專利名稱：一種節(jié)能型不間斷電源系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種節(jié)能型不間斷電源系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及不間斷電源，尤其涉及一種節(jié)能型不間斷電源系統(tǒng)。
背景4支術(shù)
一般情況下，中大型信息處理系統(tǒng)需要通過(guò)不間斷電源供應(yīng)電力來(lái)做到在 異常狀態(tài)，如停電等原因?qū)е码娏?yīng)中斷，將正在處理中的數(shù)據(jù)保存起來(lái)。 穩(wěn)壓器是將不規(guī)則的輸入電壓穩(wěn)定后按照額定電壓輸出的裝置，通常與不間斷 電源合并運(yùn)用達(dá)到斷電延續(xù)與穩(wěn)定電壓的作用。
圖l是現(xiàn)有技術(shù)"不間斷電源和穩(wěn)壓器"復(fù)合的電源裝置方框圖。如圖1
所示，現(xiàn)有不間斷電源與穩(wěn)壓的復(fù)合電源裝置包括將常用交流電源轉(zhuǎn)變?yōu)橹?流的A/D整流器4、將常用交流電源轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟娫唇o電池充電的充電器5、穩(wěn) 定直流電壓的DC-DC整流器6、將直流轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣鞴┙o負(fù)栽的D/A逆變器7，故 障時(shí)或過(guò)負(fù)栽時(shí)，將常用電源或逆變器7交流電源來(lái)4故切換輸出電源的同步切 換用靜態(tài)開關(guān)8、檢測(cè)輸入電源控制同步切換用靜態(tài)開關(guān)8的數(shù)字化芯片CPU 1 等構(gòu)成。圖中未說(shuō)明的符號(hào)2是顯示電池充電狀態(tài)和電源供電狀態(tài)的調(diào)節(jié)面板， 3和9是濾波器，D是整流管。
其工作原理如下正常工作狀態(tài)下，通過(guò)輸入端子的市電經(jīng)A/D整流器4 轉(zhuǎn)換成直流電，再通過(guò)充電器5給連接在系統(tǒng)上的電池充電，此直流電經(jīng)D/A 逆變器7變換成交流電，通過(guò)同步切換單元輸出到負(fù)載。此時(shí)DC-DC整流器6 階段性的調(diào)節(jié)過(guò)壓及欠壓來(lái)維持輸出電壓為額定值。
如發(fā)生市電停電，電池的直流電通過(guò)DC-DC整流器6及整流管D后，在D/A 逆變器7上轉(zhuǎn)換成交流電并通過(guò)同步切換單元8輸出到負(fù)栽端來(lái)保證負(fù)栽在停 電狀態(tài)下也能正常工作。
系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，如市電再次送電，充電器5開始工作并為電池充電。當(dāng)
D/A逆變器7出現(xiàn)異常情況時(shí)，CPU l檢測(cè)到異常信號(hào)后，通過(guò)同步切換單元8 將市電直接切換到負(fù)栽上進(jìn)入旁路狀態(tài)，此時(shí)在顯示面板上可看到系統(tǒng)異常提 示信息。
從以上技術(shù)方案可以看出，"不間斷電源和穩(wěn)壓器"復(fù)合的電源裝置在市電 正常狀態(tài)時(shí)，市電經(jīng)A/D整流器4轉(zhuǎn)換成直流電，此直流電經(jīng)D/A逆變器7變 換成交流電，通過(guò)同步切換單元輸出到負(fù)栽端。
系統(tǒng)正常運(yùn)行過(guò)程中，工作電流一直行經(jīng)A/D整流器、D/A逆變器，其自身 損耗相當(dāng)量的電能，所輸出效率為83%—85%;
逆變器的長(zhǎng)期運(yùn)行，導(dǎo)致電網(wǎng)產(chǎn)生高次諧波、波形畸變等問(wèn)題，干擾周邊 設(shè)備正常運(yùn)行；
逆變器的長(zhǎng)期運(yùn)行，還使得不間斷電源系統(tǒng)整體發(fā)熱，易老化、縮短使用 壽命。

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種節(jié)能型不間斷電源系統(tǒng)， 以節(jié)約能源、減小諧波污染、延長(zhǎng)設(shè)務(wù)使用壽命。
為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
一種節(jié)能型不間斷電源系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括
用 一次線圈連接在輸入開關(guān)與負(fù)栽之間，控制輸出電壓穩(wěn)定的1#變壓器； 通過(guò)控制1#變壓器二次線圏的電壓/電流來(lái)穩(wěn)定1#變壓器輸出的斬波回路； 控制斬波回路電壓及電流的1#逆變器； 供應(yīng)不間斷電源的電池；
停電時(shí)，將電池電源轉(zhuǎn)換為交流電源輸出至負(fù)栽，正常時(shí)，從負(fù)栽端受入 反饋電源轉(zhuǎn)換為直流電源給電池充電的2#逆變器；
連接在2#逆變器和1#變壓器輸出負(fù)栽端之間，正常市電時(shí)，將負(fù)載端輸出電源反饋給2#逆變器側(cè)，停電時(shí)，將2#逆變器輸出電源輸向負(fù)栽端的2#變壓器；
使用電流互感器CT、電壓互感器PT檢測(cè)輸入開關(guān)后端的輸入電壓Vi/輸入 電流is、負(fù)載連接端的輸出電壓V0/輸出電流ip、電池端的直流電壓Vd，并采 用阻抗回路方式處理檢測(cè)信號(hào)從而實(shí)現(xiàn)無(wú)延遲、高速檢測(cè)的高速檢測(cè)單元；
接收高速檢測(cè)單元檢測(cè)出的輸入/輸出電壓、輸入/輸出電流、直流電壓等 信號(hào)與按鍵錄入的各種功能設(shè)定值進(jìn)行比較處理，實(shí)現(xiàn)不間斷電源、穩(wěn)壓功能 及各種監(jiān)^f見、顯示、保護(hù)等功能的中央^t處理器；
根據(jù)中央微處理器中脈寬調(diào)制信號(hào)PWM來(lái)控制1#逆變器和2#逆變器的脈寬 調(diào)制信號(hào)PWM輸出的驅(qū)動(dòng)單元；
為操作者進(jìn)行各種功能設(shè)置以及調(diào)整設(shè)定值操作用的鍵盤； 顯示各種狀態(tài)、顯示操作菜單及設(shè)定值的液晶顯示器LCD。
使用微處理器控制鍵盤錄入信號(hào)處理及顯示器的顯示功能，并以通訊方式 處理與中央微處理器的鍵盤及顯示器，與中央微處理器分開構(gòu)成。 所述顯示器為液晶顯示器。
從以上技術(shù)方案可以看出，本實(shí)用新型在市電正常供應(yīng)時(shí)，為了使效率最 大化，輸入電壓經(jīng)1#變壓器穩(wěn)壓后直接輸出給負(fù)栽，提高轉(zhuǎn)換效率，同時(shí)工作 電流未從逆變器經(jīng)過(guò)，避免了逆變器的長(zhǎng)期運(yùn)行，解決了電網(wǎng)產(chǎn)生高次諧波、 波形畸變問(wèn)題，使設(shè)備運(yùn)行正常，也使系統(tǒng)發(fā)熱量減小，設(shè)備的使用壽命得以 延長(zhǎng)。


圖l為以往技術(shù)的"不間斷電源/穩(wěn)壓電源，，復(fù)合電源裝置的方框圖； 圖2為根據(jù)本實(shí)用新型不間斷電源系統(tǒng)的一實(shí)施例方框圖； 圖3為根據(jù)本實(shí)用新型不間斷電源系統(tǒng)的另一實(shí)施例方框圖4為根據(jù)本實(shí)用新型不間斷電源系統(tǒng)的簡(jiǎn)略回路圖; 其中附圖中符號(hào)說(shuō)明如下
10 :1#變壓器11 :輸入開關(guān)
12 :靜態(tài)開關(guān)20 :斬波回路
30 :1#逆變器40 i電池
50 :2#逆變器60 ::2#變壓器
70 :驅(qū)動(dòng)單元80:高速檢測(cè)單元
90中央孩支處理器91 r脈寬調(diào)制信號(hào)發(fā)生單元
100:操作鍵盤110:液晶顯示單元
120:輸入/輸出控制單元
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明介紹 圖2為根據(jù)本實(shí)用新型節(jié)能型不間斷電源系統(tǒng)的一實(shí)施例方框圖。 參見圖2所示，本實(shí)用新型節(jié)能型不間斷電源系統(tǒng)包括輸入電源通過(guò)輸 入開關(guān)11經(jīng)1次線圏控制輸出電壓供給負(fù)栽的1#變壓器10;通過(guò)控制1#變壓 器10二次線圏的電壓/電流來(lái)控制1#變壓器10對(duì)負(fù)載輸出的斬波回路20;控 制斬波回路20電壓/電流的1#逆變器30;斷電時(shí)，供應(yīng)不間斷電力的電池40; 斷電時(shí)將電池40電源轉(zhuǎn)換成交流電源輸出，或市電正常供電狀態(tài)時(shí)，從負(fù)栽端 受入反饋電源，轉(zhuǎn)換成直流電源給電池40充電的2#逆變器50;連接在2#逆變 器50和1#變壓器輸出端之間，市電正常供電狀態(tài)時(shí)，將負(fù)栽端電源向2#逆變 器50反饋，斷電時(shí)，接收通過(guò)2#逆變器50轉(zhuǎn)換來(lái)的電池電源再輸出給負(fù)栽端 的2#變壓器60。
使用電流互感器CT和電壓互感器PT分別檢測(cè)輸入開關(guān)11后端輸入電壓/電流、負(fù)載連接端輸出電壓/電流、電池40直流電壓，將檢測(cè)信號(hào)運(yùn)用阻抗回 路實(shí)現(xiàn)無(wú)延遲時(shí)間高速檢測(cè)的高速檢測(cè)單元80;接收高速檢測(cè)單元80檢測(cè)出的 輸入/輸出電壓、輸入/輸出電流、直流電壓等信號(hào)與,錄入的各種功能設(shè)定 值進(jìn)行比較處理，實(shí)現(xiàn)不間斷電源、穩(wěn)壓功能及各種監(jiān)視、顯示、保護(hù)等功能 的中央微處理器90;運(yùn)用中央微處理器90中的脈寬調(diào)制信號(hào)控制1#逆變器30 和2#逆變器50脈寬調(diào)制信號(hào)輸出的驅(qū)動(dòng)單元70;為操作者進(jìn)行各種功能設(shè)置 以及調(diào)整設(shè)定值等操作用的鍵盤系統(tǒng)100;顯示各種狀態(tài)、顯示操作菜單及設(shè) 定值的液晶顯示器IIO。
其中檢測(cè)輸入/輸出端電壓電流的互感器是本行業(yè)專業(yè)人員都清楚，所以 圖上未標(biāo)明。輸入電源兩條電線中在串聯(lián)1#變壓器10的另一條線上串聯(lián)靜態(tài)開 關(guān)SCR 12,在異常狀態(tài)下由中央微處理器90控制切斷。
圖3為才艮據(jù)本實(shí)用新型不間斷電源系統(tǒng)的另一實(shí)施例方框圖。
如圖3所示，使用微處理器控制鍵盤錄入信號(hào)處理及顯示器的顯示功能， 并以通訊方式處理與中央微處理器的鍵盤及顯示器，與中央微處理器分開構(gòu)成。
液晶顯示器110上第一行是顯示不間斷電源整體狀況，第二行是顯示不間 斷電源內(nèi)部各種變量數(shù)據(jù)電池容量、電池電壓、電池電流一一輸出電壓、輸 出電流、輸入電壓、輸入電流、輸出頻率、溫度狀態(tài)及停電次數(shù)、日期及時(shí)間， 以上菜單是使用鍵盤IOO "上、下鍵"，進(jìn)行選擇讀取。
鍵盤100的"MENU ESC"鍵是控制進(jìn)、出菜單及數(shù)值移位，上下鍵是操作 數(shù)值的增減、菜單的選擇及選擇顯示內(nèi)容用的，警報(bào)鍵是用于開/關(guān)報(bào)警器的，
"SET RUN STP，，鍵用于選擇菜單設(shè)定數(shù)值，控制系統(tǒng)運(yùn)行、停止或故障時(shí)重新 啟動(dòng)系統(tǒng)用的。
鍵盤100上設(shè)有報(bào)警消除鍵可消除報(bào)警音，再按該鍵繼續(xù)報(bào)警，發(fā)生異常
時(shí)報(bào)警器連續(xù)報(bào)警，常態(tài)下瞬間過(guò)負(fù)載時(shí)自動(dòng)報(bào)警，過(guò)負(fù)載解除后停止報(bào)警， 不間斷電源設(shè)備停止?fàn)顟B(tài)時(shí)也報(bào)警。
圖4為根據(jù)本實(shí)用新型節(jié)能型不間斷電源系統(tǒng)的簡(jiǎn)略回路圖。
參照?qǐng)D4說(shuō)明本系統(tǒng)基本流程輸入電源Vi是由輸入開關(guān)11輸入到1#變 壓器10的一次線圈，再輸出到負(fù)載端，這時(shí)，斬波回路20控制1#變壓器10的 二次線圏的電壓和電流，控制輸出電壓Vo實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓的功能；
斬波回路20是由1#逆變器30來(lái)控制，1#逆變器30由中央微處理器90通 過(guò)脈寬調(diào)制信號(hào)來(lái)控制；
正常市電輸入狀態(tài)時(shí)，負(fù)載端電壓VO通過(guò)2#變壓器60連接2#逆變器50， 2#逆變器50是由中央微處理器90控制，轉(zhuǎn)換為直流電源給電池40充電；
市電斷電時(shí)，由中央微處理器90控制2#逆變器50，將電池40的直流電源 轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟娫?，通過(guò)2#變壓器60輸出給負(fù)載端，實(shí)現(xiàn)不間斷電源功能；
本實(shí)用新型的脈寬調(diào)制器PWM是用來(lái)控制逆變器正弦波電壓的，在控制方 式上采用單極式脈寬調(diào)制方式，使得系統(tǒng)內(nèi)部紋波電壓降低了 1/2，這是由中央 微處理器90內(nèi)部程序中的脈寬調(diào)制發(fā)生單元91來(lái)控制的，逆變器輸入的正弦 波頻率可用M設(shè)置，可與線路不同頻率運(yùn)行。高速檢測(cè)單元80檢測(cè)輸入電壓 Vi時(shí)，以零電壓切換功能來(lái)檢測(cè)頻率，輸入與輸出頻率不同時(shí)，按照設(shè)定的輸 出頻率調(diào)制脈寬，自動(dòng)調(diào)整輸出頻率為設(shè)定頻率輸出。
以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，凡跟本實(shí)用新型權(quán)利要求范圍所 做的均等變化與修飾，均應(yīng)屬于本實(shí)用新型權(quán)利要求的涵蓋范圍。
權(quán)利要求1、一種節(jié)能型不間斷電源系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括用一次線圈連接在輸入開關(guān)與負(fù)載之間，控制輸出電壓穩(wěn)定的1#變壓器；通過(guò)控制1#變壓器二次線圈的電壓/電流來(lái)穩(wěn)定1#變壓器輸出的斬波回路；控制斬波回路電壓及電流的1#逆變器；供應(yīng)不間斷電源的電池；停電時(shí)，將電池電源轉(zhuǎn)換為交流電源輸出至負(fù)載，正常時(shí)，從負(fù)載端受入反饋電源轉(zhuǎn)換為直流電源給電池充電的2#逆變器；連接在2#逆變器和1#變壓器輸出負(fù)載端之間，正常市電時(shí)，將負(fù)載端輸出電源反饋給2#逆變器側(cè)，停電時(shí)，將2#逆變器輸出電源輸向負(fù)載端的2#變壓器；使用電流互感器CT、電壓互感器PT檢測(cè)輸入開關(guān)后端的輸入電壓Vi/輸入電流is、負(fù)載連接端的輸出電壓V0/輸出電流ip、電池端的直流電壓Vd，并采用阻抗回路方式處理檢測(cè)信號(hào)從而實(shí)現(xiàn)無(wú)延遲、高速檢測(cè)的高速檢測(cè)單元；接收高速檢測(cè)單元檢測(cè)出的輸入/輸出電壓、輸入/輸出電流、直流電壓等信號(hào)與按鍵錄入的各種功能設(shè)定值進(jìn)行比較處理，實(shí)現(xiàn)不間斷電源、穩(wěn)壓功能及各種監(jiān)視、顯示、保護(hù)等功能的中央微處理器；根據(jù)中央微處理器中脈寬調(diào)制信號(hào)PWM來(lái)控制1#逆變器和2#逆變器的脈寬調(diào)制信號(hào)PWM輸出的驅(qū)動(dòng)單元；為操作者進(jìn)行各種功能設(shè)置以及調(diào)整設(shè)定值操作用的鍵盤；顯示各種狀態(tài)、顯示操作菜單及設(shè)定值的顯示器。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種節(jié)能型不間斷電源系統(tǒng)，其特征在于，使用 微處理器控制鍵盤錄入信號(hào)處理及顯示器的顯示功能，并以通訊方式處理與中 央微處理器的鍵盤及顯示器，與中央微處理器分開構(gòu)成。3、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種節(jié)能型不間斷電源系統(tǒng)，其特征在于，所迷顯示器為液晶顯示器。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種節(jié)能型不間斷電源系統(tǒng)，該系統(tǒng)為將輸入電源輸出到負(fù)載端的1#變壓器，控制1#變壓器二次線圈實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓功能的斬波回路，控制斬波回路的1#逆變器，接收輸出端負(fù)載的反饋電流或?qū)㈦姵仉娏鬏敵鲋霖?fù)載的2#變壓器，通過(guò)2#變壓器，控制電池充/放電的AC/DC-DC/AC轉(zhuǎn)換的2#逆變器及電池，驅(qū)動(dòng)1#、2#逆變器的驅(qū)動(dòng)單元，根據(jù)脈寬調(diào)制器PWM信號(hào)，通過(guò)驅(qū)動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)1#、2#逆變器，運(yùn)用軟件程序控制整體系統(tǒng)功能的中央微處理器高速檢測(cè)單元、操作鍵盤、液晶顯示器LCD等構(gòu)成特征的全數(shù)字化不間斷電源UPS系統(tǒng)。本實(shí)用新型為了使效率最大化，輸入電壓經(jīng)1#變壓器穩(wěn)壓后直接輸出給負(fù)載，提高轉(zhuǎn)換效率，同時(shí)避免造成電網(wǎng)污染，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。
文檔編號(hào)H02J7/00GK201075712SQ200720054070
公開日2008年6月18日 申請(qǐng)日期2007年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月13日
發(fā)明者許光旭 申請(qǐng)人:東莞市友美電源設(shè)備有限公司