專利名稱：在線互動式不間斷電源的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種的不間斷電源。
不間斷電源(UPS)是用來給交流設備提供不間斷交流電源的，它具有兩面?zhèn)€方面的功能即a.改善電源質量b.提供后備電源。
按UPS的工作方式，通常UPS有后備式及在線式UPS兩種。它們的工作原理分別為a.后備式UPS在市電處于正常范圍內，UPS的輸出是由輸入市電經穩(wěn)壓、簡單濾波后供給。同時，充電器對電池充電，而逆變回路處于休眠狀態(tài)。只有當市電異常時，才啟動逆變回路，將電池能量轉換為交流電供負載。存在以下缺陷1、充電器和逆變器分開使用，造成資源的浪費。
2、對輸入進行抗干擾濾波的處理效果不理想，對電網質量要求較高的儀器不宜使用。
b.在線式UPS在市電處于正常范圍內，將輸入交流電經整流為一直流電源和電池電壓并聯，再將直流電源經逆變器轉換成穩(wěn)定的交流電供負載，一旦市電異常時，就由電池供逆變器繼續(xù)提供交流電源，不存在市電異常時輸出有斷電時間，同時，由于其輸出始終由逆變器提供，抗干擾性能較強。但從工作形式看，存在以下不足之處
1、輸入市電傳到負載端需經兩級變換，供電效率低，整機溫升高。在線式UPS首先將輸入市電經整流成直流電壓，與電池電壓并聯供給逆變器使用。逆變器將直流電壓經開關斬波、變壓器傳輸后經電容濾波成為一個穩(wěn)定的交流電壓供給負載，在整流及逆變器工作損失了一部分的能量，這部分能量被轉化成熱能，因此，市電傳輸的效率低，而產生的熱能使整機溫升高，影響了元器件的使用壽命，也影響了整機的可靠性。同時，電池的老化過程受溫度影響較大，詳細的試驗表明，溫度每上升5℃，電池的壽命將下降10％。因此，整機的溫升將影響電池的壽命。
2、市電電壓較低時，其整流后的電壓將不足以提供負載端的能量要求，為保護在線式UPS的各項指標，電池將會投入放電，這樣，在UPS的整個運行過程，電池頻繁放電，將縮短電池的實際使用壽命。
3、在線式UPS的能量傳輸經多次變換造成整機線路復雜，整體成本較高，增加用戶的負擔。
實用新型的目的在于提供一種濾波效果好，抗干擾性強，運行效率高；整機溫升低電池壽命長；逆變器和充電器合二為一，減少資源浪費，降低整機成本的在線互動式不間斷電源，以克服上述缺陷。
本實用新型提出的在線互動式不間斷電源，它包括市電主回路的主變壓器，主變壓器的負載輸出繞組T2并接輸出電容C，通過主變自身漏感L和輸出電容C可組成一個高質量的LC濾波回路；主變壓器的次級繞組T3及電池分別與逆變橋功率管相連接，逆變驅動和充電驅動的輸出端分別與邏輯控制單元的輸入端相連接，主控制芯片CPU的選擇控制信號端與邏輯控制單元的控制輸入端相連接，邏輯控制單元的選通開關輸出端與驅動控制單元的輸入端相連接，驅動控制單元的選通開關輸出端與逆變橋功率管的驅動端相連。
由于本實用新型將充電器及逆變器合二為一，設計成雙向變換器。在市電狀態(tài)或在逆變態(tài)，逆變器始終是工作的。在市電狀態(tài)，將輸入經濾波處理及穩(wěn)壓后送到負載，同時，通過控制回路將雙向變換器設置為充電器，對電池進行充電。利用輸出變壓器漏感作為較大的濾波電感，同輸出電容組成一個良好的濾波器，具有較好的濾波效果，滿足精密儀器對電壓質量的要求。
以下結合附圖及實施例對本實用新型作進一步描述

圖1為本實施例市電主回路原理圖。
圖2為本實施例雙向變換的線路原理圖。
圖3本實施例充電升壓回路簡圖。
傳統UPS輸出回路的主變壓器只是做能量傳遞，沒有起到濾波的效果，要改善輸出濾波能力，就需要增加較大的濾波電感。參照圖1，在線互動式UPS在設計上對主變壓器進一步改進，將主變自身漏感充分利用起來，通過漏感L和輸出電容C4組成一個高質量的LC濾波回路。
參照圖2，由Q1-Q4功率場效應管組成一逆變橋功率管，D1-Q4分別是Q1-Q4的內置體保護二極管。正弦波信號和三角波信號經比較后送給逆變驅動，逆變驅動和充電驅動分別送至可編程邏輯控制單元U10的2P、6P及3P，由CPU主控制芯片發(fā)出的選擇控制信號送至U10的1P，邏輯控制單元作為控制驅動信號的選通開關；驅動控制單元U12作驅動信號的增強放大作用，對U10送出的信號進行放大后驅動功率器件Q1-Q4；CPU通過控制U10-1P的電平變化及內部邏輯關系式，即可將U10的輸出信號選通為逆變驅動信號或充電驅動信號。當市電異?；蚱渌鼱顟B(tài)命令使機器處于逆變狀態(tài)時，U10的1P為低電平，U12輸出為逆變驅動輸出，如圖2所示，變換器為一全橋變換電路，通過逆變驅動信號對功率管的導通截止控制，電池電流經Q1流過變壓器T至Q4及電流從Q2流過變壓器至Q3，如此循環(huán)導通截止，在變壓器次級就感應出正弦波送至輸出端。
當市電正常時，市電經變壓器T穩(wěn)壓后輸出至負載(參見圖1電路所示)，同時，在主變次級繞組T3感應出一個正弦電壓；我們將這一交流電壓看作一個電壓源Ui＝UmSinwt；此時主控制CPU芯片控制U10的1P為高電平，U12輸出為充電驅動信號，對Q3、Q4做驅動控制并使Q1、Q2截止，同時利用Q1，Q2的保護二極管D和變壓器的漏感L，即可得到如圖3所示的電路Q為開關管，L為變壓器的漏感，作升壓儲能電感，D為Q1，Q2的保護二極管，作為整流二極管，該電路是一個典型的Boost升壓電路，其關系式為Uo＝Ui/δ。其中δ為Q的導通角占空比，Ui＝UmSinwt，當控制δ的導通規(guī)律時，即可行得到穩(wěn)壓的直流電壓，輸入功率因素pf＞0.96以上。對電網不造成額外負擔。同時，雙向變換器的功率余量大，可提供較大的充電電流，具有較高的可靠性。
權利要求1.一種在線互動式不間斷電源，它包括市電主回路的主變壓器，其特征在于主變壓器的負載輸出繞組T2并接輸出電容C，主變壓器的次級繞組T3及電池分別與逆變橋功率管相連接，逆變驅動和充電驅動的輸出端分別與邏輯控制單元的輸入端相連接，主控制芯片CPU的選擇控制信號端與邏輯控制單元的控制輸入端相連接，邏輯控制單元的選通開關輸出端與驅動控制單元的輸入端相連接，驅動控制單元的選通開關輸出端與逆變橋功率管的驅動端相連。
專利摘要本實用新型公開一種在線互動式不間斷電源,其將充電器及逆變器合二為一,設計成雙向變換器。在市電狀態(tài)或在逆變態(tài),逆變器始終是工作的。在市電狀態(tài),將輸入經濾波處理及穩(wěn)壓后送到負載,同時,通過控制回路將雙向變換器設置為充電器,對電池進行充電。利用輸出變壓器漏感作為較大的濾波電感,同輸出電容組成一個良好的濾波器,具有較好的濾波效果,滿足精密儀器對電壓質量的要求。
文檔編號H02J7/00GK2378870SQ9920986
公開日2000年5月17日 申請日期1999年4月29日 優(yōu)先權日1999年4月29日
發(fā)明者陳成輝, 黃慶豐, 曾鴻飛, 柳威 申請人:廈門科華恒盛股份有限公司