專利名稱：基于壓電發(fā)電的不間斷電源供應(yīng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種不間斷電源供應(yīng)裝置，尤其涉及包含壓電發(fā)電充電的不間斷電源供應(yīng)裝置。
背景技術(shù)：
在工業(yè)生產(chǎn)中，為重要設(shè)備實現(xiàn)不間斷供電很重要，一旦重要設(shè)備停電，對生產(chǎn)安全、產(chǎn)品質(zhì)量會造成很大影響，也讓企業(yè)蒙受重大經(jīng)濟(jì)損失。通常會在電網(wǎng)供電不正常時采用蓄電池供電，但蓄電池的儲電容量有限，長時間消耗而無法正常補(bǔ)給時還是會造成供電中止。壓電發(fā)電是通過新型發(fā)電材料產(chǎn)電的裝置，目前不間斷電源供應(yīng)器中還沒有使用，如用其發(fā)電為蓄電池充電，將是解決蓄電池耗盡而導(dǎo)致供電中止的一個可行方案。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是解決現(xiàn)有蓄電池備用供電儲電容量有限的問題，提供一種基于壓電發(fā)電的不間斷電源供應(yīng)裝置。將壓電發(fā)電裝置引入不間斷電源供應(yīng)器中，當(dāng) 220V電網(wǎng)供電正常時，直接用其對負(fù)載供電；當(dāng)220V電網(wǎng)供電不正常供電或停電時，分別采取不同的處理方法，前者需通過交直流轉(zhuǎn)換、變壓和濾波讓電壓穩(wěn)定，后者采用蓄電池供電，并通過專門配備的壓電發(fā)電裝置為蓄電池及時補(bǔ)充電量。本實用新型的解決方案是不間斷電源供應(yīng)裝置具有這樣的電路，由一條220V正常電源供應(yīng)通路10和一條蓄電池電源供應(yīng)通路并聯(lián)連接，還并聯(lián)有一條220V非正常電源供應(yīng)通路。非正常電源供應(yīng)通路包括依次連接的變壓器4、整流器11、變壓器12、逆變器14、 變壓器15，與蓄電池電源供應(yīng)通路共用變壓器4、整流器11、逆變器14、變壓器15和蓄電池 7，蓄電池7入端經(jīng)充電器6與整流器11相連、出端與逆變器14入端相連，蓄電池7上連接有為其充電的壓電發(fā)電裝置8 ；蓄電池電源供應(yīng)通路與非正常電源供應(yīng)通路的入端與市電之間經(jīng)過壓空氣開關(guān)3連接、出端與負(fù)載18之間經(jīng)欠壓空氣開關(guān)22的輔助常閉觸頭16連接；壓電發(fā)電裝置8與蓄電池7之間和蓄電池7與逆變器14之間經(jīng)過繼電器J1、J2的常閉觸頭9和13連接，整流器11與充電器6之間經(jīng)過壓空氣開關(guān)3的輔助常開觸頭5相連；正常供電電路10并接在蓄電池電源供應(yīng)通路與非正常電源供應(yīng)通路的過空氣開關(guān)3和欠壓空氣開關(guān)22的輔助常閉觸頭16外，其輸入、輸出端分別經(jīng)欠壓空氣開關(guān)2和22與市電和負(fù)載18相連。通過各開關(guān)，自動控制所并聯(lián)的三條通路在同一時間只有一條通路接通。正常電源供應(yīng)通路的始末端分別設(shè)置有輸入濾波器1和輸出濾波器17，在220V電網(wǎng)正常供電時減少供電的諧波成分，提高供電質(zhì)量。壓電發(fā)電裝置由壓電振子19、整流橋 20和電容21組成，壓電振子的兩端與整流橋的對角節(jié)點相連，另兩個對角節(jié)點與電容兩端相連，電容與蓄電池兩端相連。正常電源供應(yīng)通路工作時，欠壓空氣開關(guān)2和22閉合，由正常電源供應(yīng)通路現(xiàn)負(fù)載18供電。而蓄電池電源供應(yīng)通路的過壓開關(guān)3及其輔助觸頭5閉合、繼電器J2的觸頭13 和欠壓空氣開關(guān)22的輔助常閉觸頭16斷開，蓄電池電源供應(yīng)通路不向負(fù)載18供電，220V電源經(jīng)變壓器4、整流器11將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，經(jīng)充電器6為蓄電池充電。不正常供電時，正常電源供應(yīng)通路的欠壓開關(guān)2和22斷開，過壓開關(guān)3和和欠壓空氣開關(guān)22的輔助常閉觸頭16閉合，不穩(wěn)定交流電經(jīng)變壓器4和整流器11變?yōu)橹绷麟姡?jīng)升壓裝置12升高直流壓力，經(jīng)逆變器14變回交流電，再變壓和濾波后為負(fù)載18供電。市電停電時，蓄電池電源供應(yīng)通路中繼電器J的觸頭13和欠壓空氣開關(guān)22的輔助常閉觸頭16閉合，由蓄電池電源供應(yīng)通路向負(fù)載18供電。同時，繼電器Jl的觸頭9閉合(或使用延時器，控制觸頭延時一段時間閉合)，由壓電振子19、整流橋20、電容21組成的壓電發(fā)電裝置8直接為蓄電池7 充電，保證蓄電池電力充足。蓄電池的兩種充電方式相互補(bǔ)充，形成一種不間斷電源供應(yīng)裝置。壓電發(fā)電裝置的工作原理是壓電發(fā)電裝置的壓電振子兩端與整流橋的對角節(jié)點相連，另兩個對角節(jié)點與電容兩端相連，電容與蓄電池兩端相連，通過脈沖信號發(fā)生器輸出控制信號，激振器振子產(chǎn)生振動，并將振動傳遞給懸臂支撐的壓電振子，使壓電振子產(chǎn)生上下彎曲振動，則壓電振子上的壓電晶片在彎曲變形的作用下，將產(chǎn)生電量。由于激振器振子是有一定頻率的激振，因此壓電振子的輸出電壓的頻率與激振器振子的頻率相同，將激振器振子的頻率設(shè)置成50Hz，則可實現(xiàn)對蓄電池的充電。本實用新型的有益效果是1、供電更穩(wěn)定、可靠。在電網(wǎng)供電輸入不正常時，通過交直流轉(zhuǎn)換、變壓和濾波讓電壓穩(wěn)定，實現(xiàn)為負(fù)載穩(wěn)定供電。2、真正實現(xiàn)全時段不間斷供電。若電網(wǎng)供電停電時，可以啟動蓄電池對負(fù)載供電， 同時或延時啟動壓電發(fā)電裝置為蓄電池充電，以保證長時間停電時蓄電池的電量仍然充足。
以下結(jié)合附圖和實施例，對本實用新型作進(jìn)一步闡述。

圖1為基于壓電發(fā)電的核能企業(yè)的不間斷電源的改進(jìn)應(yīng)急供電裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本裝置的壓電發(fā)電裝置示意圖。圖中1-輸入濾波器，2、22_欠壓空氣開關(guān)，3-過壓空氣開關(guān)、4-輸入變壓器， 5-空氣開關(guān)32的輔助常開觸頭，6-充電器，7-蓄電池，8-壓電發(fā)電裝置，9、13_繼電器常閉觸頭，10"正常供電裝置，11-整流器，12-DC/DC升壓裝置，14-逆變器，15-輸出變壓器， 16-欠壓空氣開關(guān)22的輔助常閉觸頭，17-輸出濾波器，18-負(fù)載，壓電振子19，整流橋20， 電容21，J1、J2-繼電器。
具體實施方式
參見圖1，該不間斷電源供應(yīng)裝置由一條220V正常電源供應(yīng)通路10和一條蓄電池電源供應(yīng)通路并聯(lián)連接，還并聯(lián)有一條220V非正常電源供應(yīng)通路。非正常電源供應(yīng)通路包括依次連接的變壓器4、整流器11、變壓器12、逆變器14、變壓器15，與蓄電池電源供應(yīng)通路共用變壓器4、整流器11、逆變器14、變壓器15和蓄電池7，蓄電池7入端經(jīng)充電器6與整流器11相連、出端與逆變器14入端相連，蓄電池7上連接有為其充電的壓電發(fā)電裝置8 ； 蓄電池電源供應(yīng)通路與非正常電源供應(yīng)通路的入端與市電之間經(jīng)過壓空氣開關(guān)3連接、出端與負(fù)載18之間經(jīng)欠壓空氣開關(guān)22的輔助常閉觸頭16連接；壓電發(fā)電裝置8與蓄電池7 之間和蓄電池7與逆變器14之間經(jīng)過繼電器J1、J2的常閉觸頭9和13連接，整流器11與充電器6之間經(jīng)過壓空氣開關(guān)3的輔助常開觸頭5相連；正常供電電路10并接在蓄電池電源供應(yīng)通路與非正常電源供應(yīng)通路的過空氣開關(guān)3和欠壓空氣開關(guān)22的輔助常閉觸頭16 外，其輸入、輸出端分別經(jīng)欠壓空氣開關(guān)2和22與市電和負(fù)載18相連。通過各開關(guān)，自動控制所并聯(lián)的三條通路在同一時間只有一條通路接通。正常電源供應(yīng)通路的始末端分別設(shè)置有輸入濾波器1和輸出濾波器17，在220V電網(wǎng)正常供電時減少供電的諧波成分，提高供電質(zhì)量。壓電發(fā)電裝置由壓電振子19、整流橋 20和電容21組成，壓電振子的兩端與整流橋的對角節(jié)點相連，另兩個對角節(jié)點與電容兩端相連，電容與蓄電池兩端相連。當(dāng)220V交流電正常供電時，空氣開關(guān)2和22合上，電流流經(jīng)如下元器件 1-2-10-22-17-18，輸入濾波器1和輸出濾波器17可使市電諧波成分減少，供電質(zhì)量提高， 實現(xiàn)為負(fù)載18平穩(wěn)供電。正常供電的同時合上空氣開關(guān)3，沿1-3-4-11-5-6-7路徑為蓄電池7充電，通過變壓器4和整流器11將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，經(jīng)充電器6為蓄電池7充電， 實現(xiàn)正常供電時為蓄電池7儲存足夠的電量。當(dāng)220V交流電異常供電時，空氣開關(guān)3及欠壓空氣開關(guān)22的輔助常閉觸頭16閉合，電流的路徑為1-3-4-11-12-14-15-16-17-18，不穩(wěn)定交流電經(jīng)變壓器4和整流器11變?yōu)橹绷麟?，?jīng)升壓裝置12升高直流壓力，經(jīng)逆變器14變回交流電，再變壓和濾波后為負(fù)載 18供電。當(dāng)220V交流電停止供應(yīng)時，繼電器的觸頭13及欠壓空氣開關(guān)22的輔助常閉觸頭 16閉合，由蓄電池7為負(fù)載供電，電流路徑為7-13-14-15-16-17-18，蓄電池輸出的直流電經(jīng)逆變器變?yōu)榻涣麟?，再變壓和濾波后為負(fù)載18供電。啟動蓄電池供電的同時，用延時器控制繼電器的觸頭9延時器閉合，當(dāng)蓄電池供電超過某一時間，或電量只剩某一定量時，啟動壓電發(fā)電裝置為蓄電池充電。如圖2所示，壓電發(fā)電裝置8由壓電振子19，整流橋20，電容21組成。其原理是壓電發(fā)電裝置的壓電振子兩端與整流橋的對角節(jié)點相連，另兩個對角節(jié)點與電容兩端相連，電容與蓄電池兩端相連，將壓電振子一端基板的露出部分作為固定支撐端，另一端自由，在自由端基板露出部分上端和激振器的激振頭接觸，形成懸臂梁激振系統(tǒng)。通過脈沖信號發(fā)生器輸出控制信號，激振器振子產(chǎn)生振動，并將振動傳遞給懸臂支撐的壓電振子，使壓電振子產(chǎn)生上下彎曲振動，則壓電振子上的壓電晶片在彎曲變形的作用下，將產(chǎn)生電量，由于激振器振子是有一定頻率的激振，因此壓電振子的輸出電壓的頻率與激振器振子的頻率相同，將激振器振子的頻率設(shè)置成50Hz。蓄電池的兩種充電方式相互補(bǔ)充。各主要原件的型號可優(yōu)選壓電振子的發(fā)電材料采用壓電陶瓷，蓄電池采用鉛酸蓄電池。
權(quán)利要求1.一種基于壓電發(fā)電的不間斷電源供應(yīng)裝置，由一條220V正常電源供應(yīng)通路(10) 和一條蓄電池電源供應(yīng)通路并聯(lián)連接，其特征在于還并聯(lián)有一條220V非正常電源供應(yīng)通路，非正常電源供應(yīng)通路包括依次連接的變壓器(4)、整流器(11)、變壓器(12)、逆變器 (14)、變壓器(15)，與蓄電池電源供應(yīng)通路共用變壓器(4)、整流器(11)、逆變器(14)、變壓器(15)和蓄電池(7)，蓄電池(7)入端經(jīng)充電器(6)與整流器(11)相連、出端與逆變器(14) 入端相連，蓄電池(7)上連接有為其充電的壓電發(fā)電裝置(8);蓄電池電源供應(yīng)通路與非正常電源供應(yīng)通路的入端與市電之間經(jīng)過壓空氣開關(guān)(3)連接、出端與負(fù)載(18)之間經(jīng)欠壓空氣開關(guān)(22)的輔助常閉觸頭(16)連接；壓電發(fā)電裝置(8)與蓄電池(7)之間和蓄電池 (7)與逆變器(14)之間經(jīng)過繼電器J1、J2的常閉觸頭(9)和(13)連接，整流器(11)與充電器(6)之間經(jīng)過壓空氣開關(guān)(3)的輔助常開觸頭(5)相連；正常供電電路(10)并接在蓄電池電源供應(yīng)通路與非正常電源供應(yīng)通路的過空氣開關(guān)(3)和欠壓空氣開關(guān)(22)的輔助常閉觸頭(16)外，其輸入、輸出端分別經(jīng)欠壓空氣開關(guān)(2)和(22)與市電和負(fù)載(18)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于壓電發(fā)電的不間斷電源供應(yīng)裝置，其特征在于正常電源供應(yīng)通路的始末端分別設(shè)置有輸入濾波器(1)和輸出濾波器(17)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于壓電發(fā)電的不間斷電源供應(yīng)裝置，其特征在于壓電發(fā)電裝置由壓電振子(19)、整流橋(20)和電容(21)組成，壓電振子的兩端與整流橋的對角節(jié)點相連，另兩個對角節(jié)點與電容兩端相連，電容與蓄電池兩端相連。
專利摘要本實用新型涉及一種不間斷電源供應(yīng)裝置，尤其涉及包含壓電發(fā)電充電的不間斷電源供應(yīng)裝置。該裝置并聯(lián)有一條220V正常電源供應(yīng)通路、一條蓄電池電源供應(yīng)通路以及一條220V非正常電源供應(yīng)通路，非正常電源供應(yīng)通路包含變壓器、整流器、逆變器和濾波器；蓄電池電源供應(yīng)通路開關(guān)開啟時，由220V電源經(jīng)變壓器、整流器將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，經(jīng)充電器為蓄電池充電；蓄電池電源供應(yīng)通路開關(guān)閉合時，由具有壓電振子，整流橋和電容的壓電發(fā)電裝置直接為蓄電池充電，自動控制所并聯(lián)的三條從電源到負(fù)載的通路開關(guān)，在同一時間只允許一條通路接通。裝置可保證全天候不間斷為負(fù)載供電，安全可靠。
文檔編號H02J9/06GK202094651SQ20112016536
公開日2011年12月28日 申請日期2011年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月23日
發(fā)明者羅小林, 袁明利 申請人:昆明理工大學(xué)