專利名稱：不間斷電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力電子變換器技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種不間斷電源。
背景技術(shù)：
不間斷電源(Uniterruptible Power Supply, UPS)是一種交流電源供應(yīng)器，其可以在市電不正常時瞬間為負載提供穩(wěn)定的交流電。請參見圖6，其為現(xiàn)有的一種UPS結(jié)構(gòu)圖，當市電正常時僅將市電通過濾波器44直接經(jīng)過繼電器45連到輸出端，供連接在UPS輸出端的負載使用，當市電不正常時(電壓過高或過低等)，UPS將其內(nèi)部的電池41，先經(jīng)過直流/直流換流器42 (DC/DC converter)轉(zhuǎn)換成高的直流電壓，再利用反流器43將此高的直流電壓轉(zhuǎn)換成交流電壓再經(jīng)過繼電器45 切換輸出。但是，圖6的這種UPS只能用在市電電壓波動范圍較小的場所，且其交流電壓輸出是一種方波形式，對于電感性負載(如變壓器，馬達)，此種方波輸出，將會造成負載容易損壞。請參見圖7，其為現(xiàn)有的另一種UPS結(jié)構(gòu)圖，當市電正常時，市電輸入經(jīng)過濾波器 51后，再經(jīng)過繼電器52切換經(jīng)過工頻變壓器53直接輸出，當市電電壓過低，經(jīng)由繼電器52 切換工頻變壓器53的繞組抽頭，提高電壓輸出，當停電時，UPS將其內(nèi)部的電池55，經(jīng)逆變器54與工頻變壓器53產(chǎn)生交流電壓輸出。但是，圖7的這種UPS，其交流電壓輸出也是一種方波形式，同樣容易對電感性負載造成損壞，并且，其采用繼電器52直接切換工頻變壓器53繞組抽頭，切換時會產(chǎn)生尖波電壓影響電力供電質(zhì)量，而且該市電電壓的調(diào)整器隨時在線損耗功率。請參見圖8，其為現(xiàn)有的另一種UPS結(jié)構(gòu)圖，當市電正常時市電經(jīng)過全波整流電路 61后轉(zhuǎn)換為直流電源，再經(jīng)過逆變裝置63逆變?yōu)榉€(wěn)定交流電壓，經(jīng)轉(zhuǎn)換開關(guān)64輸出。當停電時，由電池裝置62提供直流電供逆變裝置63持續(xù)供電。雖然圖8的這種UPS可以輸出正弦波，但是其無法適用在市電電壓波動范圍較大的場所，且其逆變裝置63使用了四個開關(guān)管，從而造成使用過程中的功耗較大，導(dǎo)致整機效率低，成本高。綜上所述，現(xiàn)有的UPS存在功耗大、成本高、不能在市電電壓波動大的場合使用的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種不間斷電源，以解決現(xiàn)有的不間斷電源功耗大、成本高、 不能在市電電壓波動大的場合使用的問題。本發(fā)明提出一種不間斷電源，包括交流/直流換流器、隔離交流/直流換流器、蓄電池裝置、直流/直流變換器、逆變裝置以及開關(guān)裝置。交流/直流換流器與市電相連，用于對市電進行整流，并輸出兩路正負半周的正弦波電壓。隔離交流/直流換流器與市電相連，用于將市電電壓隔離整流成直流電壓，以提供市電電壓補償?shù)哪茉?。蓄電池裝置與隔離交流/直流換流器相連，用于儲存能源及提供直流電壓。直流/直流變換器分別與隔離交流/直流換流器和蓄電池裝置相連，用于將隔離交流/直流換流器輸出的直流電壓轉(zhuǎn)換為用作市電補償?shù)闹C波形狀的直流高電壓，或者將蓄電池裝置輸出的直流電壓升壓為正弦脈波寬度調(diào)變電壓。逆變裝置分別與交流/直流換流器及直流/直流變換器相連，用于將交流/直流換流器及直流/直流變換器輸出的電壓轉(zhuǎn)換成交流正弦波電壓輸出。開關(guān)裝置分別與逆變裝置及市電相連，用于切換電力供應(yīng)在市電輸出或逆變器裝置輸出的控制。依照本發(fā)明較佳實施例所述的不間斷電源，直流/直流變換器包括第一開關(guān)管、 第二開關(guān)管、變壓器以及全波整流電路。變壓器由第一原邊繞組、第二原邊繞組、第一副邊繞組、第二副邊繞組構(gòu)成。全波整流電路由第一二極管、第二二極管、第三二極管和第四二極管組成。第一原邊繞組的異名端和第二原邊繞組的同名端連接正向輸入，第一原邊繞組的同名端與第一開關(guān)管的一端相連，第二原邊繞組的異名端與第二開關(guān)管的一端相連，第一開關(guān)管和第二開關(guān)管的另一端連接到反向輸入，第一副邊繞組的異名端和第二副邊繞組的同名端連接到零線，第一副邊繞組的同名端與第一二極管的正極以及第二二極管的負極相連，第二副邊繞組的異名端與第三二極管的正極以及第四二極管的負極相連，第一二極管和第三二極管的負極連接正向輸出，第二二極管和第四二極管的正極連接到反向輸出。依照本發(fā)明較佳實施例所述的不間斷電源，交流/直流換流器包括第五二極管、 第六二極管、第一電容和第二電容。第五二極管的正極以及第六二極管的負極連接火線，第五二極管的負極與第一電容的一端相連，并連接正向輸出，第六二極管的正極與第二電容的一端相連，并連接反向輸出，第一電容和第二電容的另一端連接零線。依照本發(fā)明較佳實施例所述的不間斷電源，隔離交流/直流換流器包括工頻變壓器、全波整流電路以及第三電容。全波整流電路由第七二極管、第八二極管、第九二極管和第十二極管組成。工頻變壓器原邊繞組的兩端分別與火線及零線相連，工頻變壓器副邊繞組的一端連接到第九二極管的正極及第十二極管的負極，工頻變壓器副邊繞組的另一端連接到第七二極管的正極及第八二極管的負極，第七二極管和第九二極管的負極與第三電容的一端相連，并作為正向輸出，第八二極管與第十二極管的正極與第三電容的另一端相連， 并作為反向輸出。依照本發(fā)明較佳實施例所述的不間斷電源，逆變裝置包括第三開關(guān)管、第四開關(guān)管、電感以及第四電容，第三開關(guān)管的一端連接正向輸入，第四開關(guān)管的一端連接反向輸入，第三開關(guān)管和第四開關(guān)管的另一端均與電感的一端相連，電感的另一端與第四電容的一端相連，并作為逆變裝置的輸出，第四電容的另一端連接零線。相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果是1、本發(fā)明采用了市電電壓補償?shù)姆绞?，具有修正市電電壓來達到輸出穩(wěn)壓的功能，從而使不間斷電源不僅可以在市電斷電的情況下使用，還可以在市電電壓波動大的場合使用，可以有效避免電壓不穩(wěn)定對用戶設(shè)備所帶來的損害。2、本發(fā)明的逆變裝置采用低頻換相高效運作，在使用過程中不會產(chǎn)生尖波電壓， 保證了電力供電質(zhì)量以及負載的安全。3、本發(fā)明不間斷電源輸出的是正弦波形式的電壓，不會對電感性負載造成損害。4、本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉，具有很高的整機運行效率，且功耗低，具有節(jié)能減
4排、降低電費的優(yōu)點。


圖1為本發(fā)明不間斷電源的一種實施例結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明交流/直流換流器的一種實施例電路圖；圖3為本發(fā)明隔離交流/直流換流器的一種實施例電路圖；圖4為本發(fā)明為直流/直流變換器的一種實施例電路圖；圖5為本發(fā)明為逆變裝置的一種實施例電路圖；圖6為第一種現(xiàn)有的UPS結(jié)構(gòu)圖；圖7為第二種現(xiàn)有的UPS結(jié)構(gòu)圖；圖8為第三種現(xiàn)有的UPS結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式本發(fā)明的主要思想是采用了市電電壓補償?shù)姆绞?，修正市電電壓來達到輸出穩(wěn)壓的功能，從而使不間斷電源不僅可以在市電斷電的情況下使用，還可以在市電電壓波動大的場合使用。以下結(jié)合附圖，具體說明本發(fā)明。請參見圖1，其為本發(fā)明不間斷電源的一種實施例結(jié)構(gòu)示意圖，其包括交流/直流換流器11、隔離交流/直流換流器12、蓄電池裝置13、直流/直流變換器14、逆變裝置15 以及開關(guān)裝置16。交流/直流換流器11與市電相連，并輸出正負零三路輸出。隔離交流 /直流換流器12與市電相連，并輸出正負兩路輸出。蓄電池裝置13與隔離交流/直流換流器12相連。直流/直流變換器14分別與隔離交流/直流換流器12和蓄電池裝置13相連，其輸出的正負零三路輸出和交流/直流換流器11的三路輸出共同作為逆變裝置15的輸入。開關(guān)裝置16分別與逆變裝置15及市電相連。市電正常時，開關(guān)裝置16切換連通市電，使市電經(jīng)開關(guān)裝置16直接輸出供給用戶設(shè)備使用。市電電壓過低或過高時，開關(guān)裝置16將禁止市電直接輸出供電給用戶設(shè)備，并將逆變裝置15與輸出作為交流電源供給用戶設(shè)備。此時，市電經(jīng)由交流/直流換流器11整流成正負半周的正弦波輸出到逆變裝置15。另外市電還經(jīng)過隔離交流/直流換流器12全波整流后濾波成直流電壓，然后經(jīng)過直流/直流變換器14將直流電壓轉(zhuǎn)換成高諧波補償修正電壓后，與交流/直流換流器11輸出的正弦波一同輸入到逆變裝置15，直流/直流變換器14與交流/直流換流器11輸出的兩路電壓合成為額定的市電正弦波電壓波形后，由逆變裝置15工頻換相濾波后得到穩(wěn)定的交流電源供給用戶設(shè)備。因此，在市電電壓波動范圍較大的情況下，可以通過本發(fā)明的不間斷電源對輸出給用戶設(shè)備的電壓進行修正，進而達到穩(wěn)壓的作用，也有效避免了電壓不穩(wěn)定對用戶設(shè)備所帶來的損害。當市電停電時，由蓄電池裝置13提供能源，其輸出的直流電經(jīng)過直流/直流變換器14，采用正弦脈波寬度調(diào)變技術(shù)，將直流電壓隔離后升壓為正弦脈波寬度調(diào)變電壓波形， 供逆變裝置15工頻換相轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的交流電壓輸出，供電給用戶設(shè)備。下面對圖1中不間斷電源的各個部件進行詳細說明。
請參見圖2，其為交流/直流換流器11的一種實施例電路圖，其包括第五二極管 111、第六二極管112、第一電容113和第二電容114。第五二極管111的正極以及第六二極管112的負極連接火線，第五二極管111的負極與第一電容113的一端相連，并連接正向輸出，第六二極管112的正極與第二電容114的一端相連，并連接反向輸出，第一電容113和第二電容114的另一端連接零線。市電經(jīng)由第五二極管111與第六二極管112組成的半橋整流后，經(jīng)第一電容113 與第二電容114濾除高頻諧波，輸出正端為正半周的正弦波工頻電壓，輸出負端為負半周的正弦波工頻電壓，輸出零端為市電中性線。請參見圖3，其為隔離交流/直流換流器12的一種實施例電路圖，其包括工頻變壓器121、由第七二極管124、第八二極管125、第九二極管122和第十二極管126組成全波整流電路以及第三電容123。工頻變壓器121原邊繞組的兩端分別與火線及零線相連，工頻變壓器121副邊繞組的一端連接到第九二極管122的正極及第十二極管126的負極，工頻變壓器副邊繞組的另一端連接到第七二極管124的正極及第八二極管125的負極，第七二極管124和第九二極管122的負極與第三電容123的一端相連，第八二極管125與第十二極管126的正極與第三電容123的另一端相連。市電經(jīng)工頻變壓器121隔離降壓后，經(jīng)四只二極管組成的全波整流電路整流為直流電壓，再經(jīng)第三電容123濾波為直流電壓輸出。請參見圖4，其為直流/直流變換器14的一種實施例電路圖，其包括第五電容 141、第一開關(guān)管142、第二開關(guān)管143、變壓器145以及由第一二極管147、第二二極管148、 第三二極管146和第四二極管149組成全波整流電路。第五電容141連接在兩個輸入端之間。變壓器145由第一原邊繞組1451、第二原邊繞組1452、第一副邊繞組1453、第二副邊繞組1454構(gòu)成。第一原邊繞組1451的異名端和第二原邊繞組1452的同名端連接正向輸入， 第一原邊繞組1451的同名端與第一開關(guān)管142的一端相連，第二原邊繞組1452的異名端與第二開關(guān)管143的一端相連，第一開關(guān)管142和第二開關(guān)管143的另一端連接到反向輸入。第一副邊繞組1453的異名端和第二副邊繞組1454的同名端連接到零線，第一副邊繞組1453的同名端與第一二極管147的正極以及第二二極管148的負極相連，第二副邊繞組 1454的異名端與第三二極管146的正極以及第四二極管149的負極相連，第一二極管147 和第三二極管146的負極連接正向輸出，第二二極管148和第四二極管149的正極連接到反向輸出。其中，第一開關(guān)管142和第二開關(guān)管143的開關(guān)狀態(tài)可以通過微控制器來控制。在沒有市電時，直流/直流變換器14的輸入電壓由蓄電池裝置13提供，變壓器145的第一原邊繞組1451與第二原邊繞組1452組成推挽式(Push-pull)電路結(jié)構(gòu)，控制第一開關(guān)管142 與第二開關(guān)管143，采用正弦脈波寬度調(diào)變技術(shù)將輸入電壓隔離后，由第一副邊繞組1453、 第二副邊繞組1454以及4只二級管升壓全波整流成正負零三端輸出，輸出的電壓為正弦脈波寬度調(diào)變電壓波形。若有市電且市電電壓過高或過低時，控制第一開關(guān)管142與第二開關(guān)管143，采用市電電壓差補償修正輸出市電與額定正弦波電壓差的諧波電壓。由此可見， 所述直流/直流變換器是一個混合運作的直流/直流變換裝置。請參見圖5，其為逆變裝置15的一種實施例電路圖，其包括第三開關(guān)管151、第四開關(guān)管152、電感153以及第四電容154。第三開關(guān)管151的一端連接正向輸入，第四開關(guān)管152的一端連接反向輸入，第三開關(guān)管151和第四開關(guān)管152的另一端均與電感153的一端相連，電感153的另一端與第四電容154的一端相連，并作為逆變裝置的輸出，第四電容154的另一端連接零線。市電停電時，逆變裝置15的輸入電壓是由直流/直流變換器14單獨提供的；當有市電且市電電壓過高或過低時，逆變裝置15的輸入是由交流/直流換流器11和直流/直流變換器14的輸出電壓合并后提供的。直流正端經(jīng)第三開關(guān)管151、電感153、第四電容154 后輸出工頻正半周正弦波電壓，再返回直流零端；直流負端經(jīng)第四開關(guān)管152、電感153、第四電容154輸出工頻負半周正弦波電壓，再返回直流零端。此逆變裝置15僅設(shè)置有兩個開光管，并通過控制第三開關(guān)管151和第四開關(guān)管152實現(xiàn)了工頻換相，開關(guān)損耗極低，保證了整機效率的同時也實現(xiàn)了節(jié)能減排及降低電費。本發(fā)明的不間斷電源采用市電電壓補償?shù)姆绞剑哂行拚须婋妷簛磉_到輸出穩(wěn)壓的功能，實現(xiàn)了高效率的在線式不間斷電源。并且，本發(fā)明的不間斷電源利用簡單的電路結(jié)構(gòu)，可用在市電電壓波動范圍較大的場所，在市電電壓形成低電壓補償或高電壓衰減時不產(chǎn)生尖波電壓，可提高輸入功率因數(shù)、降低輸入總諧波電流，有很高的整機運行效率，實現(xiàn)節(jié)能減排及降低電費。以上公開的僅為本發(fā)明的幾個具體實施例，但本發(fā)明并非局限于此，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員能思之的變化，只要不超出所附權(quán)利要求書所述范圍，都應(yīng)落在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種不間斷電源，其特征在于，包括一交流/直流換流器，與市電相連，用于對市電進行整流，并輸出兩路正負半周的正弦波電壓；一隔離交流/直流換流器，與市電相連，用于將市電電壓隔離整流成直流電壓，以提供市電電壓補償?shù)哪茉?；一蓄電池裝置，與該隔離交流/直流換流器相連，用于儲存能源及提供直流電壓；一直流/直流變換器，分別與該隔離交流/直流換流器和該蓄電池裝置相連，用于將該隔離交流/直流換流器輸出的直流電壓轉(zhuǎn)換為用作市電補償?shù)闹C波形狀的直流高電壓，或者將該蓄電池裝置輸出的直流電壓升壓為正弦脈波寬度調(diào)變電壓；一逆變裝置，分別與該交流/直流換流器及該直流/直流變換器相連，用于將該交流/ 直流換流器及該直流/直流變換器輸出的電壓轉(zhuǎn)換成交流正弦波電壓輸出；一開關(guān)裝置，分別與該逆變裝置及市電相連，用于切換電力供應(yīng)在市電輸出或逆變器裝置輸出的控制。
2.如權(quán)利要求1所述的不間斷電源，其特征在于，該直流/直流變換器包括一第一開關(guān)管、一第二開關(guān)管、由一第一原邊繞組、一第二原邊繞組、一第一副邊繞組、一第二副邊繞組構(gòu)成的一變壓器、由一第一二極管、一第二二極管、一第三二極管和一第四二極管組成的一全波整流電路，該第一原邊繞組的異名端和該第二原邊繞組的同名端連接正向輸入，該第一原邊繞組的同名端與該第一開關(guān)管的一端相連，該第二原邊繞組的異名端與該第二開關(guān)管的一端相連，該第一開關(guān)管和該第二開關(guān)管的另一端連接到反向輸入，該第一副邊繞組的異名端和該第二副邊繞組的同名端連接到零線，該第一副邊繞組的同名端與該第一二極管的正極以及該第二二極管的負極相連，該第二副邊繞組的異名端與該第三二極管的正極以及該第四二極管的負極相連，該第一二極管和該第三二極管的負極連接正向輸出，該第二二極管和該第四二極管的正極連接到反向輸出。
3.如權(quán)利要求1所述的不間斷電源，其特征在于，該交流/直流換流器包括一第五二極管、一第六二極管、一第一電容和一第二電容，該第五二極管的正極以及該第六二極管的負極連接火線，該第五二極管的負極與該第一電容的一端相連，并連接正向輸出，該第六二極管的正極與該第二電容的一端相連，并連接反向輸出，該第一電容和該第二電容的另一端連接零線。
4.如權(quán)利要求1所述的不間斷電源，其特征在于，該隔離交流/直流換流器包括一工頻變壓器、由一第七二極管、一第八二極管、一第九二極管和一第十二極管組成的一全波整流電路以及一第三電容，該工頻變壓器原邊繞組的兩端分別與火線及零線相連，該工頻變壓器副邊繞組的一端連接到該第九二極管的正極及該第十二極管的負極，該工頻變壓器副邊繞組的另一端連接到該第七二極管的正極及該第八二極管的負極，該第七二極管和該第九二極管的負極與該第三電容的一端相連，并作為正向輸出，該第八二極管與該第十二極管的正極與該第三電容的另一端相連，并作為反向輸出。
5.如權(quán)利要求1所述的不間斷電源，其特征在于，該逆變裝置包括一第三開關(guān)管、一第四開關(guān)管、一電感以及一第四電容，該第三開關(guān)管的一端連接正向輸入，該第四開關(guān)管的一端連接反向輸入，該第三開關(guān)管和該第四開關(guān)管的另一端均與該電感的一端相連，該電感的另一端與該第四電容的一端相連，并作為該逆變裝置的輸出，該第四電容的另一端連接零線。
全文摘要
本發(fā)明提出一種不間斷電源，包括交流/直流換流器、隔離交流/直流換流器、蓄電池裝置、直流/直流變換器、逆變裝置以及開關(guān)裝置。交流/直流換流器及隔離交流/直流換流器均與市電相連。蓄電池裝置與隔離交流/直流換流器相連。直流/直流變換器分別與隔離交流/直流換流器和蓄電池裝置相連。逆變裝置分別與交流/直流換流器及直流/直流變換器相連。開關(guān)裝置分別與逆變裝置及市電相連。本發(fā)明的不間斷電源采用了市電電壓補償?shù)姆绞?，可以在市電電壓波動大的場合使用，且本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、整機效率高、使用安全的優(yōu)點。
文檔編號H02J7/00GK102222966SQ20111017836
公開日2011年10月19日 申請日期2011年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月29日
發(fā)明者王慶文, 黃俊嘉 申請人:黃俊嘉