一種由工頻變壓器實現(xiàn)的防雷式不間斷電源的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種由工頻變壓器實現(xiàn)的防雷式不間斷電源，包括電源電路、工頻變壓器、充電電路、電池組、逆變電路、交流調(diào)壓電路、保護電路，所述電源電路連接工頻變壓器，所述工頻變壓器連接充電電路、逆變電路；所述交流調(diào)壓電路與工頻變壓器調(diào)壓繞組組成調(diào)壓電路，所述逆變電路連接工頻變壓器，所述保護電路連接逆變電路與電池組。該防雷式不間斷電源屬小功率型，由工頻變壓器保證了電源所接設(shè)備與前端交流供電線路的防雷隔離，該裝置實用性強、需求緊迫，對于站點分散、隔離防雷且需要對電源進行遠程監(jiān)測、控制的地震臺站具有很好地實用價值，成果轉(zhuǎn)化和推廣應(yīng)用具有很好的前景。
【專利說明】
一種由工頻變壓器實現(xiàn)的防雷式不間斷電源
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及電子電力裝置的領(lǐng)域，具體涉及一種由工頻變壓器實現(xiàn)的防雷式不間斷電源。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著防震減災(zāi)事業(yè)和電子技術(shù)的發(fā)展，地震數(shù)字化儀器裝置對供電電源提出了越來越高的要求。對于傳輸不間斷觀測數(shù)據(jù)的地震臺站來說，為了得到穩(wěn)定可靠的觀測數(shù)據(jù)，一般勘選在受外界影響因素小的偏僻環(huán)境。尤其是測震臺站對基巖臺基的嚴格規(guī)定，往往建設(shè)的土層覆蓋淺、接地條件不能完全滿足避雷要求，造成臺站遭受雷擊破壞的機率增加。為免遭雷擊，大都在電源的總?cè)肟谔幇惭bSPD(浪涌保護器，又稱電涌保護器、防雷器、避雷器，用于保護用電設(shè)備免遭雷電電磁脈沖或操作過電壓破壞。)，其避雷效果主要取決于SPD的性能指標。由于臺站周圍環(huán)境、條件復雜，所以合理地選用、配置、安裝和嚴格進行SPD施工，在實際工作中往往很難做到。
[0003]對于偏遠的無人值守地震臺來說，用人工拉閘的方式來避免儀器設(shè)備被雷擊損壞是無法做到的。而這些精密儀器多為低電壓、低功耗的昂貴設(shè)備，不論是儀器自帶的電源還是傳統(tǒng)的不間斷電源，其避雷效果完全取決于SPD的狀況，其表現(xiàn)往往不盡人意而遭受雷擊，由此帶來的數(shù)據(jù)中斷和高額修理費用時有發(fā)生。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]基于【背景技術(shù)】存在的技術(shù)問題，本實用新型提出了一種由工頻變壓器實現(xiàn)的防雷式不間斷電源，由工頻變壓器保證電源所接設(shè)備與前端交流供電線路的防雷隔離。
[0005]本實用新型提出的一種由工頻變壓器實現(xiàn)的防雷式不間斷電源，包括電源電路、工頻變壓器、充電電路、電池組、逆變電路、交流調(diào)壓電路、保護電路，所述電源電路連接工頻變壓器用于市電輸入，所述工頻變壓器設(shè)有三組調(diào)壓繞組，市電狀態(tài)時工頻變壓器作為交流調(diào)壓變壓器連接充電電路為電池組充電，逆變狀態(tài)時，所述工頻變壓器連接逆變電路作為逆變輸出變壓器，所述逆變電路包括逆變控制電路、逆變驅(qū)動電路、逆變功放電路，所述逆變驅(qū)動電路連接逆變控制電路與逆變功放電路，所述逆變控制電路通過傳輸電平信號控制逆變驅(qū)動電路的工作模式，所述逆變控制電路同時輸出驅(qū)動信號使逆變功放電路反復導通或截止，所述逆變功放電路連接工頻變壓器，所述交流調(diào)壓電路包括調(diào)壓繼電器LZ1、RLYl、RLY2，所述調(diào)壓繼電器LZl、RLY1、RLY2與所述工頻變壓器的三個調(diào)壓繞組分別構(gòu)成調(diào)壓電路，根據(jù)市電的電壓波動幅度控制上述調(diào)壓繼電器的觸頭進行調(diào)壓電路的轉(zhuǎn)換，使輸出電壓保持在220V，所述保護電路連接逆變電路與電池組，當電池組電壓值下降至保護值以下，所述保護電路關(guān)閉逆變電路。
[0006]優(yōu)選的，所述逆變電路還包括逆變穩(wěn)壓電路，所述逆變穩(wěn)壓電路連接工頻變壓器與逆變驅(qū)動電路，逆變狀態(tài)時，所述工頻變壓器中充電繞組的電壓形成逆變輸出電壓的直流檢測電壓，所述逆變穩(wěn)壓電路調(diào)節(jié)逆變驅(qū)動電路驅(qū)動信號的寬度，由驅(qū)動信號的寬度調(diào)節(jié)電壓輸出幅值。
[0007]優(yōu)選的，所述不間斷電源還包括報警電路，報警電路連接逆變電路，當電池電壓下降至保護值以下，逆變電路關(guān)閉觸發(fā)報警電路。
[0008]優(yōu)選的，所述逆變控制電路采用PffM控制芯片U8(SG3524)作為逆變PffM脈沖控制電路。
[0009]有益效果
[0010]本實用新型所達到的有益效果是:該防雷式不間斷電源屬小功率型，由工頻變壓器保證了電源所接設(shè)備與前端交流供電線路的防雷隔離，該裝置實用性強、需求緊迫，對于站點分散、隔離防雷且需要對電源進行遠程監(jiān)測、控制的地震臺站具有很好地實用價值，成果轉(zhuǎn)化和推廣應(yīng)用具有很好的前景。
【附圖說明】

[0011]附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本實用新型的實施例一起用于解釋本實用新型，并不構(gòu)成對本實用新型的限制。在附圖中:
[0012]圖1是本實用新型電路結(jié)構(gòu)圖；
[0013]圖2是本實用新型結(jié)構(gòu)框圖；
[0014]圖3是本實用新型逆變電路圖；
[0015]圖中:1、工頻變壓器，2、充電電路，3、直流電源，4、逆變控制電路，5、逆變穩(wěn)壓電路，6、逆變驅(qū)動電路，7、逆變功放電路，8、保護電路，9、電池組，10、交流調(diào)壓電路，11、報警電路。
【具體實施方式】
[0016]以下結(jié)合附圖對本實用新型的優(yōu)選實施例進行說明，應(yīng)當理解，此處所描述的優(yōu)選實施例僅用于說明和解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0017]實施例1
[0018]如圖1-3所示，本實施例的一種由工頻變壓器實現(xiàn)的防雷式不間斷電源，包括電源電路、工頻變壓器1、充電電路2、電池組9、逆變電路、交流調(diào)壓電路10、保護電路8，所述電源電路連接工頻變壓器I用于市電輸入，所述工頻變壓器I設(shè)有三組調(diào)壓繞組，市電狀態(tài)時工頻變壓器I連接充電電路2為電池組充電、作為交流調(diào)壓變壓器，逆變狀態(tài)時，連接逆變電路作為逆變輸出變壓器，所述逆變電路包括逆變控制電路4、逆變驅(qū)動電路6、逆變功放電路7，所述逆變驅(qū)動電路6連接逆變控制電路4與逆變功放電路7，逆變控制電路4傳輸電平信號控制逆變驅(qū)動電路6的工作狀態(tài)，逆變控制電路4輸出驅(qū)動信號使逆變功放電路7反復導通和截止，所述逆變功放電路7連接工頻變壓器I，所述交流調(diào)壓電路10包括LZl、RLY1、RLY2，所述LZ1、RLY1、RLY2分別與工頻變壓器I調(diào)壓繞組組成調(diào)壓電路，根據(jù)市電的幅度控制各繼電器觸頭進行調(diào)壓電路的轉(zhuǎn)換，使輸出電壓保持在220V左右，其中LZ1、RLY1、RLY2為調(diào)壓繼電器，所述保護電路8連接逆變電路與電池組9，電池組9電壓值下降至保護值以下，所述保護電路關(guān)閉逆變電路。
[0019]所述逆變電路還包括逆變穩(wěn)壓電路5，所述逆變穩(wěn)壓電路5連接工頻變壓器I與逆變驅(qū)動電路6，逆變狀態(tài)時，所述工頻變壓器I中充電繞組的電壓形成逆變輸出電壓的直流檢測電壓，所述逆變穩(wěn)壓電路5調(diào)節(jié)逆變驅(qū)動電路6的驅(qū)動信號寬度，由驅(qū)動信號的寬度調(diào)節(jié)電壓輸出幅值。
[0020]所述不間斷電源還包括報警電路11，報警電路11連接逆變電路，電池電壓下降至保護值以下，逆變電路關(guān)閉觸發(fā)報警電路。
[0021 ] 所述逆變控制電路4采用PffM控制芯片U8(SG3524)作為逆變PffM脈沖控制電路。
[0022]需要說明的是，本實施例中一種由工頻變壓器實現(xiàn)的防雷式不間斷電源，所述交流調(diào)壓電路10制作在一塊小電路板上，通過接插件連接逆變電路。所述不間斷電源包括報警電路U，報警電路11連接逆變電路，電池組9電壓下降至保護值以下時觸發(fā)報警電路11。所述逆變控制電路4采用P麗控制芯片U8(SG3524)作為逆變P麗脈沖控制電路。有關(guān)SG3524的介紹資料很多，本實施例只作簡單分析。
[0023]防雷式不間斷電源開機時若市電正常，開機時市電得以進入電路，電路便進入工作狀態(tài);當市電異常時，將市電供電通路切斷，通過電池組8向電路供電。
[0024]逆變電路中HVM控制芯片U8(SG3524)輸出Pmi脈沖驅(qū)動信號使逆變功放電路反復導通或截止。由于逆變功放電路7反復導通或截止，工頻變壓器I初級繞組中就產(chǎn)生了方向不斷變換的交流電流，同時在工頻變壓器I次級繞組中產(chǎn)生方向不斷變換的交流電壓。由于PWM脈沖驅(qū)動信號是方波脈沖，所以次級繞組中產(chǎn)生的也是方波電壓。
[0025]如圖3所示，逆變電路中Q4、Q6及周邊元件組成了上臂驅(qū)動電路，Q3、Q5及周邊元件組成了下臂驅(qū)動電路。Q7、Q8構(gòu)成PffM輸出逆變控制電路4。當Q7、Q8基極為高電平時，Q7、Q8截止，對電路無影響。當Q7、Q8基極為低電平時，Q7、Q8飽和導通，分別將U8(SG3524)的12、13腳接地，也就是將U8 (SG3524)內(nèi)部功率管的集電極極接地，使功率管截止，因而SPffM輸出通道被切斷。另外，Q3、Q4發(fā)射極接至驅(qū)動過流檢測電路。當逆變功放電路7發(fā)生故障，驅(qū)動電流過大時，Q3、Q4發(fā)射極電壓將升高，使送入過流檢測電路的信號也升高，于是保護電路8動作，將PffM控制芯片關(guān)閉，使電路得到保護。
[0026]Q2A、Q2B并聯(lián)后與周邊元件組成上臂功放電路，Q1A、Q1B并聯(lián)后與周邊元件組成下臂功放電路。功放管基極所接的D1、D2，C1、C2為加速元件。以上臂電路說明:當驅(qū)動脈沖為負極性時，D2導通，驅(qū)動脈沖直接加至功率管的基極，使功率管迅速飽和。同時功率管的基極電流對C2充電，其極性為右正左負。而當驅(qū)動脈沖為正極性時，D2截止。C2右端的正極性電壓加至功率管基極，向功率管基極反向注入電流，使功率管加速截止。此后C2兩端的電壓通過R2泄放掉，以便下次再進行充電。
[0027]上臂功率管導通時，下臂功率管截止。此時電路中的電流路徑為:電池組8正極—開關(guān)—工頻變壓器I繞組—Q2A、Q2B—保險管—電池組8負極。在工頻變壓器I初級繞組中產(chǎn)生自下向上的電流，同時在工頻變壓器I次級繞組中產(chǎn)生自下至上的感生電壓(次級繞組中產(chǎn)生的感生電壓的方向視Tl初次級繞組的繞制方向而定，此處假設(shè)繞制方向相同)。
[0028]當上臂功率管截止，下臂功率管導通時，電路中的電流路徑為:電池組9正極—開關(guān)—工頻變壓器I繞組—Q1A、Q1B—保險管—電池組9負極。在工頻變壓器I次級繞組中產(chǎn)生自上向下的電流，同時在工頻變壓器I次級繞組中產(chǎn)生自上至下的感生電壓。于是，當上下臂功率管反復導通和截止時，工頻變壓器I初級繞組中就產(chǎn)生了方向不斷變換的交流電流，同時在工頻變壓器I次級繞組中產(chǎn)生方向不斷變換的交流電壓。由于驅(qū)動信號是方波脈沖，所以次級繞組中產(chǎn)生的也是方波電壓。
[0029]逆變輸出電壓應(yīng)當穩(wěn)定，但是隨著電池組9電壓的下降，以及負載的變化，都會使逆變輸出電壓下降或者發(fā)生波動。為了穩(wěn)定逆變輸出電壓，設(shè)置了逆變穩(wěn)壓電路5，調(diào)節(jié)電壓輸出幅度。逆變狀態(tài)時，工頻變壓器I充電繞組中的電壓幅度反應(yīng)了逆變輸出電壓的幅度，經(jīng)D40、D41整流，R17與VR2、R98分壓，C9濾波后，再經(jīng)D39隔離后形成逆變輸出電壓的直流檢測電壓，加至U8(SG3524)的I腳。圖3中R26為直流檢測電壓的負載電阻，使檢測電壓更加穩(wěn)定。當逆變電壓升高時，U8得I腳電壓也升高，U8(SG3524)的11、14腳輸出的P麗脈沖信號的寬度變窄，結(jié)果逆變電壓將降低。反之，當逆變電壓降低時，U8(SG3524)的I腳電壓也降低，U8 (SG3524)的11、14腳輸出的PWM脈沖信號的寬度變寬，結(jié)果逆變電壓將升高。調(diào)節(jié)VR2的數(shù)值，可調(diào)節(jié)加至U8(SG3524)的I腳的檢測電壓的幅值，也就調(diào)節(jié)了逆變輸出電壓的幅值。
[0030]工頻變壓器I設(shè)有三組調(diào)壓繞組，每組調(diào)壓繞組40V電壓，與調(diào)壓繼電器LZl、RLY1、RLY2組成調(diào)壓電路。當市電正常時，三個繼電器LZ1、RLY1、RLY2線圈均處于失電狀態(tài)，它們的觸頭均被釋放，市電得以進入，交流調(diào)壓電路并加至O?220V繞組，而輸出則也由O?220V繞組引出，相當于市電直接輸出。當市電偏高時，繼電器LZl、RLY1線圈均處于失電狀態(tài)，它們的觸頭均處于釋放狀態(tài)。而繼電器RLY2的線圈則處于得電狀態(tài)，其觸頭被吸合。此時市電進入交流調(diào)壓電路，加至O?2 20V繞組，而輸出則接至O?180V繞組，較輸入電壓減少了 40 V，輸出電壓低于輸入電壓，使負載得到的電壓保持在220V左右。市電電壓偏低時，繼電器RLY2線圈失電，其觸頭處于釋放狀態(tài)。繼電器LZl線圈得電，其觸頭處于吸合狀態(tài)，市電進入的通路被切斷，此時由電池提供能量，向負載供電。市電異常時，繼電器RLYl、RLY2的觸頭均處于釋放狀態(tài)。市電恢復正常，RLYl、RLY2的觸頭無須轉(zhuǎn)換，即可輸出220V市電，減少了繼電器電路不必要的動作，提高了電路的可靠性。
[0031]最后應(yīng)說明的是:以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本實用新型，盡管參照前述實施例對本實用新型進行了詳細的說明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換。凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種由工頻變壓器實現(xiàn)的防雷式不間斷電源，包括電源電路、工頻變壓器、充電電路、電池組、逆變電路、交流調(diào)壓電路、保護電路，其特征在于，所述電源電路連接工頻變壓器用于市電輸入，所述工頻變壓器設(shè)有三組調(diào)壓繞組，市電狀態(tài)時工頻變壓器作為交流調(diào)壓變壓器連接充電電路為電池組充電，逆變狀態(tài)時，所述工頻變壓器連接逆變電路作為逆變輸出變壓器，所述逆變電路包括逆變控制電路、逆變驅(qū)動電路、逆變功放電路，所述逆變驅(qū)動電路連接逆變控制電路與逆變功放電路，所述逆變控制電路通過傳輸電平信號控制逆變驅(qū)動電路的工作模式，所述逆變控制電路同時輸出驅(qū)動信號使逆變功放電路反復導通或截止，所述逆變功放電路連接工頻變壓器，所述交流調(diào)壓電路包括調(diào)壓繼電器LZl、RLY1、RLY2，所述調(diào)壓繼電器LZl、RLY1、RLY2與所述工頻變壓器的三個調(diào)壓繞組分別構(gòu)成調(diào)壓電路，根據(jù)市電的電壓波動幅度控制上述調(diào)壓繼電器的觸頭進行調(diào)壓電路的轉(zhuǎn)換，使輸出電壓保持在220V，所述保護電路連接逆變電路與電池組，當電池組電壓值下降至保護值以下，所述保護電路關(guān)閉逆變電路。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種由工頻變壓器實現(xiàn)的防雷式不間斷電源，其特征在于，所述逆變電路還包括逆變穩(wěn)壓電路，所述逆變穩(wěn)壓電路連接工頻變壓器與逆變驅(qū)動電路，逆變狀態(tài)時，所述工頻變壓器中充電繞組的電壓形成逆變輸出電壓的直流檢測電壓，所述逆變穩(wěn)壓電路調(diào)節(jié)逆變驅(qū)動電路驅(qū)動信號的寬度，由驅(qū)動信號的寬度調(diào)節(jié)電壓輸出幅值。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種由工頻變壓器實現(xiàn)的防雷式不間斷電源，其特征在于，所述不間斷電源還包括報警電路，報警電路連接逆變電路，當電池電壓下降至保護值以下，逆變電路關(guān)閉觸發(fā)報警電路。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種由工頻變壓器實現(xiàn)的防雷式不間斷電源，其特征在于，所述逆變控制電路采用PWM控制芯片U8 (SG3524)作為逆變PffM脈沖控制電路。
【文檔編號】H02J9/06GK205725142SQ201620598784
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年6月13日
【發(fā)明人】彭宏偉, 于瑞紅, 李立新, 郭純生, 陳遜
【申請人】防災(zāi)科技學院