專利名稱：不間斷電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種不間斷電源，尤其是在線交換式(LINE-INTER ACTIVE)不間斷電源或離線式(OFF-LINE)不間斷電源。
背景技術(shù)：
不間斷電源(UPS)是一種交流電源裝置，目前，公知的在線交換式不 間斷電源或是離線式不間斷電源，若只在輸入與輸出端接濾波器，只能用 在窄的市電輸入電壓范圍，要實現(xiàn)市電寬的輸入范圍電壓變動， 一般都采 用公頻變壓器做單組或多組抽頭切換來達到市電電壓的調(diào)整。如圖2所 示，是典型的在線交換式不間斷電源原理圖，保證接到本裝置輸出端的用 戶設(shè)備在安全的電壓范圍下繼續(xù)運行；若無加裝此電壓調(diào)整裝置的不間斷 電源，在市電電壓過高或過低就會轉(zhuǎn)由電池供電，真正停電時，該不間斷 電源裝置就失去提供不間斷供電的功能，所以使用在市電范圍變動較大的 地區(qū)或場所都要加裝該市電電壓的調(diào)整裝置。目前該裝置的缺點是采用繼 電器利用工頻變壓器多組電壓抽頭切換電壓，切換時會產(chǎn)生突波電壓影響電力供電質(zhì)量，并且所用的工頻變壓器，不管需不需要做電壓調(diào)整隨時都 在損耗功率(銅損+鐵損)，而且無輸入功因提升功能。公知的在線交換式 不間斷電源或離線式不間斷電源，其電池充電裝置只能內(nèi)建小電流充電裝 置，要改由長延時供電，電池需換大容量，需加裝大電流充電裝置。發(fā)明內(nèi)容鑒于上述的公知的不間斷電源的缺點，本發(fā)明的主要目的是在不增加 很多成本下提高在線交換式不間斷電源或是離線式不間斷電源，使其可使 用在寬市電輸入范圍，提高供電電源質(zhì)量與整機運行效率，實現(xiàn)節(jié)能的目 的。該種不間斷電源包括一電池裝置，提供直流電壓；一直流/直流雙向轉(zhuǎn)換裝置，提供將電池電壓轉(zhuǎn)換成高電壓，將高電
壓轉(zhuǎn)換成低電壓回收能量并可提供大充電電流供電池充電；一交流/直流轉(zhuǎn)換裝置，提供直流電壓，市電低壓時將市電升壓并做功因提升，市電高壓時只做全波整流輸出；一直流/交流逆變裝置，將直流電壓轉(zhuǎn)換成交流電壓輸出；一繼電裝置，切換市電輸出或不間斷電源供電輸出；一微處理器(MPU),主要做各別裝置電源管理及逆變裝置轉(zhuǎn)換信號；一脈沖調(diào)變器，提供脈沖調(diào)變信號(PWM)給交流/直流轉(zhuǎn)換裝置和直 流/直流雙向轉(zhuǎn)換裝置使用；一濾波裝置，市電電壓在正常范圍，直接通過濾波裝置到輸出端提供 給用戶設(shè)備使用。其中所述的直流/直流雙向轉(zhuǎn)換裝置采用微處理器與脈沖調(diào)變器控 制，實現(xiàn)混合運作三種運行模式。模式一在電池供電時由脈沖調(diào)變器提 供PWM信號，微處理器控制信號的開與關(guān)，將低電壓轉(zhuǎn)成換成脈沖調(diào)變 高電壓經(jīng)整流給直流/交流逆變裝置。模式二當(dāng)電池不供電時，高壓輸 出端上的可控功率晶體管由脈沖調(diào)變器提供P WM信號，微處理器控制信 號的開與關(guān)可將高壓端電壓轉(zhuǎn)成脈沖調(diào)變低電壓經(jīng)整流對電池充電。模式 三由于交流/直流轉(zhuǎn)換裝置，直流/交流逆變裝置工作時會產(chǎn)生多余能量， 而且輸出端若接電感性負載(如變壓器，馬達)，也會有多余能量經(jīng)逆變裝 置反灌回直流母線上，直流/直流雙向轉(zhuǎn)換裝置高壓輸出端上的可控功率 晶體管由脈沖調(diào)變器提供P WM信號,微處理器控制信號的開與關(guān)，將直流 母線上的多余能量送回電池充電提高整機運行效率。上述的不間斷電源，其中所述的交流/直流轉(zhuǎn)換裝置采用微處理器與 脈沖調(diào)變器控制實現(xiàn)混合運作，兩種運行模式。模式一市電正?；蚋邏?時只做全波整流成直流電，但輸出端并不采用電解電容濾波儲存能量，只 使用小容量無極性電容，所以功率損耗極小。模式二當(dāng)市電低壓時表示 市電電力供電容量不足，交流/直流轉(zhuǎn)換裝置上可控功率晶體管由脈沖調(diào) 變器提供PWM信號，微處理器控制開與關(guān)，做升壓及功因提升，提升市 電電力供電的可用容量，降低總輸入諧波電流。上述的不間斷電源，其中所述的直流/交流逆變裝置是一典型的全橋 逆變(INVERTER)裝置，使用4只可控功率組件做轉(zhuǎn)換開關(guān)，采用微處理 器提供脈沖調(diào)變信號(PWM)將直流電壓或脈沖調(diào)變高電壓轉(zhuǎn)換后經(jīng)濾波
電路轉(zhuǎn)換成類似正弦波的梯型波的交流電源或采用微處理器提供弦波脈沖調(diào)變信號(SPWM)將直流電壓或脈沖調(diào)變高電壓轉(zhuǎn)換后經(jīng)濾波電路，產(chǎn)生弦波的交流電源，控制繼電器的開與關(guān)輸出提供給用戶設(shè)備。上述的不間斷電源，其中所述的脈沖調(diào)變器是典型的PWM IC，如 494， 3524， 3525,利用微處理器控制使單一只PWM IC變成可多路輸出 電壓控制及多路電流保護的PWMIC,同時提供PWM信號給交流/直流轉(zhuǎn) 換裝置內(nèi)的 一 只可控功率晶體管，直流/直流雙向轉(zhuǎn)換裝置內(nèi)電池電壓升 壓的兩只可控功率晶體管及電池充電跟多余能量儲存的一只可控功率晶 體管，由微處理器控制開與關(guān)，及各裝置輸出電壓值的控制。本實用新型采用上述所描述的技術(shù)方案，使用少量的控制元件及筒單 的電路架構(gòu)，降低能量的損耗，并可降低待機功率損耗，提高輸入功因 (POWER FACTER CORRECTIVE)降低總諧波電流，寬市電輸入范圍可正 常運行，提高供電電源質(zhì)量與整機運行效率，實現(xiàn)節(jié)能的目的。


圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)方塊示意圖。圖2是現(xiàn)有的在線交換式(LINE-INTERACTIVE)不間斷電源裝置結(jié)構(gòu) 方塊示意圖。圖3是本實用新型的原理圖。
具體實施方式
圖1、 3為本實用新型的具體實施例。如圖1所示，本實用新型主要 包括濾波裝置l，交流/直流轉(zhuǎn)換裝置2,電池3，直流/直流雙向轉(zhuǎn)換裝 置4,脈沖調(diào)變器5，繼電裝置6，直流/交流逆變裝置7,微處理器8等 構(gòu)件。其中，該輸入濾波器1在市電正常時對市電濾波再經(jīng)繼電裝置6 輸出電力，并且該繼電裝置6可在市電不正常時切換電力的供應(yīng)來源。為 了在市電電壓變動比較大時能提供穩(wěn)定電壓，供輸出端的用戶設(shè)備使用， 而不是將市電切離轉(zhuǎn)由電池供電，該交流/直流轉(zhuǎn)換裝置2會將市電電壓 變動比較大時，將交流電壓轉(zhuǎn)成直流電壓到直流母線上，直流/交流逆變 裝置7，會將直流母線上的電壓逆變成交流電壓，經(jīng)繼電裝置6，提供穩(wěn) 定的電壓供輸出端的用戶設(shè)備使用。如圖3所示，該交流/直流轉(zhuǎn)換裝置2 由D1 D4組成全橋整流電路，由L1、 Ql、 D5組成升壓電路結(jié)構(gòu)。市電
電壓過高時直接由全橋整流電路整流成直流電壓到直流母線上，升壓電路不工作；市電電壓過低時升壓電路工作，將市電低電壓升壓到直流母線上， 并提升輸入端的功因，降低諧波電流。該升壓電路上的Ql由脈沖調(diào)變器 5提供PWM1信號，輸出電壓經(jīng)VFB1反饋回脈沖調(diào)變器5調(diào)整PWM寬 度，并反饋給微處理器8檢測反匱電壓是否正常來判定Ql是否正常，由 微處理器8，控制S3高低電位來實現(xiàn)PWM1。信號的開關(guān)，進一步控制 升壓電路是否工作。如圖3所示，直流/交流逆變裝置7是由Q5 Q8組成全橋逆變電路結(jié) 構(gòu)，L2、 C2組成濾波電路，并有一電阻檢測電流IFB2反饋給脈沖調(diào)變器 5及微處理器8,當(dāng)直流/交流逆變裝置7輸出過電流或異常時做過電流保 護。Q5 Q8的SPWM信號由微處理器8提供，輸出逆變電壓經(jīng)VFB2反 饋給微處理器8，做SPWM信號調(diào)整。當(dāng)市電中斷或電壓異常時將由電 池供電，經(jīng)直流/直流雙向轉(zhuǎn)換裝置4將電池電壓升壓送到直流母線上， 經(jīng)直流/交流逆變裝置7逆變成交流電壓，再經(jīng)繼電裝置6提供穩(wěn)定的電 壓供輸出端的用戶設(shè)備使用。如圖3所示，該直流/直流雙向轉(zhuǎn)換裝置由Q2、 Q3、 Tl、 D6、 D7組 成典型的推挽式(PUSH-PULL)電路結(jié)構(gòu)，由脈沖調(diào)變器5提供PWM2、 PWM4信號給Q2、Q3，由微處理器8控制S1、S4高低電位來實現(xiàn)PWM2、 PWM4信號的開關(guān)，進一步控制推挽式(PUSH-PULL)電路是否工作。IFB3 將檢測電流信號反饋給脈沖調(diào)變器5，調(diào)整PWM寬度做過電流保護，并 反饋給微處理器檢測是否正常工作。另外當(dāng)推挽式(PUSH-PULL)電路不工 作時，由Q4、 Tl、 D8、 C3組成返馳式(FLYBACK)或降壓式(BUCK)電路 結(jié)構(gòu)，如圖3所示將直流母線上的多余能量反送回電池充電再利用。Q4、 PWM3信號由脈沖調(diào)變器5提供，經(jīng)脈沖變壓器T2做信號隔離送給Q4， 輸出端電壓經(jīng)VFB3反饋回脈沖調(diào)變器5調(diào)整PWM寬度，IFB3將^r測電 流信號反饋給脈沖調(diào)變器5調(diào)整PWM寬度做過電流保護，并反饋給微處 理器檢測是否正常工作。如果直流母線上不存在多余能量時，由Q4組成 的電路變成對電池充電的模式，提供定電壓及定電流源的充電方式對電池 充電。由于共享了 Tl變壓器，所以可以直接提供大電流供大電池組充電， 直接實現(xiàn)長延時供電，不需另外配置大充電電流裝置，節(jié)省成本。脈沖調(diào)變器5主要是由現(xiàn)有的PWMIC(如494,3524，3525)所構(gòu)成，利 用微處理器8來做電源管理的控制，實現(xiàn)多路輸出控制的功能，節(jié)省控制
成本。微處理器8采用現(xiàn)成的微處理器所構(gòu)成，除做電源管理的功能外還 要實現(xiàn)監(jiān)控整個實用新型提出的不間斷電源裝置能正常工作。
權(quán)利要求1.一種不間斷電源，其特征在于它包括一電池裝置，提供直流電壓；一直流/直流雙向轉(zhuǎn)換裝置，提供將電池電壓轉(zhuǎn)換成高電壓，將高電壓轉(zhuǎn)換成低電壓回收能量并可提供大充電電流供電池充電；一交流/直流轉(zhuǎn)換裝置，提供直流電壓，市電低壓時將市電升壓并做功因提升，市電高壓時只做全波整流輸出；一直流/交流逆變裝置，將直流電壓轉(zhuǎn)換成交流電壓輸出；一繼電裝置，切換市電輸出或不間斷電源供電輸出；一微處理器，主要做各別裝置電源管理及逆變裝置轉(zhuǎn)換信號；一脈沖調(diào)變器，提供脈沖調(diào)變信號給交流/直流轉(zhuǎn)換裝置和直流/直流雙向轉(zhuǎn)換裝置使用。
專利摘要本實用新型涉及一種不間斷電源，尤其是在線交換式(LINE-INTERACTIVE)不間斷電源或離線式(OFF-LINE)不間斷電源。其是利用簡單的交流/直流轉(zhuǎn)換器取代工頻變壓器能實現(xiàn)市電穩(wěn)壓輸出功能，并利用一種簡單的直流/直流轉(zhuǎn)換器共享變壓器將電池升壓變壓器變成可充電的雙向直流/直流轉(zhuǎn)換器，并可以同時將不必要的多余的能量回收到電池，降低能量的損耗。以上所述功能結(jié)合，可降低待機功率損耗，提高輸入功因(POWERFACTERCORRECTIVE)降低總諧波電壓與電流，降低用戶設(shè)備的損耗，在寬市電輸入范圍下，提高供電電源質(zhì)量與整機運行效率，實現(xiàn)節(jié)能的目的。
文檔編號H02J7/00GK201045747SQ20062004620
公開日2008年4月9日 申請日期2006年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月25日
發(fā)明者王慶文 申請人:德觀電子(上海)有限公司