專(zhuān)利名稱(chēng)：不間斷電源系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電源系統(tǒng)，更具體地說(shuō)，涉及一種不間斷電源系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
UPS (Uninterruptible Power System)不間斷電源作為通訊、網(wǎng)絡(luò)、制造業(yè)等各行 各業(yè)廣泛使用的電源系統(tǒng)，其不間斷功能、凈化功能和保障數(shù)據(jù)與生產(chǎn)安全的作用顯得越 來(lái)越重要。UPS按其結(jié)構(gòu)和運(yùn)行原理，可劃分為多種種類(lèi)，有后備式UPS、在線式UPS、互動(dòng)式 UPS。在眾多的UPS中，在線式UPS是UPS電源的主流產(chǎn)品，具有性能好、電壓與頻率穩(wěn)定度 高、功能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。這種UPS不論市電電網(wǎng)供電正常與否，都能向用戶(hù)提供連續(xù)的高質(zhì)量的 交流電源市電。圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)的在線式雙變換UPS。如圖所示，正常供電時(shí)，輸入交流電壓 經(jīng)整流器進(jìn)行AC/DC(交流/直流)變換后轉(zhuǎn)換成輸出直流電壓，一方面給蓄電池充電，另 一方面給逆變器供電。逆變器自始至終都處于工作狀態(tài)，將從整流器接收到的輸出直流電 壓經(jīng)DC/AC逆變成交流電壓給用電設(shè)備供電。由于采用了 AC/DC、DC/AC雙變換設(shè)計(jì)，可完 全消除來(lái)自于市電電網(wǎng)的因電壓波動(dòng)、波形畸變、頻率波動(dòng)及干擾產(chǎn)生的影響，向負(fù)載提供 毫無(wú)干擾的高質(zhì)量的正弦波電源。但是，上述設(shè)計(jì)的缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，成本較高，而且由 于功率經(jīng)過(guò)兩級(jí)(AC/DC/AC)處理，整機(jī)效率較低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的在線式雙變換UPS的結(jié)構(gòu)較復(fù) 雜，成本較高，而且整機(jī)效率較低的缺陷，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本較低且效率較高的不間 斷電源系統(tǒng)。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是構(gòu)造一種不間斷電源系統(tǒng)，包括 DC/AC變換器，所述DC/AC變換器連接到輸入交流電壓端和蓄電池之間，在正常模式時(shí)所述 DC/AC變換器用于整形輸入交流電流，在后備模式時(shí)所述蓄電池通過(guò)所述DC/AC變換器輸 出交流電壓；直接AC/AC變換器，所述直接AC/AC變換器的輸入端接收輸入交流電壓，所述 直接AC/AC變換器的輸出端接負(fù)載，以將所述輸入交流電壓轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的輸出交流電壓以 提供給負(fù)載。在本發(fā)明所述的不間斷電源系統(tǒng)中，所述DC/AC變換器包括第一開(kāi)關(guān)、第二開(kāi)關(guān)、 第三開(kāi)關(guān)、第四開(kāi)關(guān)，第一電容和第一電感，其中所述第一開(kāi)關(guān)和第二開(kāi)關(guān)串聯(lián)后并聯(lián)到所 述蓄電池的正極和負(fù)極之間，所述第三開(kāi)關(guān)和第四開(kāi)關(guān)串聯(lián)后并聯(lián)到所述蓄電池的正極和 負(fù)極之間，所述第一電感的一端連接到所述第一開(kāi)關(guān)和第二開(kāi)關(guān)的連接點(diǎn)、另一端連接到 所述輸入交流電壓端，所述第一電容的一端連接到所述輸入交流電壓端、一端接地，所述第 三開(kāi)關(guān)和第四開(kāi)關(guān)的連接點(diǎn)接地。在本發(fā)明所述的不間斷電源系統(tǒng)中，所述DC/AC變換器包括第五開(kāi)關(guān)、第六開(kāi)關(guān)、第三電感和第三電容，其中所述第五開(kāi)關(guān)和第六開(kāi)關(guān)串聯(lián)后并聯(lián)到相互串聯(lián)的第一蓄電池 和第二蓄電池的兩端，所述第三電感的一端連接到所述第五開(kāi)關(guān)和第六開(kāi)關(guān)的連接點(diǎn)、另 一端連接到所述輸入交流電壓端，所述第三電容的一端連接到所述輸入交流電壓端、一端 接地，所述第一蓄電池和第二蓄電池的連接點(diǎn)接地。在本發(fā)明所述的不間斷電源系統(tǒng)中，所述DC/AC變換器包括第七開(kāi)關(guān)、第八開(kāi)關(guān)、 第九開(kāi)關(guān)、第十開(kāi)關(guān)、第四電容和第四電感，所述第七開(kāi)關(guān)、第八開(kāi)關(guān)、第九開(kāi)關(guān)、第十開(kāi)關(guān) 順序串聯(lián)后連接到相互串聯(lián)的第一蓄電池和第二蓄電池的兩端，所述第四電感的一端連接 到所述第八開(kāi)關(guān)和第九開(kāi)關(guān)的連接點(diǎn)、另一端連接到所述輸入交流電壓端，所述第四電容 的一端連接到所述輸入交流電壓端、一端接地，所述第一蓄電池和第二蓄電池的連接點(diǎn)接 地。在本發(fā)明所述的不間斷電源系統(tǒng)中，所述第一開(kāi)關(guān)、第二開(kāi)關(guān)、第三開(kāi)關(guān)、第四開(kāi) 關(guān)、第五開(kāi)關(guān)、第六開(kāi)關(guān)、第七開(kāi)關(guān)、第八開(kāi)關(guān)、第九開(kāi)關(guān)和第十開(kāi)關(guān)中任意一者為三極管。在本發(fā)明所述的不間斷電源系統(tǒng)中，所述直接AC/AC變換器包括第一單刀雙擲開(kāi) 關(guān)、第二單刀雙擲開(kāi)關(guān)、第二電感和第二電容，其中所述第一單刀雙擲開(kāi)關(guān)的定觸點(diǎn)經(jīng)所述 第二電感與所述第二單刀雙擲開(kāi)關(guān)的定觸點(diǎn)相連，所述第一單刀雙擲開(kāi)關(guān)的第一動(dòng)觸點(diǎn)連 接到所述輸入交流電壓端、第二動(dòng)觸點(diǎn)接地，所述第二單刀雙擲開(kāi)關(guān)的第一動(dòng)觸點(diǎn)連接到 輸出交流電壓端、第二動(dòng)觸點(diǎn)接地，所述第二電容的一端連接到所述輸出交流電壓端、另一 端接地。在本發(fā)明所述的不間斷電源系統(tǒng)中，所述第一單刀雙擲開(kāi)關(guān)包括第一三極管、第 二三極管、第三三極管和第四三極管，第一反并二極管、第二反并二極管、第三反并二極管 和第四反并二極管，其中所述第一三極管、第二三極管、第三三極管和第四三極管的基極接 收控制信號(hào)，所述第一反并二極管的陽(yáng)極和陰極分別連接到所述第一三極管的發(fā)射極和集 電極，所述第二反并二極管的陽(yáng)極和陰極分別連接到所述第二三極管的發(fā)射極和集電極， 所述第三反并二極管的陽(yáng)極和陰極分別連接到所述第三三極管的發(fā)射極和集電極，所述第 四反并二極管的陽(yáng)極和陰極分別連接到所述第四三極管的發(fā)射極和集電極，所述第一三極 管的集電極連接到所述輸入交流電壓端、第一三極管的發(fā)射極連接到所述第二三極管的發(fā) 射極，所述第二三極管的集電極連接到所述第三三極管的集電極，所述第三三極管的發(fā)射 極連接到所述第四三極管的發(fā)射極，所述第四三極管的集電極接地。在本發(fā)明所述的不間斷電源系統(tǒng)中，所述第二單刀雙擲開(kāi)關(guān)包括第五三極管、第 六三極管、第七三極管和第八三極管，第五反并二極管、第六反并二極管、第七反并二極管 和第八反并二極管，其中所述第五三極管、第六三極管、第七三極管和第八三極管的基極接 收控制信號(hào)，所述第五反并二極管的陽(yáng)極和陰極分別連接到所述第五三極管的發(fā)射極和集 電極，所述第六反并二極管的陽(yáng)極和陰極分別連接到所述第六三極管的發(fā)射極和集電極， 所述第七反并二極管的陽(yáng)極和陰極分別連接到所述第七三極管的發(fā)射極和集電極，所述第 八反并二極管的陽(yáng)極和陰極分別連接到所述第八三極管的發(fā)射極和集電極，所述第五三極 管的發(fā)射極連接到所述第二電感、第五三極管的集電極連接到所述第六三極管的集電極， 所述第六三極管的發(fā)射極連接到所述輸出交流電壓端，所述第七三極管的集電極連接到所 述第二電感、第七三極管發(fā)射極連接到所述第八三極管的發(fā)射極，所述第八三極管的集電 極接地。
在本發(fā)明所述的不間斷電源系統(tǒng)中，所述直接AC/AC變換器包括第三單刀雙擲開(kāi) 關(guān)、第五電感和第五電容，其中所述第三單刀雙擲開(kāi)關(guān)的定觸點(diǎn)經(jīng)所述第五電感連接到輸 出交流電壓端，所述第五電容的一端連接到所述輸出交流電壓端、另一端接地，所述第三單 刀雙擲開(kāi)關(guān)的第一動(dòng)觸點(diǎn)連接到所述輸入交流電壓端、第二動(dòng)觸點(diǎn)接地。在本發(fā)明所述的不間斷電源系統(tǒng)中，所述直接AC/AC變換器包括第四單刀雙擲開(kāi) 關(guān)、第六電感和第六電容，其中所述第四單刀雙擲開(kāi)關(guān)的定觸點(diǎn)經(jīng)所述第六電感連接到輸 入交流電壓端、第一動(dòng)觸點(diǎn)連接到所述輸出交流電壓端、第二動(dòng)觸點(diǎn)接地，所述第六電容的 一端連接到所述輸出交流電壓端、另一端接地。實(shí)施本發(fā)明的不間斷電源系統(tǒng)，由于采用直接AC/AC變換器提供穩(wěn)定的交流輸 出，因而無(wú)需用到兩級(jí)(AC/DC/AC)處理，因此效率較高。


下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，附圖中圖1是現(xiàn)有技術(shù)的在線式雙變換UPS的原理框圖；圖2是本發(fā)明的不間斷電源系統(tǒng)的第一實(shí)施例的原理框圖；圖3是本發(fā)明的不間斷電源系統(tǒng)的第二實(shí)施例的電路原理簡(jiǎn)圖；圖4是本發(fā)明的不間斷電源系統(tǒng)的第三實(shí)施例的DC/AC變換器的電路原理圖；圖5是本發(fā)明的不間斷電源系統(tǒng)的第四實(shí)施例的DC/AC變換器的電路原理圖；圖6是本發(fā)明的不間斷電源系統(tǒng)的第五實(shí)施例的DC/AC變換器的電路原理圖；圖7是本發(fā)明的不間斷電源系統(tǒng)的第六實(shí)施例的直接AC/AC變換器的電路原理 圖；圖8是本發(fā)明的不間斷電源系統(tǒng)的第七實(shí)施例的直接AC/AC變換器的電路原理 圖；圖9是本發(fā)明的不間斷電源系統(tǒng)的第九實(shí)施例的直接AC/AC變換器的電路原理 圖。
具體實(shí)施例方式圖2是本發(fā)明的不間斷電源系統(tǒng)的第一實(shí)施例的原理框圖。如圖2所示，本發(fā)明 的不間斷電源系統(tǒng)包括DC/AC變換器100和直接AC/AC變換器200。其中所述DC/AC變換 器100連接到輸入交流電壓端和蓄電池300之間，在正常模式時(shí)所述DC/AC變換器100用 于整形輸入交流電流，在后備模式時(shí)所述蓄電池300通過(guò)所述DC/AC變換器100輸出交流 電壓。所述直接AC/AC變換器200的輸入端接收輸入交流電壓，并將所述輸入交流電壓轉(zhuǎn) 換成穩(wěn)定的輸出交流電壓，經(jīng)輸出交流電壓端以提供給負(fù)載。如圖2所示，本發(fā)明的不間斷電源系統(tǒng)的主電路由直接AC/AC變換器200和DC/AC 變換器100構(gòu)成。在正常模式，直接AC/AC變換器200能實(shí)現(xiàn)直接AC-AC變換，因此輸入交 流電壓經(jīng)直接AC/AC變換器200變換以后，可以提供穩(wěn)定的高質(zhì)量的輸出交流電壓給負(fù)載。 而DC/AC變換器100的能量可雙向流動(dòng)，其一方面作為并聯(lián)型濾波器，提供諧波補(bǔ)償，整形 輸入交流電流；另一方面給蓄電池300充電(當(dāng)然也可以另外增加充電器)。由于直接AC/ AC變換器200和DC/AC變換器100相互獨(dú)立，因此易于控制。在這里，對(duì)交流電壓只需要一級(jí)AC-AC變換，所以在UPS電源由市電供電的正常模式下，效率較高。此外，在UPS電源的 蓄電池300供電的后備模式下，蓄電池300提供的直流電由DC/AC變換器100進(jìn)行DC/AC 變換轉(zhuǎn)換成交流電提供給負(fù)載。圖3是本發(fā)明的不間斷電源系統(tǒng)的第二實(shí)施例的電路原理圖。圖3示出的DC/AC變換器100包括第一開(kāi)關(guān)K11、第二開(kāi)關(guān)K12、第三開(kāi)關(guān)K13、第 四開(kāi)關(guān)K14，第一電容C1和第一電感L1。其中所述第一開(kāi)關(guān)K11和第二開(kāi)關(guān)K12串聯(lián)后并 聯(lián)到所述蓄電池300的正極和負(fù)極之間。所述第三開(kāi)關(guān)K13和第四開(kāi)關(guān)K14串聯(lián)后并聯(lián)到 所述蓄電池300的正極和負(fù)極之間。所述第一電感L1的一端連接到所述第一開(kāi)關(guān)K11和 第二開(kāi)關(guān)K12的連接點(diǎn)、另一端連接到所述輸入交流電壓端。所述第一電容C1的一端連接 到所述輸入交流電壓端、一端接地。所述第三開(kāi)關(guān)K13和第四開(kāi)關(guān)K14的連接點(diǎn)接地。直接AC/AC變換器200包括第一單刀雙擲開(kāi)關(guān)K21、第二單刀雙擲開(kāi)關(guān)K22、第二 電感L2和第二電容C2。其中所述第一單刀雙擲開(kāi)關(guān)K21的定觸點(diǎn)經(jīng)所述第二電感L2與所 述第二單刀雙擲開(kāi)關(guān)K22的定觸點(diǎn)相連。所述第一單刀雙擲開(kāi)關(guān)K21的第一動(dòng)觸點(diǎn)連接到 所述輸入交流電壓端、第二動(dòng)觸點(diǎn)接地。所述第二單刀雙擲開(kāi)關(guān)K22的第一動(dòng)觸點(diǎn)連接到 輸出交流電壓端、第二動(dòng)觸點(diǎn)接地。所述第二電容C2的一端連接到所述輸出交流電壓端、 另一端接地。下面根據(jù)圖3所示出的實(shí)施例，介紹本發(fā)明的不間斷電源系統(tǒng)的工作原理。當(dāng)市電正常時(shí)，不間斷電源系統(tǒng)處于正常工作模式，此時(shí)第一單刀雙擲開(kāi)關(guān)K21、 第二單刀雙擲開(kāi)關(guān)K22以及第二電感L2和第二電容C2所組成的直接AC/AC變換器200作 為交流穩(wěn)壓器，提供穩(wěn)定的交流輸出。第一開(kāi)關(guān)K11 第四開(kāi)關(guān)K14以及第一電感L1和第 一電容C1構(gòu)成的DC/AC變換器100作為全橋逆變器，能夠?qū)崿F(xiàn)雙向功率傳輸(也就是從蓄 電池300到直接AC/AC變換器200，和從直接AC/AC變換器200到蓄電池300)，整形輸入交 流電流。當(dāng)市電不正常時(shí)，不間斷電源系統(tǒng)處于后備工作模式時(shí)，可以選擇兩種工作方式。工作方式一第一開(kāi)關(guān)K11 第四開(kāi)關(guān)K14以及第一電感L1和第一電容C1構(gòu)成 的DC/AC變換器100作為逆變器，將直流電壓直接轉(zhuǎn)換成交流電壓，第一單刀雙擲開(kāi)關(guān)K21 和第二單刀雙擲開(kāi)關(guān)K22的動(dòng)觸頭均連接到第一動(dòng)觸點(diǎn)，此時(shí)，第一單刀雙擲開(kāi)關(guān)K21、第 二單刀雙擲開(kāi)關(guān)K22與第二電感L2和第二電容C2構(gòu)成的直接AC/AC變換器200可以用作 交流濾波器，提供交流電流給負(fù)載。工作方式二 在正半周期，第一開(kāi)關(guān)K11和第四開(kāi)關(guān)K14斷開(kāi)，第二開(kāi)關(guān)K12和第 三開(kāi)關(guān)K13閉合；在負(fù)半周期，第二開(kāi)關(guān)K12和第三開(kāi)關(guān)K13斷開(kāi)，第一開(kāi)關(guān)K11和第四開(kāi) 關(guān)K14閉合；第一開(kāi)關(guān)K11 第四開(kāi)關(guān)K14以及第一電感L1和第一電容C1構(gòu)成的DC/AC 變換器100作為方波逆變器輸出方波交流電壓。第一單刀雙擲開(kāi)關(guān)K21和第二單刀雙擲開(kāi) 關(guān)K22與第二電感L2和第二電容C2構(gòu)成的直接AC/AC變換器200用于接收該方波交流電 壓，并將其轉(zhuǎn)換成正弦波交流電壓輸出。這種工作方式的好處是DC/AC變換器100的功率 器件只有導(dǎo)通損耗，幾乎沒(méi)有開(kāi)關(guān)損耗。在本發(fā)明中，所述第一開(kāi)關(guān)K11 第四開(kāi)關(guān)K14，以及所述第一單刀雙擲開(kāi)關(guān)K21 和第二單刀雙擲開(kāi)關(guān)K22可以采用各種各樣的開(kāi)關(guān)器件。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，一般 采用單個(gè)三極管、或者多個(gè)串聯(lián)或并聯(lián)的三極管來(lái)構(gòu)成上述所述第一開(kāi)關(guān)K11 第四開(kāi)關(guān)
7K14，以及所述第一單刀雙擲開(kāi)關(guān)K21和第二單刀雙擲開(kāi)關(guān)K22。下面參照?qǐng)D4_9進(jìn)行介紹。 需要進(jìn)一步說(shuō)明的是，當(dāng)使用圖4-9中示出的三極管串并聯(lián)電路來(lái)替代普通的單刀雙擲開(kāi) 關(guān)時(shí)，可以通過(guò)改變基極接收到的控制信號(hào)來(lái)控制三極管的導(dǎo)通和斷開(kāi)，因此可以產(chǎn)生與 普通的單刀雙擲開(kāi)關(guān)相同的效果，本領(lǐng)域技術(shù)人員顯然對(duì)此已經(jīng)很熟悉了。圖4是本發(fā)明的不間斷電源系統(tǒng)的第三實(shí)施例的DC/AC變換器的電路原理圖。如 圖4所示的DC/AC變換器，其為單相全橋逆變器，其中第一開(kāi)關(guān)Kl 1 第四開(kāi)關(guān)K14均包括 三極管和反并二極管，其中所述反并二極管的陰極連接到三極管的基極、陽(yáng)極連接到三極 管的發(fā)射極如圖4所示，所述第一開(kāi)關(guān)K11包括三極管Q71和二極管D71，第二開(kāi)關(guān)K12包 括三極管Q72和二極管D72，第三開(kāi)關(guān)K13包括三極管Q73和二極管D73，第四開(kāi)關(guān)K14包 括三極管Q74和二極管D74。其中，所述三極管Q71、三極管Q72、三極管Q73和三極管Q74 的基極接控制信號(hào)，所述控制信號(hào)用于控制各三極管閉合或斷開(kāi)。所述三極管Q71的發(fā)射 極連接到三極管Q72的集電極，三極管Q71的集電極連接到蓄電池的正極。所述三極管Q72 的發(fā)射極連接蓄電池的負(fù)極。所述三極管Q73的集電極連接到蓄電池的正極，三極管Q73 的發(fā)射極連接到所述三極管Q74的集電極。所述三極管Q74的發(fā)射極連接蓄電池的負(fù)極。 第一電感L1的一端連接到三極管Q71的發(fā)射極和三極管Q72的集電極之間。所述三極管 Q73的發(fā)射極和三極管Q74的集電極接地。第一電容C1連接到地和第一電感L1的另一端。 負(fù)載RL與第一電容C1并聯(lián)以接收輸出電壓U0。其工作原理可參照?qǐng)D3中的描述，在此就 不再累述了。圖5是本發(fā)明的不間斷電源系統(tǒng)的第四實(shí)施例的DC/AC變換器的電路原理圖。圖 5示出的DC/AC變換器是單相半橋逆變器，適用于兩個(gè)蓄電池的情況。如圖5所示的所述 DC/AC變換器包括第五開(kāi)關(guān)K15、第六開(kāi)關(guān)K16、第三電感L3和第三電容C3。其中所述第五 開(kāi)關(guān)K15和第六開(kāi)關(guān)K16串聯(lián)后并聯(lián)到相互串聯(lián)的第一蓄電池XI和第二蓄電池X2的兩端， 所述第三電感L3的一端連接到所述五開(kāi)關(guān)K15和第六開(kāi)關(guān)K16的連接點(diǎn)、另一端連接到所 述輸入交流電壓端，所述第三電容C3的一端連接到所述輸入交流電壓端、一端接地，所述 第一蓄電池XI和第二蓄電池X2的連接點(diǎn)接地。其中，第五開(kāi)關(guān)K15和第六開(kāi)關(guān)K16分別 由三極管和陰極連接到三極管的基極、陽(yáng)極連接到三極管的發(fā)射極的反并二極管組成。其 第五開(kāi)關(guān)K15包括三極管Q11和二極管D11，第六開(kāi)關(guān)K16包括三極管Q12和二極管D12。 其中三極管Q11和三極管Q12的基極接控制信號(hào)。三極管Q11的集電極接第一蓄電池XI 的正極，發(fā)射極接三極管Q12的集電極。三極管Q12的發(fā)射極接第二蓄電池X2的負(fù)極。所 述第一蓄電池XI和第二蓄電池X2串聯(lián)。第三電感L3的一端連接到三極管Q11的發(fā)射極 和三極管Q12的集電極之間。第三電容C3連接到第三電感L3的另一端和所述第一蓄電池 XI和第二蓄電池X2的連接點(diǎn)之間。其工作原理可參照?qǐng)D3中的描述，在此就不再累述了。圖6是本發(fā)明的不間斷電源系統(tǒng)的第五實(shí)施例的DC/AC變換器的電路原理圖。其 示出的是DC/AC變換器是單相三電平逆變器。其中，DC/AC變換器包括第七開(kāi)關(guān)K17、第八 開(kāi)關(guān)K18、第九開(kāi)關(guān)K19、第十開(kāi)關(guān)K10、第四電容C4、第四電感L4、二極管D5和二極管D6。 所述第七開(kāi)關(guān)K17、第八開(kāi)關(guān)K18、第九開(kāi)關(guān)K19、第十開(kāi)關(guān)K10順序串聯(lián)后連接到相互串聯(lián) 的第一蓄電池XII和第二蓄電池X22的兩端。所述第四電感L4的一端連接到所述第八開(kāi) 關(guān)K18和第九開(kāi)關(guān)K19的連接點(diǎn)、另一端連接到所述輸入交流電壓端。所述第四電容C4的 一端連接到所述輸入交流電壓端、一端接地，所述第一蓄電池XI1和第二蓄電池X22的連接點(diǎn)接地。其中第七開(kāi)關(guān)K17、第八開(kāi)關(guān)K18、第九開(kāi)關(guān)K19、第十開(kāi)關(guān)K10均由三極管和陰極 連接到三極管的基極、陽(yáng)極連接到三極管的發(fā)射極的反并二極管組成。其中，三極管Q21、三 極管Q22、三極管Q23和三極管Q24的基極接控制信號(hào)。三極管Q21的集電極接第一蓄電 池XII的正極，發(fā)射極接三極管Q22的集電極。三極管Q22的發(fā)射極接三極管Q23的集電 極。三極管Q23的發(fā)射極接三極管Q24的集電極。三極管Q24的發(fā)射極接第二蓄電池X22 的負(fù)極。第四電感L4的一端連接到三極管Q22的發(fā)射極和三極管Q23的集電極之間、另一 端經(jīng)第四電容C4連接到第一蓄電池XII和第二蓄電池X22的連接點(diǎn)。其中二極管D5的陰 極連接到三極管Q21的發(fā)射極和三極管Q22的集電極之間，二極管D5的陽(yáng)極連接到二極管 D6的陰極，所述二極管D6的陽(yáng)極連接到三極管Q23的發(fā)射極和三極管Q24的集電極之間。 并且所述二極管D5的陽(yáng)極和所述二極管D6的陰極同時(shí)連接到第一蓄電池XII和第二蓄電 池X22的連接點(diǎn)。其工作原理可參照?qǐng)D3中的描述，在此就不再累述了。圖7是本發(fā)明的不間斷電源系統(tǒng)的第六實(shí)施例的直接AC/AC變換器的電路原理 圖。圖7示出的單相BUCK型的直接AC/AC變換器。其包括第一單刀雙擲開(kāi)關(guān)K21、第二單 刀雙擲開(kāi)關(guān)K22、第二電感L2和第二電容C2。所述第一單刀雙擲開(kāi)關(guān)K21的定觸點(diǎn)經(jīng)所述 第二電感L2與所述第二單刀雙擲開(kāi)關(guān)K22的定觸點(diǎn)相連，所述第一單刀雙擲開(kāi)關(guān)K21的第 一動(dòng)觸點(diǎn)連接到所述輸入交流電壓端、第二動(dòng)觸點(diǎn)接地，所述第二單刀雙擲開(kāi)關(guān)K22的第 一動(dòng)觸點(diǎn)連接到輸出交流電壓端、第二動(dòng)觸點(diǎn)接地，所述第二電容C2的一端連接到所述輸 出交流電壓端、另一端接地。其中，所述第一單刀雙擲開(kāi)關(guān)K21包括第一三極管Q1、第二三極管Q2、第三三極管 Q3和第四三極管Q4，第一反并二極管D1、第二反并二極管D2、第三反并二極管D3和第四反 并二極管D4。其中所述第一三極管Q1、第二三極管Q2、第三三極管Q3和第四三極管Q4的 基極接收控制信號(hào)。所述第一反并二極管D1的陽(yáng)極和陰極分別連接到所述第一三極管Q1 的發(fā)射極和集電極。所述第二反并二極管D2的陽(yáng)極和陰極分別連接到所述第二三極管Q2 的發(fā)射極和集電極。所述第三反并二極管D3的陽(yáng)極和陰極分別連接到所述第三三極管Q3 的發(fā)射極和集電極。所述第四反并二極管D4的陽(yáng)極和陰極分別連接到所述第四三極管Q4 的發(fā)射極和集電極。所述第一三極管Q1的集電極連接到所述輸入交流電壓端、第一三極管 Q1的發(fā)射極連接到所述第二三極管Q2的發(fā)射極。所述第二三極管Q2的集電極連接到所述 第三三極管Q3的集電極和所述第二電感L2的一端。所述第三三極管Q3的發(fā)射極連接到 所述第四三極管Q4的發(fā)射極，所述第四三極管Q4的集電極接地。所述第二單刀雙擲開(kāi)關(guān)K22包括第五三極管Q5、第六三極管Q6、第七三極管Q7和 第八三極管Q8，第五反并二極管D5、第六反并二極管D6、第七反并二極管D7和第八反并二 極管D8。其中所述第五三極管Q5、第六三極管Q6、第七三極管Q7和第八三極管Q8的基極 接收控制信號(hào)。所述第五反并二極管D5的陽(yáng)極和陰極分別連接到所述第五三極管Q5的發(fā) 射極和集電極，所述第六反并二極管D6的陽(yáng)極和陰極分別連接到所述第六三極管Q6的發(fā) 射極和集電極。所述第七反并二極管D7的陽(yáng)極和陰極分別連接到所述第七三極管Q7的發(fā) 射極和集電極。所述第八反并二極管D8的陽(yáng)極和陰極分別連接到所述第八三極管Q8的發(fā) 射極和集電極。所述第五三極管Q5的發(fā)射極連接到所述第二電感L2的另一端、第五三極 管Q5的集電極連接到所述第六三極管Q6的集電極。所述第六三極管Q6的發(fā)射極連接到所 述輸出交流電壓端，所述第七三極管Q7的集電極連接到所述第二電感L2的另一端、第七三極管Q7的發(fā)射極連接到所述第八三極管Q8的發(fā)射極，所述第八三極管Q8的集電極接地。 所述第二電容C2連接到所述輸出交流電壓端和地之間。其工作原理可參照?qǐng)D3中的描述， 在此就不再累述了。圖8是本發(fā)明的不間斷電源系統(tǒng)的第七實(shí)施例的直接AC/AC變換器的電路原理 圖。其為單相BUCK型直接AC/AC變換器。該直接AC/AC變換器包括第三單刀雙擲開(kāi)關(guān) K23、第五電感L5和第五電容C5。其中所述第三單刀雙擲開(kāi)關(guān)K23的定觸點(diǎn)經(jīng)所述第五電 感L5連接到輸出交流電壓端，所述第五電容C5的一端連接到所述輸出交流電壓端、另一端 接地。所述第三單刀雙擲開(kāi)關(guān)K23的第一動(dòng)觸點(diǎn)連接到所述輸入交流電壓端、第二動(dòng)觸點(diǎn) 接地。在本實(shí)施例中，第三單刀雙擲開(kāi)關(guān)K23可以參照?qǐng)D7所示第一單刀雙擲開(kāi)關(guān)K21來(lái) 設(shè)置。其可以包括三極管Q31、三極管Q32、三極管Q33和三極管Q34，反并二極管D31、反并 二極管D32、反并二極管D33和反并二極管D34。其連接關(guān)系可以參照?qǐng)D7的描述，其工作 原理同樣參照?qǐng)D3的描述，在此就不再累述了。圖9是本發(fā)明的不間斷電源系統(tǒng)的第九實(shí)施例的直接AC/AC變換器的電路原理 圖。為單相Boost型直接AC/AC變換器。該直接AC/AC變換器包括第四單刀雙擲開(kāi)關(guān)K24、 第六電感L6和第六電容C6，其中所述第四單刀雙擲開(kāi)關(guān)K24的定觸點(diǎn)經(jīng)所述第六電感L6 連接到輸入交流電壓端、第一動(dòng)觸點(diǎn)連接到所述輸出交流電壓端、第二動(dòng)觸點(diǎn)接地，所述第 六電容C6的一端連接到所述輸出交流電壓端、另一端接地。第四單刀雙擲開(kāi)關(guān)K24可以參 照?qǐng)D7所示第二單刀雙擲開(kāi)關(guān)K22來(lái)設(shè)置。其可以包括三極管Q41、三極管Q42、三極管Q43 和三極管Q44，反并二極管D41、反并二極管D42、反并二極管D43和反并二極管D44。其連 接關(guān)系可以參照?qǐng)D7的描述，其工作原理同樣參照?qǐng)D3的描述，在此就不再累述了。需要說(shuō)明的是，一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于任何DC/DC變換器，只要實(shí)現(xiàn)功率開(kāi)關(guān)的雙向化， 同時(shí)施以適當(dāng)?shù)目刂品桨?，都可以?shí)現(xiàn)直接AC/AC變換。比如圖7示出的單相BUCK型的直 接AC/AC變換器就可以通過(guò)在能量單相流動(dòng)的DC/DC變換器增加開(kāi)關(guān)器件，從而實(shí)現(xiàn)能量 的雙向流動(dòng)，變成能量可雙向流動(dòng)的DC/DC變換器，再將兩象限開(kāi)關(guān)替換成四象限開(kāi)關(guān)即 可獲得。通過(guò)此處以及圖7-9中的教導(dǎo)，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)⑦m合的DC/DC變換器改造 成直接AC/AC變換器。此外，在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，可采用絕緣門(mén)極雙極晶體管(IGBT) 或場(chǎng)效應(yīng)管(M0SFET)來(lái)替代各個(gè)三極管。雖然本發(fā)明是通過(guò)具體實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明的，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明白，在不脫離 本發(fā)明范圍的情況下，還可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種變換及等同替代。因此，本發(fā)明不局限于所 公開(kāi)的具體實(shí)施例，而應(yīng)當(dāng)包括落入本發(fā)明權(quán)利要求范圍內(nèi)的全部實(shí)施方式。
權(quán)利要求
一種不間斷電源系統(tǒng)，其特征在于，包括DC/AC變換器(100)，所述DC/AC變換器(100)連接到輸入交流電壓端和蓄電池(300)之間，在正常模式時(shí)所述DC/AC變換器(100)用于整形輸入交流電流，在后備模式時(shí)所述蓄電池(300)通過(guò)所述DC/AC變換器(100)輸出交流電壓；直接AC/AC變換器(200)，所述直接AC/AC變換器(200)的輸入端接收輸入交流電壓，所述直接AC/AC變換器(200)的輸出端接負(fù)載，以將所述輸入交流電壓轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的輸出交流電壓以提供給負(fù)載。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不間斷電源系統(tǒng)，其特征在于，所述DC/AC變換器(100)包括 第一開(kāi)關(guān)(K11)、第二開(kāi)關(guān)(K12)、第三開(kāi)關(guān)(K13)、第四開(kāi)關(guān)(K14)，第一電容(C1)和第一 電感(L1)，其中所述第一開(kāi)關(guān)(K11)和第二開(kāi)關(guān)(K12)串聯(lián)后并聯(lián)到所述蓄電池(300)的 正極和負(fù)極之間，所述第三開(kāi)關(guān)(K13)和第四開(kāi)關(guān)(K14)串聯(lián)后并聯(lián)到所述蓄電池(300) 的正極和負(fù)極之間，所述第一電感(L1)的一端連接到所述第一開(kāi)關(guān)(K11)和第二開(kāi)關(guān) (K12)的連接點(diǎn)、另一端連接到所述輸入交流電壓端，所述第一電容(C1)的一端連接到所 述輸入交流電壓端、一端接地，所述第三開(kāi)關(guān)(K13)和第四開(kāi)關(guān)(K14)的連接點(diǎn)接地。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不間斷電源系統(tǒng)，其特征在于，所述DC/AC變換器(100)包 括第五開(kāi)關(guān)(K15)、第六開(kāi)關(guān)(K16)、第三電感(L3)和第三電容(C3)，其中所述第五開(kāi)關(guān) (K15)和第六開(kāi)關(guān)(K16)串聯(lián)后并聯(lián)到相互串聯(lián)的第一蓄電池和第二蓄電池的兩端，所述 第三電感(L3)的一端連接到所述第五開(kāi)關(guān)(K15)和第六開(kāi)關(guān)(K16)的連接點(diǎn)、另一端連 接到所述輸入交流電壓端，所述第三電容(C3)的一端連接到所述輸入交流電壓端、一端接 地，所述第一蓄電池和第二蓄電池的連接點(diǎn)接地。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不間斷電源系統(tǒng)，其特征在于，所述DC/AC變換器(100)包括 第七開(kāi)關(guān)(K17)、第八開(kāi)關(guān)(K18)、第九開(kāi)關(guān)(K19)、第十開(kāi)關(guān)(K10)、第四電容(C4)和第四 電感(L4)，所述第七開(kāi)關(guān)(K17)、第八開(kāi)關(guān)(K18)、第九開(kāi)關(guān)(K19)、第十開(kāi)關(guān)(K10)順序串 聯(lián)后連接到相互串聯(lián)的第一蓄電池和第二蓄電池的兩端，所述第四電感(L4)的一端連接 到所述第八開(kāi)關(guān)(K18)和第九開(kāi)關(guān)(K19)的連接點(diǎn)、另一端連接到所述輸入交流電壓端，所 述第四電容(C4)的一端連接到所述輸入交流電壓端、一端接地，所述第一蓄電池和第二蓄 電池的連接點(diǎn)接地。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的不間斷電源系統(tǒng)，其特征在于，所述第一開(kāi)關(guān)(K11)、第二開(kāi) 關(guān)(K12)、第三開(kāi)關(guān)(K13)、第四開(kāi)關(guān)(K14)中任意一者為三極管。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不間斷電源系統(tǒng)，其特征在于，所述直接AC/AC變換器(200) 包括第一單刀雙擲開(kāi)關(guān)(K21)、第二單刀雙擲開(kāi)關(guān)(K22)、第二電感(L2)和第二電容(C2)， 其中所述第一單刀雙擲開(kāi)關(guān)(K21)的定觸點(diǎn)經(jīng)所述第二電感(L2)與所述第二單刀雙擲開(kāi) 關(guān)(K22)的定觸點(diǎn)相連，所述第一單刀雙擲開(kāi)關(guān)(K21)的第一動(dòng)觸點(diǎn)連接到所述輸入交流 電壓端、第二動(dòng)觸點(diǎn)接地，所述第二單刀雙擲開(kāi)關(guān)(K22)的第一動(dòng)觸點(diǎn)連接到輸出交流電 壓端、第二動(dòng)觸點(diǎn)接地，所述第二電容(C2)的一端連接到所述輸出交流電壓端、另一端接 地。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的不間斷電源系統(tǒng)，其特征在于，所述第一單刀雙擲開(kāi)關(guān)(K21) 包括第一三極管(Q1)、第二三極管(Q2)、第三三極管(Q3)和第四三極管(Q4)，第一反并二 極管(D1)、第二反并二極管(D2)、第三反并二極管(D3)和第四反并二極管(D4)，其中所述第一三極管(Q1)、第二三極管(Q2)、第三三極管(Q3)和第四三極管(Q4)的基極接收控制 信號(hào)，所述第一反并二極管(D1)的陽(yáng)極和陰極分別連接到所述第一三極管(Q1)的發(fā)射極 和集電極，所述第二反并二極管(D2)的陽(yáng)極和陰極分別連接到所述第二三極管(Q2)的發(fā) 射極和集電極，所述第三反并二極管(D3)的陽(yáng)極和陰極分別連接到所述第三三極管(Q3) 的發(fā)射極和集電極，所述第四反并二極管(D4)的陽(yáng)極和陰極分別連接到所述第四三極管 (Q4)的發(fā)射極和集電極，所述第一三極管(Q1)的集電極連接到所述輸入交流電壓端、第 一三極管(Q1)的發(fā)射極連接到所述第二三極管(Q2)的發(fā)射極，所述第二三極管(Q2)的集 電極連接到所述第三三極管(Q3)的集電極，所述第三三極管(Q3)的發(fā)射極連接到所述第 四三極管(Q4)的發(fā)射極，所述第四三極管(Q4)的集電極接地。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的不間斷電源系統(tǒng)，其特征在于，所述第二單刀雙擲開(kāi)關(guān) (K22)包括第五三極管(Q5)、第六三極管(Q6)、第七三極管(Q7)和第八三極管(Q8)，第五 反并二極管(D5)、第六反并二極管(D6)、第七反并二極管(D7)和第八反并二極管(D8)， 其中所述第五三極管(Q5)、第六三極管(Q6)、第七三極管(Q7)和第八三極管(Q8)的基極 接收控制信號(hào)，所述第五反并二極管(D5)的陽(yáng)極和陰極分別連接到所述第五三極管(Q5) 的發(fā)射極和集電極，所述第六反并二極管(D6)的陽(yáng)極和陰極分別連接到所述第六三極管 (Q6)的發(fā)射極和集電極，所述第七反并二極管(D7)的陽(yáng)極和陰極分別連接到所述第七三 極管(Q7)的發(fā)射極和集電極，所述第八反并二極管(D8)的陽(yáng)極和陰極分別連接到所述第 八三極管(Q8)的發(fā)射極和集電極，所述第五三極管(Q5)的發(fā)射極連接到所述第二電感 (L2)、第五三極管(Q5)的集電極連接到所述第六三極管(Q6)的集電極，所述第六三極管 (Q6)的發(fā)射極連接到所述輸出交流電壓端，所述第七三極管(Q7)的集電極連接到所述第 二電感(L2)、第七三極管(Q7)發(fā)射極連接到所述第八三極管(Q8)的發(fā)射極，所述第八三極 管(Q8)的集電極接地。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不間斷電源系統(tǒng)，其特征在于，所述直接AC/AC變換器(200) 包括第三單刀雙擲開(kāi)關(guān)(K23)、第五電感(L5)和第五電容(C5)，其中所述第三單刀雙擲開(kāi) 關(guān)(K23)的定觸點(diǎn)經(jīng)所述第五電感(L5)連接到輸出交流電壓端，所述第五電容(C5)的一 端連接到所述輸出交流電壓端、另一端接地，所述第三單刀雙擲開(kāi)關(guān)(K23)的第一動(dòng)觸點(diǎn) 連接到所述輸入交流電壓端、第二動(dòng)觸點(diǎn)接地。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不間斷電源系統(tǒng)，其特征在于，所述直接AC/AC變換器 (200)包括第四單刀雙擲開(kāi)關(guān)(K24)、第六電感(L6)和第六電容(C6)，其中所述第四單刀雙 擲開(kāi)關(guān)(K24)的定觸點(diǎn)經(jīng)所述第六電感(L6)連接到輸入交流電壓端、第一動(dòng)觸點(diǎn)連接到所 述輸出交流電壓端、第二動(dòng)觸點(diǎn)接地，所述第六電容(C6)的一端連接到所述輸出交流電壓 端、另一端接地。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種不間斷電源系統(tǒng)，包括DC/AC變換器(100)，所述DC/AC變換器(100)連接到輸入交流電壓端和蓄電池(300)之間，在正常模式時(shí)所述DC/AC變換器(100)用于整形輸入交流電流，在后備模式時(shí)所述蓄電池(300)通過(guò)所述DC/AC變換器(100)輸出交流電壓；直接AC/AC變換器(200)，所述直接AC/AC變換器(200)的輸入端接收輸入交流電壓，所述直接AC/AC變換器(200)的輸出端接負(fù)載，以將所述輸入交流電壓轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的輸出交流電壓以提供給負(fù)載。實(shí)施本發(fā)明的不間斷電源系統(tǒng)，由于采用直接AC/AC變換器提供穩(wěn)定的交流輸出，因而無(wú)需用到兩級(jí)(AC/DC/AC)處理，因此效率較高。
文檔編號(hào)H02J9/04GK101860073SQ20101017437
公開(kāi)日2010年10月13日 申請(qǐng)日期2010年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月17日
發(fā)明者宋晨 申請(qǐng)人:艾默生網(wǎng)絡(luò)能源有限公司