CN201045747Y - 不间断电源 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种不间断电源，尤其是在线交换式(LINE－INTERACTIVE)不间断电源或离线式(OFF－LINE)不间断电源。其是利用简单的交流/直流转换器取代工频变压器能实现市电稳压输出功能，并利用一种简单的直流/直流转换器共享变压器将电池升压变压器变成可充电的双向直流/直流转换器，并可以同时将不必要的多余的能量回收到电池，降低能量的损耗。以上所述功能结合，可降低待机功率损耗，提高输入功因(POWERFACTERCORRECTIVE)降低总谐波电压与电流，降低用户设备的损耗，在宽市电输入范围下，提高供电电源质量与整机运行效率，实现节能的目的。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种不间断电源，尤其是在线交换式(LINE-INTERACTIVE)不间断电源或离线式(OFF-LINE)不间断电源。
背景技术
不间断电源(UPS)是一种交流电源装置，目前，公知的在线交换式不间断电源或是离线式不间断电源，若只在输入与输出端接滤波器，只能用在窄的市电输入电压范围，要实现市电宽的输入范围电压变动，一般都采用公频变压器做单组或多组抽头切换来达到市电电压的调整。如图2所示，是典型的在线交换式不间断电源原理图，保证接到本装置输出端的用户设备在安全的电压范围下继续运行；若无加装此电压调整装置的不间断电源，在市电电压过高或过低就会转由电池供电，真正停电时，该不间断电源装置就失去提供不间断供电的功能，所以使用在市电范围变动较大的地区或场所都要加装该市电电压的调整装置。目前该装置的缺点是采用继电器利用工频变压器多组电压抽头切换电压，切换时会产生突波电压影响电力供电质量，并且所用的工频变压器，不管需不需要做电压调整随时都在损耗功率(铜损+铁损)，而且无输入功因提升功能。公知的在线交换式不间断电源或离线式不间断电源，其电池充电装置只能内建小电流充电装置，要改由长延时供电，电池需换大容量，需加装大电流充电装置。
发明内容
鉴于上述的公知的不间断电源的缺点，本发明的主要目的是在不增加很多成本下提高在线交换式不间断电源或是离线式不间断电源，使其可使用在宽市电输入范围，提高供电电源质量与整机运行效率，实现节能的目的。该种不间断电源包括：
一电池装置，提供直流电压；
一直流/直流双向转换装置，提供将电池电压转换成高电压，将高电压转换成低电压回收能量并可提供大充电电流供电池充电；
一交流/直流转换装置，提供直流电压，市电低压时将市电升压并做功因提升，市电高压时只做全波整流输出；
一直流/交流逆变装置，将直流电压转换成交流电压输出；
一继电装置，切换市电输出或不间断电源供电输出；
一微处理器(MPU)，主要做各别装置电源管理及逆变装置转换信号；
一脉冲调变器，提供脉冲调变信号(PWM)给交流/直流转换装置和直流/直流双向转换装置使用；
一滤波装置，市电电压在正常范围，直接通过滤波装置到输出端提供给用户设备使用。
其中所述的直流/直流双向转换装置采用微处理器与脉冲调变器控制，实现混合运作三种运行模式。模式一：在电池供电时由脉冲调变器提供PWM信号，微处理器控制信号的开与关，将低电压转成换成脉冲调变高电压经整流给直流/交流逆变装置。模式二：当电池不供电时，高压输出端上的可控功率晶体管由脉冲调变器提供PWM信号，微处理器控制信号的开与关可将高压端电压转成脉冲调变低电压经整流对电池充电。模式三：由于交流/直流转换装置，直流/交流逆变装置工作时会产生多余能量，而且输出端若接电感性负载(如变压器，马达)，也会有多余能量经逆变装置反灌回直流母线上，直流/直流双向转换装置高压输出端上的可控功率晶体管由脉冲调变器提供PWM信号，微处理器控制信号的开与关，将直流母线上的多余能量送回电池充电提高整机运行效率。
上述的不间断电源，其中所述的交流/直流转换装置采用微处理器与脉冲调变器控制实现混合运作，两种运行模式。模式一：市电正常或高压时只做全波整流成直流电，但输出端并不采用电解电容滤波储存能量，只使用小容量无极性电容，所以功率损耗极小。模式二：当市电低压时表示市电电力供电容量不足，交流/直流转换装置上可控功率晶体管由脉冲调变器提供PWM信号，微处理器控制开与关，做升压及功因提升，提升市电电力供电的可用容量，降低总输入谐波电流。
上述的不间断电源，其中所述的直流/交流逆变装置是一典型的全桥逆变(INVERTER)装置，使用4只可控功率组件做转换开关，采用微处理器提供脉冲调变信号(PWM)将直流电压或脉冲调变高电压转换后经滤波电路转换成类似正弦波的梯型波的交流电源或采用微处理器提供弦波脉冲调变信号(SPWM)将直流电压或脉冲调变高电压转换后经滤波电路，产生弦波的交流电源，控制继电器的开与关输出提供给用户设备。
上述的不间断电源，其中所述的脉冲调变器是典型的PWM IC，如494，3524，3525，利用微处理器控制使单一只PWM IC变成可多路输出电压控制及多路电流保护的PWM IC，同时提供PWM信号给交流/直流转换装置内的一只可控功率晶体管，直流/直流双向转换装置内电池电压升压的两只可控功率晶体管及电池充电跟多余能量储存的一只可控功率晶体管，由微处理器控制开与关，及各装置输出电压值的控制。
本实用新型采用上述所描述的技术方案，使用少量的控制元件及简单的电路架构，降低能量的损耗，并可降低待机功率损耗，提高输入功因(POWER FACTER CORRECTIVE)降低总谐波电流，宽市电输入范围可正常运行，提高供电电源质量与整机运行效率，实现节能的目的。
附图说明
图1是本实用新型的结构方块示意图。
图2是现有的在线交换式(LINE-INTERACTIVE)不间断电源装置结构方块示意图。
图3是本实用新型的原理图。
具体实施方式
图1、3为本实用新型的具体实施例。如图1所示，本实用新型主要包括：滤波装置1，交流/直流转换装置2，电池3，直流/直流双向转换装置4，脉冲调变器5，继电装置6，直流/交流逆变装置7，微处理器8等构件。其中，该输入滤波器1在市电正常时对市电滤波再经继电装置6输出电力，并且该继电装置6可在市电不正常时切换电力的供应来源。为了在市电电压变动比较大时能提供稳定电压，供输出端的用户设备使用，而不是将市电切离转由电池供电，该交流/直流转换装置2会将市电电压变动比较大时，将交流电压转成直流电压到直流母线上，直流/交流逆变装置7，会将直流母线上的电压逆变成交流电压，经继电装置6，提供稳定的电压供输出端的用户设备使用。如图3所示，该交流/直流转换装置2由D1～D4组成全桥整流电路，由L1、Q1、D5组成升压电路结构。市电电压过高时直接由全桥整流电路整流成直流电压到直流母线上，升压电路不工作；市电电压过低时升压电路工作，将市电低电压升压到直流母线上，并提升输入端的功因，降低谐波电流。该升压电路上的Q1由脉冲调变器5提供PWM 1信号，输出电压经VFB1反馈回脉冲调变器5调整PWM宽度，并反馈给微处理器8检测反匮电压是否正常来判定Q 1是否正常，由微处理器8，控制S3高低电位来实现PWM1。信号的开关，进一步控制升压电路是否工作。
如图3所示，直流/交流逆变装置7是由Q5～Q8组成全桥逆变电路结构，L2、C2组成滤波电路，并有一电阻检测电流IFB2反馈给脉冲调变器5及微处理器8，当直流/交流逆变装置7输出过电流或异常时做过电流保护。Q5～Q8的SPWM信号由微处理器8提供，输出逆变电压经VFB2反馈给微处理器8，做SPWM信号调整。当市电中断或电压异常时将由电池供电，经直流/直流双向转换装置4将电池电压升压送到直流母线上，经直流/交流逆变装置7逆变成交流电压，再经继电装置6提供稳定的电压供输出端的用户设备使用。
如图3所示，该直流/直流双向转换装置由Q2、Q3、T1、D6、D7组成典型的推挽式(PUSH-PULL)电路结构，由脉冲调变器5提供PWM2、PWM4信号给Q2、Q3，由微处理器8控制S1、S4高低电位来实现PWM2、PWM4信号的开关，进一步控制推挽式(PUSH-PULL)电路是否工作。IFB3将检测电流信号反馈给脉冲调变器5，调整PWM宽度做过电流保护，并反馈给微处理器检测是否正常工作。另外当推挽式(PUSH-PULL)电路不工作时，由Q4、T1、D8、C3组成返驰式(FLYBACK)或降压式(BUCK)电路结构，如图3所示将直流母线上的多余能量反送回电池充电再利用。Q4、PWM3信号由脉冲调变器5提供，经脉冲变压器T2做信号隔离送给Q4，输出端电压经VFB3反馈回脉冲调变器5调整PWM宽度，IFB3将检测电流信号反馈给脉冲调变器5调整PWM宽度做过电流保护，并反馈给微处理器检测是否正常工作。如果直流母线上不存在多余能量时，由Q4组成的电路变成对电池充电的模式，提供定电压及定电流源的充电方式对电池充电。由于共享了T1变压器，所以可以直接提供大电流供大电池组充电，直接实现长延时供电，不需另外配置大充电电流装置，节省成本。
脉冲调变器5主要是由现有的PWM IC(如494，3524，3525)所构成，利用微处理器8来做电源管理的控制，实现多路输出控制的功能，节省控制成本。微处理器8采用现成的微处理器所构成，除做电源管理的功能外还要实现监控整个实用新型提出的不间断电源装置能正常工作。
Claims (1)
1.一种不间断电源，其特征在于它包括：
一电池装置，提供直流电压；
一直流/直流双向转换装置，提供将电池电压转换成高电压，将高电压转换成低电压回收能量并可提供大充电电流供电池充电；
一交流/直流转换装置，提供直流电压，市电低压时将市电升压并做功因提升，市电高压时只做全波整流输出；
一直流/交流逆变装置，将直流电压转换成交流电压输出；
一继电装置，切换市电输出或不间断电源供电输出；
一微处理器，主要做各别装置电源管理及逆变装置转换信号；
一脉冲调变器，提供脉冲调变信号给交流/直流转换装置和直流/直流双向转换装置使用。
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2006
- 2006-09-25 CN CNU2006200462054U patent/CN201045747Y/zh not_active Expired - Lifetime
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