專利名稱：復(fù)合式不間斷供電電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種不間斷供電電源，該電源的負(fù)載設(shè)備限定為-從該設(shè)備的單相雙極性交流接口直接輸入單極性直流電，也可正常工作的各種 計算機(jī)類信息設(shè)備。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的不間斷供電電源，按供電保護(hù)方式可分為后備式和在線式(包括互動在線式、傳統(tǒng)雙變換在線式、Delta變換在線式)兩大類。這兩 大類不間斷電源都是在"負(fù)載具有統(tǒng)一供電保護(hù)要求"前提下設(shè)計的，沒有充 分考慮同一供電電源所帶負(fù)載的不同供電要求。作為不間斷電源主要負(fù)載的計 算機(jī)類設(shè)備，其最小應(yīng)用單元也是由一臺主機(jī)和一臺顯示器構(gòu)成的簡單系統(tǒng)。 主機(jī)是數(shù)據(jù)存儲、處理設(shè)備，對數(shù)據(jù)完整性起決定作用，不允許供電中斷，故 對主機(jī)這樣的不允許供電中斷負(fù)載(以下簡稱不中斷負(fù)載)，電源應(yīng)提供完備的 在線式保護(hù)。而顯示器是人機(jī)交互設(shè)備，長時間掉電并不會影響數(shù)據(jù)完整性， 但從工作連續(xù)性考慮，應(yīng)對其供電故障時間加以合理限制；另外，后備式比在 線式結(jié)構(gòu)簡單，成本低。所以，在可能的情況下，應(yīng)優(yōu)先選擇后備式，故對顯 示器這樣的允許供電短時中斷負(fù)載(以下簡稱短時中斷負(fù)載)，經(jīng)濟(jì)、合理的保 護(hù)方式是后備式保護(hù)?？梢?，現(xiàn)有的后備式不間斷電源，不能滿足不允許供電 中斷負(fù)載的可靠性要求；而在線式對允許供電短時中斷負(fù)載而言又存在過度保 護(hù)問題?？傊?，現(xiàn)有的不間斷供電電源不能與計算機(jī)類負(fù)載實現(xiàn)最佳匹配。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的，是在電源、負(fù)載一體化思想指導(dǎo)下，在負(fù)載分
類技術(shù)措施基礎(chǔ)上，提供一種能與計算機(jī)類負(fù)載平衡、匹配的不間斷供電電源， 它既沒有能力不足問題，也沒有能力過剩問題，同時要求結(jié)構(gòu)簡單、成本低、便于生產(chǎn)。一種復(fù)合式不間斷供電電源，包括 一套模塊式整流器、 一套蓄電池組、 一套交直流切換控制器、 一套市電過電壓保護(hù)裝置、 一套交流可控開關(guān)、 一套 直流可控開關(guān)、兩套浪涌電流抑制器；所述模塊式整流器，是一種離線式整流 器，模塊式結(jié)構(gòu)便于電源容量的擴(kuò)減，其輸出端并接蓄電池組，以在線方式提 供不中斷負(fù)載電能；所述蓄電池組由單體電池串、并聯(lián)而成，是本發(fā)明中的儲能元件，模塊式整流器和蓄電池組構(gòu)成本發(fā)明中的直流部分，其任意一極需與 交流市電中性線短接，相應(yīng)地有正、負(fù)電源兩種應(yīng)用方式；所述市電過電壓保 護(hù)裝置，設(shè)置在交流市電進(jìn)線端，為后續(xù)電路提供過電壓保護(hù)；所述交流可控 開關(guān)的功率觸點(diǎn)， 一端經(jīng)過一套浪涌電流抑制器后與市電相線相接，直流可控 開關(guān)的功率觸點(diǎn)， 一端經(jīng)過另一套浪涌電流抑制器后，與直流電的非接中性線 極相接，交、直流功率觸點(diǎn)的另一端直接并接，從該并接點(diǎn)以后備方式提供短 時中斷負(fù)載電能；所述交直流切換控制器，具有互鎖、延時環(huán)節(jié)，控制器分別 控制交、直流可控開關(guān)，使短時中斷負(fù)載在市電正常時，由交流市電直接供電， 在市電故障時由直流電后備供電，從而將供電故障時間限制為切換控制器的延 時時間；所述浪涌電流抑制器，在電源突然加載時限制浪涌電流幅值。由于該電路采用了分類供電電路，以在線方式提供不中斷負(fù)載電能，以后 備方式提供短時中斷負(fù)載電能，達(dá)到了能力與要求的平衡，實現(xiàn)了電源與負(fù)載 經(jīng)濟(jì)、合理的匹配，它既沒有能力不足問題，也沒有能力過剩問題。同時，該 電路省略了直流逆變成交流的逆變環(huán)節(jié)，簡化了結(jié)構(gòu)，降低了成本。另外，在 通信電源制造業(yè)、電力行業(yè)已經(jīng)形成了成熟的模塊式整流器、配電柜設(shè)計、制 造技術(shù)，這些成熟技術(shù)可直接或稍加改造即可應(yīng)用于本發(fā)明的生產(chǎn)，故本發(fā)明 的工業(yè)化應(yīng)用程度高。


下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。 附圖是本發(fā)明復(fù)合式不間斷供電電源的電路圖。 .具體實施方式
附圖給出了復(fù)合式不間斷供電電源的一個具體實例，包 括 一個模塊式整流器A,—個蓄電池組B,—個交直流切換控制器C， 一個過電壓保護(hù)器D，兩個浪涌電流抑制器E、 F， 一個交流接觸器K1， 一個直流接觸 器K2， 一個不允許供電中斷負(fù)載Load 1 ,—個允許供電短時中斷負(fù)載Load 2 。現(xiàn)代信息設(shè)備廣泛采用開關(guān)電源。所謂開關(guān)電源，即是將外部提供的單相 雙極性交流市電，經(jīng)工頻整流后變成單極性的直流電，供內(nèi)部變換器使用。如 果外部提供一個單極性的直流電，其幅值只要在雙極性交流電蜂值附近，則可 以保證信息設(shè)備的正常工作。市電采用TN—S制式，包括以下三類線相線L、中性線N、保護(hù)地線P。模塊式整流器A，是一種輸入市電與輸出直流隔離型整流器，模塊式結(jié)構(gòu) 便于電源容量的擴(kuò)減。其詳細(xì)工作原理可見公開出版的各種通信用高頻開關(guān)電 源書籍。整流器的輸出給蓄電池組B充電，同時提供不中斷負(fù)載Loadl電能， 以及需要時經(jīng)過直流接觸器K2的切換提供短時中斷負(fù)載Load2的電能。蓄電池組B對相電壓為220V的國家和地區(qū)，可用24節(jié)12V蓄電池串聯(lián)而 成；對相電壓為110V的國家和地區(qū)可用12節(jié)12V蓄電池串聯(lián)而成。為提高容
量和工作可靠性，可并聯(lián)使用蓄電池組。當(dāng)整流器A輸出正常時，蓄電池組B 充電待用，當(dāng)整流器A無輸出時，放電提供負(fù)載電能。整流器A和蓄電池組B構(gòu)成復(fù)合式不間斷電源的直流部分。直流的正極V+ 或負(fù)極V-任意一極，需與交流中性線N相接，相應(yīng)地分成正、負(fù)直流電源兩種 具體方式。本申請文件中，不失一般性，為描述方便使用正電源，即將直流負(fù) 極V-與交流中性線N相接。過電壓保護(hù)器D并接在交流市電的相線L和中性線N之間，將交流電壓限 制在安全工作范圍，后續(xù)電路可不再考慮過電壓因素。交流接觸器K1功率觸點(diǎn)Kll的一端，經(jīng)過浪涌電流抑制器E后，與交流 相線L相接；直流接觸器K2的功率觸點(diǎn)K21的一端，經(jīng)過另一個浪涌電流抑 制器F后，與直流正極V+相連；兩個功率觸點(diǎn)的另一端直接并接后，作為短時 中斷負(fù)載Load2的電源。交直流切換抑制器C、交流接觸器K1、直流接觸器K2和兩個浪涌電流E、 F構(gòu)成后備式短時中斷負(fù)載Load2供電電路。
控制器C可進(jìn)一步分成市電檢測部分、交流接觸器K1控制部分、直流接 觸器K2控制部分。(l)市電檢測部分欠電壓繼電器K3的線圈并接在交流市電的相線L和中性 線N之間，感知市電是否正常。欠電壓繼電器K3的一個常開觸點(diǎn)k31用于控制 交流接觸器kl的狀態(tài)；另一個常閉觸點(diǎn)k32控制直流接觸器k2的狀態(tài)。K31、 k32構(gòu)成第一級互鎖環(huán)節(jié)，保證交、直流接觸器不能同時處于導(dǎo)通狀態(tài)。(2)交流接觸器Kl控制部分欠電壓繼電器K3的常開觸點(diǎn)K31與交流緩吸
繼電器K4的線圈串聯(lián)后，并接在市電的相線L和中性線N之間；K4延時閉合的 常開觸點(diǎn)K41、直流接觸器K2的常閉信號觸點(diǎn)K22、交流接觸器Kl的線圈串聯(lián) 后并接在市電的相線L和中性線N之間。(3)直流接觸器K2控制部分欠電壓繼電器K3的常閉觸點(diǎn)K32與直流緩吸 繼電器K5的線圈串聯(lián)后，并接在直流電的兩極間；K5延時閉合的常開觸點(diǎn)K51 與交流接觸器Kl的常閉信號觸點(diǎn)K12、直流接觸器K2的線圈串聯(lián)后并接在直流 電的兩極間。交流接觸器Kl線圈回路中的常閉信號觸點(diǎn)K22與直流接觸器K2線圈回路 中的常閉信號觸點(diǎn)K12構(gòu)成第二級互鎖環(huán)節(jié)，兩級互鎖環(huán)節(jié)確保交、直流接觸器不能同時處于導(dǎo)通狀態(tài)。整流器A和蓄電池B構(gòu)成的直流部分，對不中斷負(fù)載Loadl提供在線式保護(hù)，簡單明了。下面結(jié)合附圖，分初始狀態(tài)、交流切換到直流、直流切換到交 流三種情況，對本發(fā)明中短時中斷負(fù)載Load2的供電過程加以介紹(1) 初始狀態(tài)市電持續(xù)穩(wěn)定地處于合格狀態(tài)，欠電壓繼電器K3吸合，常開 觸點(diǎn)K31閉合，常閉觸點(diǎn)K32斷開，交流緩吸繼電器K4吸合，交流接觸器Kl吸 合，直流緩吸繼電器K5釋放，直流接觸器K2釋放，直流常開功率觸點(diǎn)K21斷 開，交流常開功率觸點(diǎn)K11閉合，短時中斷負(fù)載Load2由市電直接供電。(2) 交流向直流切換當(dāng)市電欠壓或掉電時，欠電壓繼電器K3感知這一變化， 釋放線圈常幵觸點(diǎn)K31立即斷開，交流緩吸繼電器K4失電，其線圈立即釋放， 常開觸點(diǎn)K41立即斷開，交流接觸器K1失電，其線圈立即釋放，常開功率觸點(diǎn) Kll立即斷開，常閉信號觸點(diǎn)K12立即閉合，允許直流接觸器K2接通，短時中
斷負(fù)載Load2無供電電源，處于短時掉電狀態(tài);欠電壓繼電器K3的常閉觸點(diǎn)K32 立即閉合，直流緩吸繼電器K5線圈得電，通電延時時間到后，常開觸點(diǎn)K51閉 合，同已經(jīng)閉和的常閉觸點(diǎn)K12—起，接通直流接觸器K2的線圈回路，常開功 率觸點(diǎn)K21閉合，直流電經(jīng)浪涌電流抑制器F給短時中斷負(fù)載Load2恢復(fù)供電， 將掉電時間限定為直流緩吸繼電器K5的延時時間。同時，直流接觸器K2的常 閉信號觸點(diǎn)K22斷開，不允許交流接觸器K1接通，防止交、直流直通。(3)直流向交流切換當(dāng)市電恢復(fù)正常后，欠電壓繼電器K3感知這一變化， 吸合線圈常閉觸點(diǎn)K32立即斷開，直流緩吸繼電器K5失電，線圈立即釋放， 常開觸點(diǎn)K51立即斷開，直流接觸器K2失電，線圈立即釋放，常開功率觸點(diǎn)K21 立即斷開，常閉信號觸點(diǎn)K22立即閉合，允許交流接觸器Kl接通，此時短時中 斷負(fù)載Load2處于無任何電源供電的短時掉電狀態(tài)；欠電壓繼電器K3的常開觸 點(diǎn)K31立即吸合，接通交流緩吸繼電器K4的線圈電路，通電延時時間到后，閉 合常開觸點(diǎn)K41，同己經(jīng)閉合的常閉信號觸點(diǎn)K22—起，接通交流接觸器K1的 線圈回路，常開功率觸點(diǎn)K11閉合，交流市電經(jīng)浪涌抑制器E給短時中斷負(fù)載 Load2恢復(fù)供電，將供電中斷時間限定在交流緩吸繼電器K4的延時時間，同時 斷開常閉觸點(diǎn)K12，不允許直流接觸器K2導(dǎo)通?？刂齐娐分幸胙訒r電路，是為了適應(yīng)大容量開關(guān)速度慢的問題，突破了 傳統(tǒng)后備方式中對電源裝機(jī)容量的限制。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)合式不間斷供電電源，包括一套模塊式整流器、一套蓄電池組、一套交直流切換控制器、一套市電過電壓保護(hù)裝置、一套交流可控開關(guān)、一套直流可控開關(guān)、兩套浪涌電流抑制器；所述模塊式整流器，是一種離線式整流器，模塊式結(jié)構(gòu)便于電源容量的擴(kuò)減，其輸出端并接蓄電池組，以在線方式提供不允許供電中斷負(fù)載電能；所述蓄電池組由單體電池串、并聯(lián)而成，是本發(fā)明中的儲能元件，模塊式整流器和蓄電池組構(gòu)成本發(fā)明中的直流部分，其任意一極需與交流市電中性線短接，相應(yīng)地有正、負(fù)電源兩種應(yīng)用方式；所述市電過電壓保護(hù)裝置，設(shè)置在交流市電進(jìn)線端，為后續(xù)電路提供過電壓保護(hù)；所述交流可控開關(guān)的功率觸點(diǎn)，一端經(jīng)過一套浪涌電流抑制器后與市電相線相接，直流可控開關(guān)的功率觸點(diǎn)，一端經(jīng)過另一套浪涌電流抑制器后，與直流電的非接中性線極相接，交、直流功率觸點(diǎn)的另一端直接并接，從該并接點(diǎn)以后備方式提供允許供電短時中斷負(fù)載電能；所述交直流切換控制器，具有互鎖、延時環(huán)節(jié)，控制器分別控制交、直流可控開關(guān)，使允許供電短時中斷負(fù)載，在市電正常時由交流市電直接供電，在市電故障時由直流電后備供電，從而將供電故障時間限制為切換控制器的延時時間；所述浪涌電流抑制器，在電源突然加載時限制浪涌電流幅值，其特征在于該復(fù)合式不間斷供電電源將負(fù)載分成不允許供電中斷負(fù)載、允許供電短時中斷負(fù)載兩類，對不允許供電中斷負(fù)載提供在線式供電保護(hù)，對允許供電短時中斷負(fù)載提供后備式供電保護(hù)；該電源內(nèi)沒有直流逆變?yōu)榻涣鞯哪孀兤鳎恢绷麟姷娜我庖粯O需與交流市電中性線短接；后備式保護(hù)中的后備電源，來自在線式保護(hù)中的直流電；后備式切換通過交、直流兩類可控開關(guān)，分兩步完成，第一步先斷開原線路，第二步再接通新線路，斷開動作的完成不能導(dǎo)致接入動作的自動完成；交直流切換控制器具有互鎖環(huán)節(jié)，保證交、直流可控開關(guān)不能同時處以導(dǎo)通狀態(tài)；交、直流切換每個通道均設(shè)置有浪涌電流抑制器；交直流切換控制器每個方向都有延時環(huán)節(jié)，切換時間不必限定在半個工頻周期內(nèi)；后備式切換對電源裝機(jī)容量無限制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合式不間斷供電電源，其特征在于后備式切 換時間為幾秒鐘，而不是半個工頻周期內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明是一種專門針對現(xiàn)代信息設(shè)備而設(shè)計的不間斷供電電源。由于現(xiàn)有的不間斷電源不能與計算機(jī)類負(fù)載實現(xiàn)最佳匹配，本發(fā)明在電源、負(fù)載一體化思想指導(dǎo)下，在負(fù)載分類技術(shù)基礎(chǔ)上，針對不同的負(fù)載，采取不同的保護(hù)方式，從而實現(xiàn)了電源與負(fù)載經(jīng)濟(jì)、合理的平衡與匹配。主要用于數(shù)據(jù)中心等計算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的供電保護(hù)。
文檔編號H02J7/00GK101162843SQ20061014085
公開日2008年4月16日 申請日期2006年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月13日
發(fā)明者張?zhí)?申請人:張?zhí)?