路互感器的输出信号判断电流大小。
      在采用本实施例的并机UPS系统中,当UPS上电工作时,如果其中一个旁路晶闸管发生短路故障,短路的那一相的晶闸管就会有小电流流过。旁路晶闸管并联的吸收电路如图3所示,具体地,可将各容性假负载C1~C3取为0.47μF,在旁路晶闸管没有发生短路故障时,由于并联在旁路晶闸管两端的缓冲电容C0的电容值很小(例如为0.022μF),其阻抗值很大,因此短路前工频分量几乎没有。在旁路晶闸管正常关断时,在容性假负载C1~C3上流过的总电流为:
      I≈ωCU=60*6.28*277*0.022/100000=2.3(mA)
      而在旁路晶闸管发生短路故障时,在容性假负载C1~C3上流过的总电流为:
      I=ωCU=60*6.28*277*0.47/1000000=50(mA)
      在这两种工况下,二者电流值存在明显差异,因此可以通过检测这个电流来判断是否发生了旁路反灌。由于各机都会检测流向容性假负载C1~C3的电流,因此各机之间不会由于连接到共同的旁路源而导致检测耦合,在系统并机运行时,一旦某一台机器出现旁路反灌其它机器也不会误报了。
      图4展示了用于本实施例的电流检测电路中的检测器的组成,包括依次连接的电流取样电路、第一级运算放大器、隔直电路、绝对值电路、滤波电路和比较电路。
      基本原理为:上电工作,当发生旁路晶闸管短路时,旁路互感器CT中感应出电流的取样后,输入高精度的第一级运算放大器,运算放大器检出后变成电压信号,输出的电压信号经隔直电路处理,滤除运算放大器带来的零点漂移,再经过绝对值电路和滤波电路进行半波整流,将交流信号变成直流,然后通过比较电路与直流参考电压信号Vref做比较,最后得到一个只有高低电平的输出信号送入控制板。软件根据这个硬件检测信号进行分析,判断电流值是否超出设定阈值,若超出,就可以对旁路反灌故障实施保护。
      例如,晶闸管电路的参数取前述数值时,可以设定容性假负载C1~C3的电流检测阈值为40mA,当检测出电流大于40mA时,图4中的比较器翻转,判定发生旁路晶闸管短路。
      如图5所示,在本发明的另一方面,还提供一种可进行旁路晶闸管检测的不间断电源。与前述可进行旁路反灌检测的不间断电源的不同之处在于,该不间断电源中,UPS主电路的母线中点分别通过容性假负载C4~C6与UPS旁路输出端的三线中的每一条相连。
      电流检测的具体原理与前一种不间断电源是相似的,不同之处仅在于,此时的检测,是在并机系统上电之前对流过容性假负载C4~C6的总电流进行检测,从而判断出UPS旁路晶闸管是否已经存在短路故障,以便于将事先存在的晶闸管短路故障排除。
      如图6所示,在本发明的又一方面,还提供一种可进行旁路反灌检测和旁路晶闸管上电前短路检测的不间断电源。与前述带旁路反灌检测的不间断电源的不同之处在于,该不间断电源中,UPS主电路的母线中点不但分别通过容性假负载C1~C3与UPS旁路输入端的三线中的每一条相连,还分别通过容性假负载C4~C6与UPS旁路输出端的三线中的每一条相连。实施检测时,可先在并机系统上电前对流过容性假负载C4~C6的总电流进行检测,从而判断UPS旁路晶闸管是否已经存在短路故障,而在并机系统上电后,则可对流过容性假负载C1~C3的总电流进行检测,从而判断UPS是否发生旁路反灌,并可据此实施旁路反灌保护。由于综合了两种检测,该不间断电源的故障检测能力更强,保护效果更好。
      如图7所示,一种不间断电源的旁路反灌检测方法,具体可采用以下步骤:
      S11、将UPS主电路的母线中点分别通过一个容性假负载连接至UPS旁路输入端的三线中的每一条;
      S12、上电后检测流过各容性假负载的总电流;
      S13、判断检测值是否超过设定阈值,如果超过,判定发生旁路反灌。
      如图8所示,一种不间断电源的旁路晶闸管上电前短路检测方法,具体可采用以下步骤:
      S21、将UPS主电路的母线中点分别通过一个容性假负载连接至UPS旁路输出端的三线中的每一条;
      S22、上电前检测流过容性假负载的总电流;
      S23、判断检测值是否超过设定阈值,如果超过,判定发生旁路晶闸管短路。
      如图9所示,一种不间断电源的旁路故障检测方法,具体可采用以下步骤:
      S31、将UPS主电路的母线中点分别通过假负载连接至UPS旁路输入端的三线中的每一条以及UPS旁路输出端的三线中的每一条;
      S32、上电前检测流过接在UPS旁路输出端的假负载的总电流;
      S33、判断检测值是否超过设定阈值,如果超过,判定旁路晶闸管的短路;
      S34、上电后检测流过接在UPS旁路输入端的假负载的总电流;
      S35、判断检测值是否超过设定阈值,如果超过,判定发生旁路反灌。
      更具体的实施过程可参见前述不间断电源实施例的说明,此处不再赘述。
      本发明中所使用的假负载,既可以是电容性假负载,也可以是电阻性或电感性假负载,或者是三种类型任意组合的假负载。
      本发明利用UPS旁路反灌时的电流特征,检测出旁路反灌,利用上电前旁路晶闸管短路时的电流特征,检测上电前旁路晶闸管短路故障。通过在母线中点和旁路之间增加假负载,检测经过容性假负载上的电流来实现这两种故障保护。与电压检测方案相比,本发明具有更高的可靠性,从而能提高产品的性能和竞争力。
      以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明,不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干简单推演或替换,都应当视为属于本发明的保护范围。


专利说明书附图图1
专利说明书附图
图2

专利说明书附图

图3

专利说明书附图
图4

专利说明书附图
图5

专利说明书附图
图6

专利说明书附图
图 7
专利说明书附图
图 8

专利说明书附图

图9