CN208835830U - 一种ups外置旁路切换装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于电气技术领域，公开了一种UPS外置旁路切换装置。该装置包括主切换回路以及检测控制回路，主切换回路包括市电供电支路以及UPS供电支路；所述检测控制回路包括设于市电供电支路上的市电可控硅组以及设于UPS供电支路上的UPS可控硅组，两组可控硅组均与光耦继电器组电路连接，所述光耦继电器组电路包括与两组可控硅组连接的整流电路以及与整流电路连接的第一光耦继电器、第二光耦继电器。本实用新型的市电可控硅组与UPS可控硅组是采用无源开关进行控制的，故此在装置的控制电路出现故障及控制电源丢失时，也能保证本装置的正常输出供电，最大限度的提高了静态切换开关装置的可靠性。

Description

一种UPS外置旁路切换装置

技术领域

本实用新型涉及电气技术领域，具体涉及一种UPS外置旁路切换装置。

背景技术

众所周知,随着自动化、信息化程度的提高，UPS供电的安全可靠性越来越重要，但是由于UPS内部的旁路切换故障，导致UPS输出供电中断的事故屡见不鲜；另外，由于UPS内置旁路开关，不能将UPS完全退出进行检修，同时在生产不中断时，手动操作UPS，将逆变状态转为旁路状态的操作，也存在切换失败导致断电的风险，现有技术无法解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决现有技术UPS内部旁路切换故障、不能完全退出进行检修以及手动操作UPS导致切换失败带来断电风险的问题，提供了一种UPS外置旁路切换装置。

为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案： 一种UPS外置旁路切换装置，包括主切换回路以及检测控制回路，主切换回路包括市电供电支路以及UPS供电支路；所述检测控制回路包括设于市电供电支路上的市电可控硅组以及设于UPS供电支路上的UPS可控硅组，检测控制回路还包括光耦继电器组电路，且市电可控硅组以及UPS可控硅组均与光耦继电器组电路连接，所述光耦继电器组电路包括与市电可控硅组以及UPS可控硅组连接的整流电路以及与整流电路连接的光耦继电器组。

进一步地，光耦继电器组包括相互连接的第一光耦继电器、第二光耦继电器，市电可控硅组包括反向并联的第一可控硅、第二可控硅，且第一可控硅的阴极与第二可控硅的阳极连接后再与第二断路器连接，第一断路器与市电相线连接，第一可控硅的阳极与第二可控硅的阴极连接后与负载端子连接。

进一步地，第一可控硅的阳极与第二可控硅的阴极连接后与并联的接触器常开主触头、限流电阻连接，且限流电阻、接触器常开主触头均与负载端子连接；限流电阻与第二可控硅的阴极之间还连接有第三熔断器，第三熔断器与第一按钮常闭触头连接，第一按钮常闭触头与微型继电器常开触点连接，微型继电器常开触点与接触器连接，接触器的另一端与零线连接，且光耦继电器组电路上设有控制微型继电器常开触点通断的微型继电器。

进一步地，UPS可控硅组包括反向并联的第三可控硅、第四可控硅，第三可控硅的阴极以及第四可控硅的阳极连接后再与接触器常闭主触头连接，接触器常闭主触头与第一断路器连接，第一断路器（QF1）与 UPS相线连接。

进一步地，整流电路包括第一桥式整流电路、第二桥式整流电路，第一桥式整流电路包括与第一可控硅的阴极连接的第一熔断器，第一熔断器与第一电阻连接，第一电阻与第一桥式整流器的一个交流输入端连接，桥式整流器的另一个交流输入端与零线连接，桥式整流器的直流输入端、直流输出端与第一光耦继电器连接。

进一步地，桥式整流器的输出+端子与第一光耦继电器常闭点NC的一端连接，第一光耦继电器常闭点NC的一端还与第二按钮的一端连接，第二按钮的另一端与第一光耦继电器常闭点NC的另一端以及微型继电器连接，微型继电器与桥式整流器的直流输出-端子连接。

进一步地，第二桥式整流电路包括与第三可控硅的阴极连接的第二熔断器，第二熔断器与第二电阻连接，第二电阻与第二桥式整流器的一个交流输入端连接，第二桥式整流器的另一个交流输入端与零线连接，第二桥式整流器的直流输出+端子与第一光耦继电器的常开触点NO连接，第二桥式整流器的直流输出-端子与第二光耦继电器常闭点NC发光二极管的阴极连接。

进一步地，第二桥式整流器的直流输出+端子还与第一按钮常开触点连接，第一按钮常开触点与接触器常闭辅助触头连接，接触器常闭辅助触头与第三电阻的一端连接，接触器常闭辅助触头与第三电阻一端之间连接第一光耦继电器常开点NO的一端，第三电阻的另一端与第一光耦继电器常开点NO发光二极管的阳极连接，第一光耦继电器常开点NO发光二极管的阴极与第一光耦继电器常闭点NC发光二极管的阳极连接，第一光耦继电器常闭点NC发光二极管的阴极与第二光耦继电器常开点NO发光二极管的阳极连接，第二光耦继电器常开点NO发光二极管的阴极连接第二光耦继电器常闭点NC发光二极管的阳极，第二光耦继电器常闭点NC发光二极管的阴极与电容的一端连接，电容的一端还与第二桥式整流器的直流输出-端子连接，电容的另一端连接在接触器常闭辅助触头与第三电阻之间。

进一步地，桥式整流器的直流输出+端子与桥式整流器的直流输出-端子之间的的线路上连接有第二稳压二极管，第二稳压二极管的阴极与桥式整流器的直流输出+端子及第一光耦继电器常闭点NC的一端连接，第二稳压二极管的阳极与桥式整流器的直流输出-端子及微型继电器连接。

进一步地，接触器常闭辅助触头与电容的一端之间的线路与第一稳压二极管的阴极连接，第一稳压二极管的阳极与第二桥式整流器的直流输出-端子以及电容的另一端连接。

本实用新型相对于现有技术，具有以下有益效果：本实用新型市电供电支路上的市电可控硅组以及设于UPS供电支路上的UPS可控硅组，由可控硅组被光耦继电器组运用光耦继电器组的检测和逻辑控制，使得一组可控硅导通时，另一组为截止状态。

实现两路电源的快速互投切换。UPS故障断电后，装置自动快速切换至外置旁路市电供电，保证供电的可靠性；同时也可通过装置手动快速切换至外旁路市电供电，实现UPS的定期安全离线检修和恢复上线。

本实用新型的市电可控硅组与UPS可控硅组是采用无源开关进行控制的，故此在装置的控制电路出现故障及控制电源丢失时，也能保证本装置的正常输出供电，最大限度的提高了静态切换开关装置的可靠性。

本实用新型的采用光耦继电器组与可控硅组的无源控制，使得两路电源切换控制变得相对简单容易实现，且光耦继电器组及可控硅组的动作导通时间均在1ms以内，使得两路电源的切换速度极快，为了保证动作的可靠性，本装置对检测回路增加了适当的电容C，进行失电放电延时，通过波形记录仪的观察验证，本装置可实现UPS事故断电到恢复旁路市电供电不超过5ms，完全满足现场使用要求。

附图说明

图1为本实用新型的电路原理图。

图2为本实用新型模拟UPS电源输出故障断电时的电压波形图。

图3为本实用新型市电电源手动切换至UPS电源供电时，负荷侧电压波形图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

如图1所示，一种UPS外置旁路切换装置，包括主切换回路以及检测控制回路，主切换回路包括市电供电支路以及UPS供电支路；所述检测控制回路包括设于市电供电支路上的市电可控硅组以及设于UPS供电支路上的UPS可控硅组，检测控制回路还包括光耦继电器组电路，且市电可控硅组以及UPS可控硅组均与光耦继电器组电路连接，所述光耦继电器组电路包括与市电可控硅组以及UPS可控硅组连接的整流电路以及与整流电路连接的光耦继电器组。光耦继电器组包括相互连接的第一光耦继电器GE1、第二光耦继电器GE2，市电可控硅组包括反向并联的第一可控硅SCR1、第二可控硅SCR2，第一可控硅SCR1的阴极与第二可控硅SCR2的阴极之间通过①②点连接，且第一可控硅SCR1的阴极与第二可控硅SCR2的阳极连接后再与第二断路器QF2连接，第一断路器QF1与市电相线L2连接，第一可控硅SCR1的阳极与第二可控硅SCR2的阴极连接后与负载端子L连接。第一可控硅SCR1的阳极与第二可控硅SCR2的阴极连接后与并联的接触器常开主触头KM1、限流电阻R连接，且限流电阻R、接触器常开主触头KM1均与负载端子L连接；限流电阻R与第二可控硅SCR2的阴极之间还连接有第三熔断器FU3，第三熔断器FU3与第一按钮常闭触头SB1＇连接，第一按钮常闭触头SB1＇与微型继电器常开触点K连接，微型继电器常开触点K与接触器 KM连接，接触器 KM的另一端与零线N连接，且光耦继电器组电路上设有控制微型继电器常开触点K＇通断的微型继电器K。

UPS可控硅组包括反向并联的第三可控硅SCR3、第四可控硅SCR4，第三可控硅SCR3的阴极以及第四可控硅SCR4的阴极之间通过③④点连接，第三可控硅SCR3的阴极以及第四可控硅SCR4的阳极连接后再与接触器常闭主触头KM2连接，接触器常闭主触头KM2与第一断路器QF1连接，第一断路器QF1与 UPS相线L1连接。

整流电路包括第一桥式整流电路、第二桥式整流电路，第一桥式整流电路包括与第一可控硅SCR1的阴极连接的第一熔断器FU1，第一熔断器FU1与第一电阻R1连接，第一电阻R1与第一桥式整流器VC1的一个交流输入端连接，第一桥式整流器VC1的另一个交流输入端与零线N连接，第一桥式整流器VC1的直流输入端、直流输出端与第一光耦继电器GE1连接。第一桥式整流器VC1的输出+端子与第一光耦继电器GE1常闭点NC的一端连接，第一光耦继电器GE1常闭点NC的一端还与第二按钮SB2的一端连接，第二按钮SB2的另一端与第一光耦继电器GE1常闭点NC的另一端以及微型继电器K连接，微型继电器K与第一桥式整流器VC1的直流输出-端子连接。

第一桥式整流器VC1的直流输出+端子与第一桥式整流器VC1的直流输出-端子之间的的线路上连接有第二稳压二极管DW2，第二稳压二极管DW2的阴极与第一桥式整流器VC1的直流输出+端子及第一光耦继电器GE1常闭点NC的一端连接，第二稳压二极管DW2的阳极与第一桥式整流器VC1的直流输出-端子及微型继电器K连接。

第二桥式整流电路包括与第三可控硅SCR3的阴极连接的第二熔断器FU2，第二熔断器FU2与第二电阻R2连接，第二电阻R2与第二桥式整流器VC2的一个交流输入端连接，第二桥式整流器VC2的另一个交流输入端与零线N连接，第二桥式整流器VC2的直流输出+端子与第一光耦继电器GE1的常开触点NO连接，第二桥式整流器VC2的直流输出-端子与第二光耦继电器GE2常闭点NC发光二极管的阴极连接。

第二桥式整流器VC2的直流输出+端子还与第一按钮常开触点SB1连接，第一按钮常开触点SB1与接触器常闭辅助触头KM3连接，接触器常闭辅助触头KM3与第三电阻R3的一端连接，接触器常闭辅助触头KM3与第三电阻R3一端之间连接第一光耦继电器GE1常开点NO的一端，第三电阻R3的另一端与第一光耦继电器GE1常开点NO发光二极管的阳极连接，第一光耦继电器GE1常开点NO发光二极管的阴极与第一光耦继电器GE1常闭点NC发光二极管的阳极连接，第一光耦继电器GE1常闭点NC发光二极管的阴极与第二光耦继电器GE2常开点NO发光二极管的阳极连接，第二光耦继电器GE2常开点NO发光二极管的阴极连接第二光耦继电器GE2常闭点NC发光二极管的阳极，第二光耦继电器GE2常闭点NC发光二极管的阴极与电容C的一端连接，电容C的一端还与第二桥式整流器VC2的直流输出-端子连接，电容C的另一端连接在接触器常闭辅助触头KM3与第三电阻R3之间。

接触器常闭辅助触头KM3与电容C的一端之间的线路与第一稳压二极管DW1的阴极连接，第一稳压二极管DW1的阳极与第二桥式整流器VC2的直流输出-端子以及电容C的另一端连接。

当来自UPS供电电源中断时，控制回路中，由第二熔断器FU2与第二电阻R2、第二桥式整流器VC2提供的直流电源消失，第一光耦继电器GE1、第二光耦继电器GE2的发光二极管失电，第二光耦继电器GE2常开点“NO”由闭合变为断开，既第三可控硅SCR3以及第四可控硅SCR4之间的①②点断开，使第三可控硅SCR3以及第四可控硅SCR4在电流过零时截止，同时第二光耦继电器（GE2）常闭点“NC”接通，第一可控硅SCR1与第二可控硅SCR2门极的③④点接通，此时第一可控硅SCR1与第二可控硅SCR2导通，由市电电源经第二断路器QF2、反向并联可控硅第一可控硅SCR1与第二可控硅SCR2、限流电阻R给负载提供电源，于此同时第一光耦继电器GE1由于发光二极管失电，其常闭点“NC”接通，微型继电器K线圈通过第一熔断器FU1、第一电阻R1、第一桥式整流器VC1提供的电源得电动作，微型继电器常开触点K闭合，电流通过第三熔断器FU3、第一按钮常闭触头SB1＇、微型继电器常开触点K＇，使接触器KM线圈得电动作，接触器常开主触头KM1接通，短接掉限流电阻R，实现通过可第一可控硅SCR1与第二可控硅SCR2及接触器常开主触头KM1的市电电源供电。

当需要由市电电源供电恢复至UPS电源供电时，可按下第一按钮SB1，第一按钮常闭触头SB1＇断开，接触器KM线圈失电，接触器常开主触头KM1断开，市电电源恢复限流电阻R的限流供电，于此同时接触器常闭辅助触头KM3闭合，UPS电源通过第二熔断器FU2、第二电阻R2、第二桥式整流器VC2恢复正常直流电源输出，并通过按下的第一按钮常开触点SB1，接触器常闭辅助触头KM3、第三电阻R3和第一光耦继电器GE1、第二光耦继电器GE2的4个发光二极管形成回路，使得第一光耦继电器GE1、第二光耦继电器GE2动作，第一光耦继电器GE1的常开点“NO”闭合，完成第一光耦继电器GE1、第二光耦继电器GE2的发光二极管供电回路的自锁。

另外，第二光耦继电器GE2得电，其常开触点“NO”闭合，第三可控硅SCR3以及第四可控硅SCR4之间的门极①②点导通，第二光耦继电器GE2常闭触点“NC”断开，市电回路的第一可控硅SCR1与第二可控硅SCR2在电流过零时截止，实现市电电源至UPS电源供电的手动切换。

当需要由UPS电源供电手动切换至市电电源供电，实现UPS电源的完全离线检修时，可按下第二按钮SB2，微型继电器K线圈通过按钮SB2常开触点得电，微型继电器常开触点K＇闭合，使得接触器线圈KM，经第三熔断器FU3、第一按钮SB1＇常闭点、微型继电器常开触点K＇得电，接触器常闭主触头KM2断开，使得UPS电源供电被切断，此时控制回路的动作过程与供电电源中断时的逻辑顺序一样，使负载侧电源供给快速的切换至市电电源供给。

第二光耦继电器GE2的①②管脚，按照线号连接可以控制第三可控硅SCR3以及第四可控硅SCR4之间的门极；

第一光耦继电器GE1的③④管脚，按照线号连接可以控制第一可控硅SCR1与第二可控硅SCR2之间的门极。

图2、图3为本装置进行电源切换时，用波形记录仪记录下来的电压波动（瞬时失电）波形。图2为模拟UPS电源输出故障断电时，测得的电压波形，其中“A”通道波形为负载侧的电压波形，可以测得切换时断电恢复时间为4.6ms，“B”通道波形为FU2点测得的电压波形。图3为市电电源供电按按钮SB2手动切换至UPS电源供电时，负荷侧电压波动情况，“A”通道波形为负载测的电压波形，未见电压波形波动，“B”通道波形为接触器线圈失电时的电压波动情况，从波形记录仪记录下来的图2、图3负载侧电压波动情况，可以说明本装置切换时间小于国家标准对于第III类UPS切换时间小于8ms的要求，如果需要进一步缩短切换时间，可通过调整检测控制回路中电容C的容量，来缩短检测动作时间。

Claims (10)

1.一种UPS外置旁路切换装置，其特征是：包括主切换回路以及检测控制回路，主切换回路包括市电供电支路以及UPS供电支路；所述检测控制回路包括设于市电供电支路上的市电可控硅组以及设于UPS供电支路上的UPS可控硅组，检测控制回路还包括光耦继电器组电路，且市电可控硅组以及UPS可控硅组均与光耦继电器组电路连接，所述光耦继电器组电路包括与市电可控硅组以及UPS可控硅组连接的整流电路以及与整流电路连接的光耦继电器组。

2.根据权利要求1所述的一种UPS外置旁路切换装置，其特征是：所述光耦继电器组包括相互连接的第一光耦继电器（GE1）、第二光耦继电器（GE2），市电可控硅组包括反向并联的第一可控硅（SCR1）、第二可控硅（SCR2），且第一可控硅（SCR1）的阴极与第二可控硅（SCR2）的阳极连接后再与第二断路器（QF2）连接，第一断路器（QF1）与市电相线(L2)连接，第一可控硅（SCR1）的阳极与第二可控硅（SCR2）的阴极连接后与负载端子（L）连接。

3.根据权利要求2所述的一种UPS外置旁路切换装置，其特征是：所述第一可控硅（SCR1）的阳极与第二可控硅（SCR2）的阴极连接后与并联的接触器常开主触头（KM1）、限流电阻（R）连接，且限流电阻（R）、接触器常开主触头（KM1）均与负载端子（L）连接；限流电阻（R）与第二可控硅（SCR2）的阴极之间还连接有第三熔断器（FU3），第三熔断器（FU3）与第一按钮常闭触头（SB1＇）连接，第一按钮常闭触头（SB1＇）与微型继电器常开触点（K）连接，微型继电器常开触点（K）与接触器（KM）连接，接触器（KM）的另一端与零线（N）连接，且光耦继电器组电路上设有控制微型继电器常开触点（K＇）通断的微型继电器（K）。

4.根据权利要求3所述的一种UPS外置旁路切换装置，其特征是：所述UPS可控硅组包括反向并联的第三可控硅（SCR3）、第四可控硅（SCR4），第三可控硅（SCR3）的阴极以及第四可控硅（SCR4）的阳极连接后再与接触器常闭主触头（KM2）连接，接触器常闭主触头（KM2）与第一断路器（QF1）连接，第一断路器（QF1）与 UPS相线（L1）连接。

5.根据权利要求4所述的一种UPS外置旁路切换装置，其特征是：所述整流电路包括第一桥式整流电路、第二桥式整流电路，第一桥式整流电路包括与第一可控硅（SCR1）的阴极连接的第一熔断器（FU1），第一熔断器（FU1）与第一电阻（R1）连接，第一电阻（R1）与第一桥式整流器（VC1）的一个交流输入端连接，第一桥式整流器（VC1）的另一个交流输入端与零线（N）连接，第一桥式整流器（VC1）的直流输入端、直流输出端与第一光耦继电器（GE1）连接。

6.根据权利要求5所述的一种UPS外置旁路切换装置，其特征是：所述第一桥式整流器（VC1）的输出+端子与第一光耦继电器（GE1）常闭点NC的一端连接，第一光耦继电器（GE1）常闭点NC的一端还与第二按钮（SB2）的一端连接，第二按钮（SB2）的另一端与第一光耦继电器（GE1）常闭点NC的另一端以及微型继电器（K）连接，微型继电器（K）与第一桥式整流器（VC1）的直流输出-端子连接。

7.根据权利要求5所述的一种UPS外置旁路切换装置，其特征是：所述第二桥式整流电路包括与第三可控硅（SCR3）的阴极连接的第二熔断器（FU2），第二熔断器（FU2）与第二电阻（R2）连接，第二电阻（R2）与第二桥式整流器（VC2）的一个交流输入端连接，第二桥式整流器（VC2）的另一个交流输入端与零线（N）连接，第二桥式整流器（VC2）的直流输出+端子与第一光耦继电器（GE1）的常开触点NO连接，第二桥式整流器（VC2）的直流输出-端子与第二光耦继电器（GE2）常闭点NC发光二极管的阴极连接。

8.根据权利要求7所述的一种UPS外置旁路切换装置，其特征是：所述第二桥式整流器（VC2）的直流输出+端子还与第一按钮常开触点（SB1）连接，第一按钮常开触点（SB1）与接触器常闭辅助触头（KM3）连接，接触器常闭辅助触头（KM3）与第三电阻（R3）的一端连接，接触器常闭辅助触头（KM3）与第三电阻（R3）一端之间连接第一光耦继电器（GE1）常开点NO的一端，第三电阻（R3）的另一端与第一光耦继电器（GE1）常开点NO发光二极管的阳极连接，第一光耦继电器（GE1）常开点NO发光二极管的阴极与第一光耦继电器（GE1）常闭点NC发光二极管的阳极连接，第一光耦继电器（GE1）常闭点NC发光二极管的阴极与第二光耦继电器（GE2）常开点NO发光二极管的阳极连接，第二光耦继电器（GE2）常开点NO发光二极管的阴极连接第二光耦继电器（GE2）常闭点NC发光二极管的阳极，第二光耦继电器（GE2）常闭点NC发光二极管的阴极与电容（C）的一端连接，电容（C）的一端还与第二桥式整流器（VC2）的直流输出-端子连接，电容（C）的另一端连接在接触器常闭辅助触头（KM3）与第三电阻（R3）之间。

9.根据权利要求5所述的一种UPS外置旁路切换装置，其特征是：所述第一桥式整流器（VC1）的直流输出+端子与第一桥式整流器（VC1）的直流输出-端子之间的线路上连接有第二稳压二极管（DW2），第二稳压二极管（DW2）的阴极与第一桥式整流器（VC1）的直流输出+端子及第一光耦继电器（GE1）常闭点NC的一端连接，第二稳压二极管（DW2）的阳极与第一桥式整流器（VC1）的直流输出-端子及微型继电器（K）连接。

10.根据权利要求8所述的一种UPS外置旁路切换装置，其特征是：所述接触器常闭辅助触头（KM3）与电容（C）的一端之间的线路与第一稳压二极管（DW1）的阴极连接，第一稳压二极管（DW1）的阳极与第二桥式整流器（VC2）的直流输出-端子以及电容（C）的另一端连接。