CN2678229Y

CN2678229Y - 新型不间断电源

Info

Publication number: CN2678229Y
Application number: CN 200320122305
Authority: CN
Inventors: 金剑杭
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-12-08
Filing date: 2003-12-08
Publication date: 2005-02-09
Anticipated expiration: 2013-12-08

Abstract

本实用新型公开了一种新型不间断电源，包括滤波器(2)、功率因数校正电路(3)、控制保护电路(5)，在滤波器(2)前连接继电器(1)，在滤波器(2)后依次连接功率因数校正电路(3)、储能补偿电路(4)、控制保护电路(5)。这种不间断电源采用继电器触点切换交、直电源，其切换时间由储能电容器C2来补偿，最终使得电压输出实现零中断；其电路性能稳定，切换可靠，真正实现了高效率工作，且结构简单，成本低。

Description

新型不间断电源

技术领域：

本实用新型涉及一种电源，特别涉及一种不间断电源。

背景技术：

由于电网本身的质量问题以及各种偶然因素的作用，使得电压浪涌，电磁噪声，持续电压偏高，持续低压等电网不良现象在变电站时有发生，甚至还可能发生短时间停电。来自电网的不良因素还有：电源电压瞬时或长时间的下陷、浪涌和中断，电源频率的漂移和不稳，电源输入波形畸变，各种尖峰干扰和噪音等，这一切对于高精度的敏感仪器和不能中断的设备来说影响是非常严重的。例如：计算机在工作时停电或者是有一个比较大的电压低落，就可能造成内存上的信息被冲掉及硬盘数据丢失的后果。UPS(Uninterruptible Power System)，即不间断电源，是一种含有储能装置，以逆变器为主要组成部分的恒压恒频的不间断电源。主要用于给计算机管理***、计算机网络通信***、电力自动化数据采集***、自动控制***或其它电力电子设备提供不间断的电力供应。当市电输入正常时，UPS将市电稳压后供应给负载使用，此时的UPS就是一台交流市电稳压器；当市电中断(事故停电)时，UPS立即将变电站直流***的电能，通过逆变转换的方法向负载继续供应220V交流电，使负载维持正常工作并保护负载软、硬件不受损坏。

现用电力专用的UPS无论市电正常还是市电异常，都需要经过逆变器向负载供电，无切换时间，因此能实现不间断工作。如图1所示，此UPS的直流供电电源经滤波器2、预稳压电路、DC/DC变换器8的隔离变换后产生的DC±360V在线连接在经过差模滤波器7和交流功率因数校正电路3后产生的DC±380V电压处。然后再经过控制保护电路5中的正弦波逆变器及LC滤波器6滤波输出高质量的正弦波。这里的DC/DC变换器8当市电供电正常时，它是处于不供能状态，并不向逆变器的正值和负值直流电源总线(+BUS和-BUS)提供任何能量；然而，一旦出现市电供电异常时，就进入直流运行状态，并负责向逆变器提供正值和负值直流电源总线电源。DC/DC变换器8的主要功能是直流升压和隔离作用，其功率转换效率最大不到90％，DC/AC输出效率最大也在90％左右，在直流运行时的整机效率在80％左右。鉴于这样的电路设计，对于DC/DC变换器8中的功率管而言，当UPS处于市电供电异常时所流过功率管的电流要比UPS处于市电供电正常时的电流大的很多，随之而来的是出现在功率管上的功耗也将增大很多。基于上述原因，对于UPS设备来说，由于DC/DC变换器8的投入而额外产生的热量将会造成整机的故障率增高。因为实验证明温度每升高10℃，设备的工作寿命将减少一半。

发明内容：

针对现有技术中存在的不足之处，本实用新型的目的是提供一种性能可靠、体积小、重量轻、成本低，还能提高工作效率，延长设备使用寿命的新型不间断电源。

本实用新型的目的是通过下述方案实现的：提供一种新型不间断电源，包括滤波器、功率因数校正电路、控制保护电路，在滤波器前连接继电器，在滤波器后依次连接功率因数校正电路、储能补偿电路、控制保护电路。

继电器的常开触点与交流电的输入端口连接，继电器的常闭触点与直流电的输入端口连接。功率因数校正电路包括滤波电容C1，储能补偿电路包括1～2套补偿分路，每套补偿分路包括电阻R1、二极管D1，上述的电阻R1、二极管D1并联后串联储能电容C2，2套补偿分路以并联的形式连接在一起；市电正常时，电流经过滤波电容C1的滤波后，一路通过电阻R1向储能电容C2充电，另一路进入控制保护电路；断电时交直流切换时间内，储能电容C2向二极管D1放电后进入控制保护电路；接通到直流电源后，电流经过滤波电容C1的滤波后，直接进入控制保护电路。

采用上述结构的新型不间断电源，采用继电器触点切换交、直电源，其切换时间由储能电容器C2来补偿，最终使得电压输出实现零中断。其电路性能稳定，切换可靠，在电网出现故障的情况下，能保证负载不间断工作，真正实现了高效率工作。本实用新型结构简单，设备体积小，成本低，能广泛适用于小功率、大功率交流不间断电源和直流不间断电源。

附图说明：

图1是现有的交流不间断电源的电路结构示意图；

图2是本实用新型的小功率(1～3KVA)交流不间断电源的电路结构示意图；

图3是本实用新型的大功率(5～15KVA)交流不间断电源的电路结构示意图；

图4是本实用新型的直流不间断电源的电路结构示意图。

具体实施方式：

参照上述附图，对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。

实施例1：图2给出了本实用新型的一种小功率(1～3KVA)交流不间断电源，包括依次连接在一起的继电器1、滤波器2、差模滤波器7、功率因数校正电路3、储能补偿电路4、包括LC滤波器6的控制保护电路5。继电器1的常开触点与交流电的输入端口(L、N)连接，继电器1的常闭触点与直流电的输入端口(+、-)连接。储能补偿电路4包括2套补偿分路；每套补偿分路包括电阻R1、二极管D1，上述R1、D1两者并联后串联储能电容C2；2套补偿分路以并联的形式连接在一起。

工作过程如下：

一)、当市电正常时，继电器1的线圈J1得电，常开触点闭合，常闭触点打开，交流电AC220V通过L、N端口进入继电器1，再经过滤波器2进行滤波，滤波器可选11次谐波电力滤波器；再经过差模滤波器7进行差模滤波。接着在功率因数校正电路3中：先被整流成直流电路；然后在功率因数校正及升压驱动保护模块的控制下，将输入功率因数从无补偿的0.65提高到0.95以上，从而将UPS的输入谐波电流分量降到3％以内，这样可避免计算机高速传输中因电源干扰脉冲过大所引起数据的丢失；接着通过滤波电容C1进行滤波。滤波后的直流电一路进入储能保护电路4，通过电阻R1向储能电容C2充电，C2的容量可根据负载功率和继电器的切换时间决定；同时另一路直流电进入控制保护电路5：先经过SPWM(正弦脉宽调制)调制扩大，再经过LC电感电容滤波器6进行滤波，就能输出纯正弦波的AC220V电源。

二)、当市电供电出故障或完全停电时，继电器1动作：继电器线圈J1失电，继电器的常开触点断开，常闭触点闭合。(继电器交直流切换时间内的电能由储能补偿电路4的储能电容C2补偿。具体过程如下：当二极管D1两端的电压压降超过0.7V时，储能电容C2通过二极管D1向负载放电，进入控制保护电路5：先经过SPWM调制扩大，再经过LC电感电容滤波器6进行滤波，就能输出纯正弦波的AC220V电源，使得切换到直流电源之前输出电压不间断。)此时的功率因数补偿电路3作为直流升压电路应用，将原来的功率因数补偿用SPWM作为PWM(脉宽调制)应用。将直流电压升压成±365V，通过滤波电容C1进行滤波。接着直接进入控制保护电路5：经过SPWM调制扩大，再经过LC电感电容滤波器6进行滤波，输出纯正弦波的AC220V电源。

实施例2：图3给出了本实用新型的一种大功率(5～15KVA)交流不间断电源，取消差模滤波器7及其相应功能，滤波器2直接连接功率因数校正电路3，其余同实施例1。控制保护电路5将输入的0～180°的正弦波经功率因数补偿电路3产生正的直流电压，控制保护电路5将输入的180°～360°的负正弦波经功率因数补偿电路3产生负的直流电压，其余工作过程同实施例1。

实施例3：图4给出了本实用新型的一种直流不间断电源，包括依次连接在一起的继电器1、滤波器2、功率因数校正电路3、储能补偿电路4、包括DC/DC变换器8和LC滤波器6的控制保护电路5。继电器1的常开触点与交流电的输入端口(L、N)连接，继电器1的常闭触点与直流电的输入端口(+、-)连接。储能补偿电路4包括电阻R1、二极管D1，上述两者并联后串联储能电容C2。

工作过程如下：

一)、当市电正常时，继电器1的线圈J1得电，常开触点闭合，常闭触点打开，交流电AC220V通过L、N端口进入继电器，经过滤波器2进行滤波，滤波器2可选11次谐波电力滤波器。接着在功率因数校正电路3中：先被桥式整流电路整流成直流电路；然后在功率因数校正及升压驱动保护模块的控制下，将输入功率因数从无补偿的0.65提高到0.95以上，从而将UPS的输入谐波电流分量降到3％以内，这样可避免计算机高速传输中因电源干扰脉冲过大所引起数据的丢失；接着通过滤波电容C1进行滤波。滤波后的直流电一路进入储能保护电路4，通过电阻R1向储能电容C2充电，C2的容量可根据负载功率和继电器的切换时间决定。同时另一路直流电进入控制保护电路：先经过PWM(脉宽调制)调制扩大，再经过高频隔离的DC/DC变换器8降低电压，然后经过LC电感电容滤波器6进行滤波，就能以直流电的形式输出。

二)、当市电供电出故障或完全停电时，继电器1动作：继电器线圈J1失电，继电器的常开触点断开，常闭触点闭合。(继电器1交直流切换时间内的电能由储能补偿电路4的储能电容器C2补偿。具体过程如下：当二极管D1两端的电压压降超过0.7V时，储能电容C2通过二极管D1向负载放电，进入控制保护电路：先经过PWM调制扩大，再经过高频隔离的DC/DC变换器8降低电压，然后经过LC电感电容滤波器6进行滤波，就能以直流电的形式输出。)此时的功率因数补偿电路作为直流升压电路应用，将原来的功率因数补偿用SPWM作为PWM应用。将直流电压升压成+400V，通过滤波电容C1进行滤波。接着直接进入控制保护电路5：先经过PWM调制扩大，再经过高频隔离的DC/DC变换器8降低电压，然后经过LC电感电容滤波器6进行滤波，就能以直流电的形式输出。

以上所述仅为本实用新型的若干个具体实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，还可以作出许多变型和改进，所有的未超出本设计权利要求的变型或改进均应视为本实用新型的保护范围。

Claims

1、一种新型不间断电源，包括滤波器(2)、功率因数校正电路(3)、控制保护电路(5)，其特征在于：在滤波器(2)前连接继电器(1)，在滤波器(2)后依次连接功率因数校正电路(3)、储能补偿电路(4)、控制保护电路(5)。

2、根据权利要求1所述的新型不间断电源，其特征在于：所述继电器(1)的常开触点与交流电的输入端口连接，继电器的常闭触点与直流电的输入端口连接。

3、根据权利要求2所述的新型不间断电源，其特征在于：所述功率因数校正电路(3)包括滤波电容C1；所述储能补偿电路(4)包括1～2套补偿分路，每套补偿分路包括电阻R1、二极管D1，上述的电阻R1、二极管D1并联后串联储能电容C2，2套补偿分路以并联的形式连接在一起；市电正常时，电流经过滤波电容C1的滤波后，一路通过电阻R1向储能电容C2充电，另一路进入控制保护电路；断电时交直流切换时间内，储能电容C2向二极管D1放电后进入控制保护电路；接通到直流电源后，电流经过滤波电容C1的滤波后，直接进入控制保护电路。