專利名稱：小型發(fā)電機供電的不間斷電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種交流電源供應(yīng)器，尤指一種用于關(guān)鍵用電設(shè)備的電源保護裝置，屬雙變換型的小型發(fā)電機供電的不間斷電源。
背景技術(shù)：
目前，常用的雙變換型不間斷電源，是一種交流電源供應(yīng)器，其可在供電的交流電網(wǎng)不正常情況下提供合格的交流電，其一般由整流電路和逆變電路以及后備電池構(gòu)成。在供電正常情況下，輸入交流電經(jīng)過整流電路變換成直流電，直流電經(jīng)過逆變電路變換成符合供電質(zhì)量標準的交流電，后備電池并聯(lián)在直流則作為后備能源。
整流電路一般以二極管，可控硅構(gòu)成，其為非線性元件，如果以額定功率相當?shù)陌l(fā)電機獨立對整流電路供電，發(fā)電機不能穩(wěn)定工作。如果要構(gòu)成發(fā)電機不間斷電源的后備電源系統(tǒng)，必須采用比不間斷電源額定功率大6-10倍的發(fā)電機。
國內(nèi)外不少不間斷電源設(shè)備制造廠商，如美國某公司，臺灣某公司為指導以后用戶的合理選購、應(yīng)用其產(chǎn)品都明示其產(chǎn)品在這方面的技術(shù)缺陷，提示應(yīng)用對策。
國內(nèi)外用戶和業(yè)內(nèi)專家也從應(yīng)用角度，不斷探索改善發(fā)電機不間斷電源的后備電源系統(tǒng)性能的方法、技巧，努力提高系統(tǒng)匹配性、穩(wěn)定性及可靠性，也有成功的有價值的個案，但缺乏普遍意義。
發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述不足之處，本實用新型的主要目的旨在提供一種改進的不間斷電源，其采用新穎的整流電路，使得該不間斷電源能與相同額定功率的發(fā)電機構(gòu)成后備電源系統(tǒng)，以提高這種系統(tǒng)的性能和降低系統(tǒng)的成本。
本實用新型要解決的技術(shù)問題是要解決不間斷電源的后備電源整流電路、系統(tǒng)方法、技巧，系統(tǒng)匹配性、穩(wěn)定性及可靠性等技術(shù)問題。
本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是該裝置有交流/直流變換器、逆變器、電池組及微處理器組成，交流/直流變換器與交流/直流變換控制器及逆變器相連接，交流/直流變換控制器與微處理器相連接，微處理器與直流/直流變換器及逆變控制器相連接，逆變器與逆變控制器相連接；輸入交流電經(jīng)交流/直流變換器為直流供逆變器，逆變器輸出符合供電質(zhì)量標準的交流電，同時供充電模式的直流/直流變換器對電池組充電，在儲能運行方式下，直流/直流變換器以升壓模式對電池組放電。
其中交流/直流變換器，以替代以二極管，可控硅構(gòu)成的整流電路，將供電的交流電轉(zhuǎn)換成逆變器工作所需的直流電，所述的交流/直流變換器為一個脈沖寬度調(diào)制的開關(guān)型半橋變換器和交流/直流變換控制器；直流/直流變換器在正常運行方式時對電池組充電及儲能運行方式時對電池組升壓；電池組，以供應(yīng)直流后備能源；逆變器，將直流轉(zhuǎn)換成符合供電質(zhì)量標準的交流電；交流/直流變換控制器，逆變控制器和一微處理器以控制系統(tǒng)運行。
所述的小型發(fā)電機供電的不間斷電源的交流/直流變換器中的交流電源V1依次與濾波電感及功率開關(guān)相連接，功率開關(guān)與濾波電容相連接，交流/直流變換控制器與交流電源V1、輸入電流I及輸出電壓V2相連接，交流/直流變換控制器輸出的PWM1信號及PWM2信號分別輸入到功率開關(guān)；供電交流電源V1經(jīng)過濾波電感后，將信號傳送入功率開關(guān)，功率開關(guān)按規(guī)律切換，并用交流/直流變換控制器，調(diào)制功率開關(guān)的開關(guān)信號。
所述的小型發(fā)電機供電的不間斷電源的交流/直流變換控制器中的交流電源V1依次與除法器K1及運算放大器A相連接，輸出電壓V2依次與除法器K2及運算放大器B相連接，運算放大器A及運算放大器B分別與乘法器相連接，乘法器與求和運算器相連接，求和運算器的輸出連接跟隨器的輸入，跟隨器輸出作為誤差放大器K的輸入；輸入電流I與誤差放大器K的輸入相連接，誤差放大器K的輸出連接脈沖寬度調(diào)制器的輸入，高頻三角波的輸出連接脈沖寬度調(diào)制器的輸入，脈沖寬度調(diào)制器的輸出經(jīng)反向驅(qū)動器及驅(qū)動器并行輸出；供電交流電源V1通過除法器除一常數(shù)K1的商信號，傳送入運算放大器與參考零相減，交流/直流變換器輸出電壓V2通過除法器除一常數(shù)K2的商信號，也傳送入運算放大器與參考零相減，兩者通過乘法器求積再乘1/10的信號，其積與函數(shù)f(Z)的求和為運算結(jié)果。
在上述交流/直流變換器中，其中所述的交流/直流變換控制器包括脈沖寬度調(diào)制器，將誤差信號用高頻三角波調(diào)制；誤差放大器K，將供電交流電源電壓和交流/直流變換器輸出電壓運算的結(jié)果與輸入電流進行誤差放大，值即誤差信號；主運算電路，將供電交流電源電壓除一常數(shù)K1的商與參考零相減；將交流/直流變換器輸出電壓除常數(shù)K2的商與參考零相減，兩者求積除10，商與函數(shù)f(Z)的和即所需的運算的結(jié)果。
本實用新型的有益效果是不間斷電源能與相同額定功率的發(fā)電機構(gòu)成后備電源系統(tǒng)，以提高這種系統(tǒng)的性能和降低系統(tǒng)的成本；提供交流電源電壓和交流/直流變換器輸出電壓運算的結(jié)果，以最大程度適應(yīng)各種發(fā)電機的輸出特性，以達到構(gòu)成能穩(wěn)定運行的發(fā)電機不間斷電源的后備電源系統(tǒng)。
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
附
圖1是本實用新型不間斷電源的結(jié)構(gòu)方框示意圖；附圖2是本實用新型不間斷電源中交流/直流變換器結(jié)構(gòu)框示意圖；附圖3是本實用新型不間斷電源中交流/直流變換控制器結(jié)構(gòu)框示意圖。
附圖中標號說明11-交流/直流變換器 26-濾波電容；12-交流/直流變換控制器； 34-除法器K1；13-逆變器35-運算放大器A；14-逆變控制器36-除法器K2；15-直流/直流變換器 37-運算放大器B；16-電池組38-乘法器；17-微處理器；310-函數(shù)f(Z)；21-交流電源V1； 311-誤差放大器K；22-輸入電流I； 312-脈沖寬度調(diào)制器；23-輸出電壓V2； 313-高頻三角波；24-功率開關(guān)；314-反向驅(qū)動器；25-濾波電感；315-驅(qū)動器；39-求和運算器； 316-跟隨器。
具體實施方式
請參閱附圖1所示，本實用新型有交流/直流變換器(11)、逆變器(13)、電池組(16)及微處理器(17)組成，交流/直流變換器(11)與交流/直流變換控制器(12)及逆變器(13)相連接，交流/直流變換控制器(12)與微處理器(17)相連接，微處理器(17)與直流/直流變換器(15)及逆變控制器(14)相連接，逆變器(13)與逆變控制器(14)相連接；輸入交流電經(jīng)交流/直流變換器(11)為直流供逆變器(13)，逆變器(13)輸出符合供電質(zhì)量標準的交流電，同時供充電模式的直流/直流變換器(15)對電池組(16)充電，在儲能運行方式下，直流/直流變換器(15)以升壓模式對電池組(16)放電。
其中交流/直流變換器(11)，以替代以二極管，可控硅構(gòu)成的整流電路，將供電的交流電轉(zhuǎn)換成逆變器工作所需的直流電，所述的交流/直流變換器(11)為一個脈沖寬度調(diào)制的開關(guān)型半橋變換器和交流/直流變換控制器(12)；直流/直流變換器(15)在正常運行方式時對電池組(16)充電及儲能運行方式時對電池組16升壓；電池組(16)，以供應(yīng)直流后備能源；逆變器(13)，將直流轉(zhuǎn)換成符合供電質(zhì)量標準的交流電；交流/直流變換控制器(12)，逆變控制器(14)和一微處理器(17)以控制系統(tǒng)運行。
在供電正常情況下，不間斷電源工作于正常運行方式，輸入交流電經(jīng)交流/直流變換器(11)變換成直流以供逆變器(13)，逆變器(13)輸出符合供電質(zhì)量標準的交流電，同時供工作于充電模式的直流/直流變換器(15)對電池組(16)充電；在供電異常情況下，不間斷電源工作于儲能運行方式，交流/直流變換器(11)停止工作，直流/直流變換器(15)工作于升壓模式使電池組(16)放電，以獲得逆變器(13)工作所需的直流電源，逆變器13輸出符合供電質(zhì)量標準的交流電，既UPS輸出，微處理器(17)承擔上述各種狀態(tài)的檢測控制。
所述的小型發(fā)電機供電的不間斷電源的交流/直流變換器(11)中的交流電源V1(21)依次與濾波電感(25)及功率開關(guān)(24)相連接，功率開關(guān)(24)與濾波電容(26)相連接，交流/直流變換控制器(12)與交流電源V1(21)、輸入電流I(22)及輸出電壓V2(23)相連接，交流/直流變換控制器(12)輸出的PWM1信號及PWM2信號分別輸入到功率開關(guān)(24)；供電交流電源V1(21)經(jīng)過濾波電感(25)后，將信號傳送入功率開關(guān)(24)，功率開關(guān)(24)按規(guī)律切換，并用交流/直流變換控制器(12)，調(diào)制功率開關(guān)(24)的開關(guān)信號。
供電交流電源V1(21)，經(jīng)過濾波電感(25)，送高頻功率開關(guān)(24)，通過功率開關(guān)(24)按照一定規(guī)律切換(PWM1，PWM2)，使交流電源V1(21)變換成直流電源，濾波電感(25)濾除變換過程的調(diào)制信號，濾波電容(26)的濾波作用使得直流電源平滑成穩(wěn)恒直流電源。
通過交流/直流變換控制器(12)中的運算單元，調(diào)制功率開關(guān)(24)的開關(guān)信號(PWM1，PWM2)，控制輸入電流具有一定的特性，即供電交流電源電壓V1(21)和交流/直流變換器輸出電壓V2(23)運算的結(jié)果，以最大程度適應(yīng)各種發(fā)電機的輸出特性，以達到構(gòu)成能穩(wěn)定運行的發(fā)電機不間斷電源后備電源系統(tǒng)。
所述的小型發(fā)電機供電的不間斷電源的交流/直流變換控制器(12)中的交流電源V1(21)依次與除法器K1(34)及運算放大器A(35)相連接，輸出電壓V2(23)依次與除法器K2(36)及運算放大器B(37)相連接，運算放大器A(35)及運算放大器B(37)分別與乘法器(38)相連接，乘法器(38)與求和運算器(39)相連接，求和運算器(39)的輸出連接跟隨器(316)的輸入，跟隨器(316)輸出作為誤差放大器K(311)的輸入；輸入電流I(22)與誤差放大器K(311)的輸入相連接，誤差放大器K(311)的輸出連接脈沖寬度調(diào)制器(312)的輸入，高頻三角波(313)的輸出連接脈沖寬度調(diào)制器(312)的輸入，脈沖寬度調(diào)制器(312)的輸出經(jīng)反向驅(qū)動器(314)及驅(qū)動器(315)并行輸出；供電交流電源V1(21)通過除法器除一常數(shù)K1的商信號，傳送入運算放大器與參考零相減，交流/直流變換器11輸出電壓V2(23)通過除法器除一常數(shù)K2的商信號，也傳送入運算放大器與參考零相減，兩者通過乘法器(38)求積再乘1/10的信號，其積與函數(shù)f(Z)(310)的求和為運算結(jié)果。
在上述交流/直流變換器中，其中所述的交流/直流變換控制器(12)包括脈沖寬度調(diào)制器(312)，將誤差信號用高頻三角波(313)調(diào)制；誤差放大器K(311)，將供電交流電源電壓和交流/直流變換器輸出電壓運算的結(jié)果與輸入電流進行誤差放大，值即誤差信號；主運算電路，將供電交流電源電壓除一常數(shù)K1的商與參考零相減；將交流/直流變換器(11)輸出電壓除常數(shù)K2的商與參考零相減，兩者求積除10，商與函數(shù)f(Z)的和即所需的運算的結(jié)果。
將供電交流電源電壓V(21)通過除法器K1(34)除一常數(shù)K1的商通過運算放大器A(35)與參考零相減；將交流/直流變換器(11)輸出電壓V2(23)通過除法器K2(36)除一常數(shù)K2的商通過運算放大器B(37)與參考零相減，兩者通過乘法器(38)求積再乘1/10，積與函數(shù)f(Z)(310)的求和為運算結(jié)果W。
將供電交流電源電壓V1(21)和交流/直流變換器(11)輸出電壓V2(23)運算的結(jié)果W與輸入電流I(22)，通過誤差放大器(311)，進行誤差放大，值A(chǔ)即誤差信號。
脈沖寬度調(diào)制器(312)，將誤差信號A用高頻三角波(313)調(diào)制，產(chǎn)生脈沖寬度調(diào)制信號PWM；反向驅(qū)動器(314)將脈沖寬度調(diào)制信號PWM反向，電流放大產(chǎn)生PWM1；驅(qū)動器(315)將脈沖寬度調(diào)制信號PWM電流放大產(chǎn)生PWM2。
通過上述控制運算電路控制輸入電流具有一定的特性，即供電交流電源電壓V1(21)和交流/直流變換器(11)輸出電壓V2(23)運算的結(jié)果，以最大程度適應(yīng)各種發(fā)電機的輸出特性，以達到構(gòu)成能穩(wěn)定運行發(fā)電機不間斷電源的后備電源系統(tǒng)。
權(quán)利要求1.一種小型發(fā)電機供電的不間斷電源，該裝置有交流/直流變換器、逆變器、電池組及微處理器，其特征在于交流/直流變換器與交流/直流變換控制器及逆變器相連接，交流/直流變換控制器與微處理器相連接，微處理器與直流/直流變換器及逆變控制器相連接，逆變器與逆變控制器相連接；輸入交流電經(jīng)交流/直流變換器為直流供逆變器，逆變器輸出符合供電質(zhì)量標準的交流電，同時供充電模式的直流/直流變換器對電池組充電，直流/直流變換器以升壓模式對電池組放電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型發(fā)電機供電的不間斷電源，其特征在于所述的交流/直流變換器中的交流電源V1依次與濾波電感及功率開關(guān)相連接，功率開關(guān)與濾波電容相連接，交流/直流變換控制器與交流電源V1、輸入電流I及輸出電壓V2相連接，交流/直流變換控制器輸出的PWM1信號及PWM2信號分別輸入到功率開關(guān)；供電交流電源V1經(jīng)過濾波電感后，將信號送入功率開關(guān)，功率開關(guān)按規(guī)律切換，并用交流/直流變換控制器，調(diào)制功率開關(guān)的開關(guān)信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的小型發(fā)電機供電的不間斷電源，其特征在于所述的交流/直流變換控制器中的交流電源V1依次與除法器K1及運算放大器A相連接，輸出電壓V2依次與除法器K2及運算放大器B相連接，運算放大器A及運算放大器B分別與乘法器相連接，乘法器與求和運算器相連接，求和運算器的輸出連接跟隨器的輸入，跟隨器輸出作為誤差放大器K的輸入；輸入電流I與誤差放大器K的輸入相連接，誤差放大器K的輸出連接脈沖寬度調(diào)制器的輸入，高頻三角波的輸出連接脈沖寬度調(diào)制器的輸入，脈沖寬度調(diào)制器的輸出經(jīng)反向驅(qū)動器及驅(qū)動器并行輸出；供電交流電源V1通過除法器除一常數(shù)K1的商信號，傳送入運算放大器與參考零相減，交流/直流變換器輸出電壓V2通過除法器除一常數(shù)K2的商信號，也傳送入運算放大器與參考零相減，兩者通過乘法器求積再乘1/10的信號，其積與函數(shù)f(Z)的求和為運算結(jié)果。
專利摘要一種涉及交流電源供應(yīng)器，尤指一種用于關(guān)鍵用電設(shè)備的電源保護裝置，屬雙變換型的小型發(fā)電機供電的不間斷電源。該裝置有交流/直流變換器、逆變器、電池組及微處理器組成，交流/直流變換器與交流/直流變換控制器及逆變器相連接，交流/直流變換控制器與微處理器相連接，微處理器與交流/直流變換器及逆變控制器相連接，逆變器與逆變控制器相連接。本實用新型的優(yōu)點不間斷電源能與相同額定功率的發(fā)電機構(gòu)成后備電源系統(tǒng)，以提高這種系統(tǒng)的性能和降低系統(tǒng)的成本；提供交流電源電壓和交流/直流變換器輸出電壓運算的結(jié)果，以達到提高系統(tǒng)匹配性、穩(wěn)定性及可靠性等功能。
文檔編號H02J7/02GK2632917SQ03231359
公開日2004年8月11日 申請日期2003年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月22日
發(fā)明者王敖生, 陳子穎, 朱根勇, 虞黎輝 申請人:上?？颂敳刂葡到y(tǒng)有限公司