專利名稱：在線式具有ups功能的數(shù)碼發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電機(jī)，尤其是屬于一種在線式具有ups功能的數(shù)碼發(fā)電機(jī)系統(tǒng)。 技術(shù)背景
近年來，隨著社會(huì)信息化程度的發(fā)展，公路收費(fèi)站、銀行、學(xué)校、證券、醫(yī)療、軍 事、航空航天等場所對(duì)供電的質(zhì)量要求越來越苛刻，并且在有些場所根本就不允許出現(xiàn) 哪怕是瞬間斷電等情況。這樣一來，在線具有調(diào)整電源質(zhì)量和提供后備電源功能的ups
就顯得必不可少。由于在線式ups后備電源需要配備蓄電池組，如果ups后備供電時(shí)間
長則需要的蓄電池容量大，蓄電池組的體積龐大，而且價(jià)格昂貴，蓄電池組的維護(hù)成本
相應(yīng)就很高，如果減少電池組容量則ups后備供電時(shí)間又不夠長。
在有些場合為了能適應(yīng)長時(shí)間停電而提供長久的后備電源， 一般需要配備在線式
ups和發(fā)電機(jī)兩種備用電源。通常這兩種備用電源使用方式有兩種第一種方式是旋轉(zhuǎn) 靜止結(jié)合式，由于在線式ups中的旋轉(zhuǎn)發(fā)電機(jī)部分是直流充電電機(jī)，當(dāng)ups用電池放電
時(shí)，電機(jī)并不啟動(dòng)，只有當(dāng)電池容量消耗到一定限值時(shí)才開始運(yùn)轉(zhuǎn)對(duì)電池組進(jìn)行充電， 這種模式一般需要配備大容量的電池，電池維護(hù)成本較高。第二種方式是獨(dú)立運(yùn)行模式，
這種方式不可避免的存在兩種電源中途切換(ups切換到發(fā)電機(jī))而短暫斷電，這在有
些不允許斷電的場合是不可取的，而且這種分開式的運(yùn)作模式具有可靠性低、自動(dòng)化程 度不高、無法達(dá)到節(jié)能減排的目的。
所以如何將ups和發(fā)電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來，在不影響供電質(zhì)量的前提下，盡可能地
減少電池組數(shù)量和維護(hù)費(fèi)用，減少發(fā)電機(jī)發(fā)電成本，節(jié)省能源損耗，優(yōu)化后備供電模式 是目前需要解決的一個(gè)技術(shù)問題。 發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種具有在線式供電時(shí)間長、零響應(yīng)時(shí)間、體積小、效
率高、維護(hù)費(fèi)用低、結(jié)構(gòu)緊湊、自動(dòng)化程度高、輸出電能質(zhì)量高的在線式具有ups功能
的數(shù)碼發(fā)電機(jī)系統(tǒng)。
本實(shí)用新型所采取的技術(shù)方案是它是由市電可控整流電路一端與市電輸入和旁路
控制電路相連，另一端與后備電池充電管理電路、后備電池組、發(fā)電機(jī)可控整流電路和 共用逆變電路相連，后備電池充電管理電路與后備電池組相連，發(fā)電機(jī)可控整流電路與 發(fā)電機(jī)相連，共用逆變電路與旁路控制電路相連，旁路控制電路與顯示控制電路和輸出 相連所組成。
本實(shí)用新型的有益之處在于1、具有在線調(diào)節(jié)電源質(zhì)量的功能。解決了電網(wǎng)中經(jīng)
常發(fā)生電涌、高壓尖脈沖、暫態(tài)過電壓、電壓下陷、電線噪聲、頻率偏移、持續(xù)低電壓、
市電中斷等現(xiàn)象；2、后備電池組容量小，維護(hù)成本低，解決了傳統(tǒng)ups的不足；3、可以連續(xù)長時(shí)間的提供后備電源，解決了傳統(tǒng)UPS的不足；4、由于采用功率因素校正模 塊和數(shù)字化控制模式，輸入功率因數(shù)接近l，網(wǎng)側(cè)總諧波電流畸變率很小，諧波損耗小， 無功電流也小，是理想的綠色電源，解決了傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)發(fā)電質(zhì)量不高的缺點(diǎn)；5、整流 器、逆變器、靜態(tài)開關(guān)和集中監(jiān)控的部件均為數(shù)字化控制，各主要部件運(yùn)行獨(dú)立，相互 間通過網(wǎng)絡(luò)連接，整機(jī)長期運(yùn)行穩(wěn)定，易于調(diào)試、管理、監(jiān)控、維護(hù)；6、增加通信接 口，可以便于多臺(tái)設(shè)備的高可靠性的并聯(lián)發(fā)電和供電。

圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)框圖
其中1、市電可控整流電路 2、后備電池充電管理電路 3、旁路控制電路 4、共用逆變電路 5、發(fā)電機(jī) 6、發(fā)電機(jī)可控整流電路 7、后備電池組 8、顯示控制電路
具體實(shí)施方式
如圖1所示為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)框圖，它是由市電可控整流電路1 一端與市電輸入和 旁路控制電路3相連，另一端與后備電池充電管理電路2、后備電池組7、發(fā)電機(jī)可控 整流電路6和共用逆變電路4相連，后備電池充電管理電路2與后備電池組7相連，發(fā) 電機(jī)可控整流電路6與發(fā)電機(jī)5相連，共用逆變電路4與旁路控制電路3相連，旁路控 制電路3與顯示控制電路8和輸出相連所組成。
本實(shí)用新型中所述的發(fā)電機(jī)5包括汽油發(fā)電機(jī)和柴油發(fā)電機(jī)。
本實(shí)用新型中所述的市電可控整流電路1是由PFC整流及控制檢測部分和PFC整流 部分電源電路組成。所述的PFC整流及控制檢測部分接受控制模塊DSP處理器的控制， 用于完成市電輸入的功率因素的校正；所述的控制檢測部分檢測市電輸入的電壓、市電 輸入電流等檢測量，并送入控制模塊DSP進(jìn)行處理，以完成輸入電壓高低的判斷，輸入 總功率的檢測等功能；所述的PFC整流部分電源電路將市電整流后經(jīng)DC/DC變換后產(chǎn)生 控制檢測部分所需的各種不同的供電電源。
本實(shí)用新型中所述的發(fā)電機(jī)可控整流電路6是由PFC整流及控制檢測部分和PFC整 流部分電源電路、油門控制電路、發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速檢測電路所組成。所述的PFC整流及控 制檢測部分接受控制模塊DSP處理器的控制，用于完成發(fā)電機(jī)輸入的功率因素的校正； 所述的控制檢測部分檢測市電供電情況、發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速、發(fā)電機(jī)的輸入的電壓、發(fā)電機(jī) 的輸入的電流量、數(shù)碼發(fā)電機(jī)系統(tǒng)輸出的電壓電流和輸出總功率等，并送入控制模塊 DSP處理器對(duì)其進(jìn)行控制，以完成對(duì)輸入電網(wǎng)掉電情況的判別和負(fù)載大小識(shí)別，以此來 控制油門開度以此來調(diào)整發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速。所述的PFC整流部分電源電路將發(fā)電機(jī)整流 后經(jīng)DC/DC變換后產(chǎn)生控制檢測部分所需的各種不同的供電電源。
本實(shí)用新型中所述的共用逆變電路4包括逆變器保護(hù)部分、高頻逆變橋、系統(tǒng)輸出 電流檢測部分、輸出頻率控制信號(hào)和電源電路。其中逆變器保護(hù)部分檢測髙頻^逆變器的過流信號(hào)，實(shí)現(xiàn)高頻逆變橋的短路保護(hù)，檢測高頻逆變橋中功率管的溫度，實(shí)現(xiàn)功率 管的過溫保護(hù)；高頻逆變橋控制模塊DSP處理器送入的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，完成DC/AC的變換功 能；本系統(tǒng)的電流檢測部分檢測高頻逆變橋的本系統(tǒng)輸出電流，經(jīng)調(diào)理電路處理后送入 控制模塊DSP處理器，完成高頻逆變橋本系統(tǒng)的輸出電流檢測功能；電源電路是逆變器 輸入的直流側(cè)電壓經(jīng)AC/DC變換后產(chǎn)生控制檢測部分及數(shù)碼發(fā)電機(jī)系統(tǒng)模塊控制部分 所需的供電電源。
本實(shí)用新型中所述的后備電池充電管理電路2包括檢測部分和充電控制部分。檢測 部分檢測市電供電情況，電池電量，電池電壓，蓄電池輸出電流和輸出功率等檢測。充 電控制部分包括過充和過放電的保護(hù)，充電電流的控制，放電電流的控制等。
本實(shí)用新型中所述的旁路控制電路3包括旁路輸入檢測部分、高頻逆變橋輸出檢測 部分、旁路/逆變切換控制部分。其中旁路輸入檢測部分用于檢測旁路輸入電壓，達(dá)到 旁路的好、壞判斷，高頻逆變橋輸出檢測部分檢測用于檢測高頻逆變橋的逆變正常與否 的判斷；旁路/逆變切換控制部分用于完成數(shù)碼發(fā)電機(jī)系統(tǒng)逆變到旁路、旁路到逆變之 間的轉(zhuǎn)換功能。
本實(shí)用新型中所述的后備電池組7是可以進(jìn)行充放電管理的蓄電池組。 本實(shí)用新型中所述的顯示控制電路8包括電源電路、顯示裝置、功能運(yùn)行指令設(shè)置 輸入、中央處理器和多臺(tái)發(fā)電機(jī)并行運(yùn)行時(shí)需要的數(shù)據(jù)通信接口。
本實(shí)用新型的工作原理是如圖1所示，當(dāng)市電正常時(shí)，本實(shí)用新型輸入交流電壓， 通過后備電池充電管理電路2不斷對(duì)后備電池組7進(jìn)行充電，同時(shí)市電可控整流電路1 將交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓。經(jīng)市電可控整流電路1整流后的直流電壓通過脈沖寬度調(diào) 制技術(shù)(PWM)由共用逆變電路4再將直流電壓逆變成交流正弦波電壓供給負(fù)載，起到無 級(jí)穩(wěn)壓的作用。
而當(dāng)市電中斷時(shí)，發(fā)電機(jī)5自動(dòng)啟動(dòng)，后備電池組7零轉(zhuǎn)換時(shí)間切入工作，此時(shí)后 備電池組7的電壓通過共用逆變電路4變換成交流正弦波或方波供給負(fù)載。待發(fā)電機(jī)5 運(yùn)轉(zhuǎn)正常時(shí)(約幾秒)，后備電池組7撤出工作狀態(tài)，由發(fā)電機(jī)5經(jīng)發(fā)電機(jī)可控整流電 路6將交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓，然后再通過共用逆變電路4將直流電壓逆變成交流正 弦波電壓供給負(fù)載。
因此無論是市電供電正常時(shí)，還是市電中斷由電池逆變供電期間，還是發(fā)電機(jī)發(fā)電 供電期間共用逆變電路4始終處于工作狀態(tài)，這就從根本上消除了來自電網(wǎng)的電壓波動(dòng) 和干擾對(duì)負(fù)載的影響，真正實(shí)現(xiàn)了對(duì)負(fù)載的無干擾、穩(wěn)壓、穩(wěn)頻以及零轉(zhuǎn)換時(shí)間。
旁路控制電路3主要是在共用逆變電路4或市電可控整流電路1等配件發(fā)生故障時(shí) 才切換到電網(wǎng)，由電網(wǎng)直接供電給負(fù)載，提高設(shè)備供電的可靠性。
權(quán)利要求1、一種在線式具有UPS功能的數(shù)碼發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，其特征在于它是由市電可控整流電路(1)一端與市電輸入和旁路控制電路(3)相連，另一端與后備電池充電管理電路(2)、后備電池組(7)、發(fā)電機(jī)可控整流電路(6)和共用逆變電路(4)相連，后備電池充電管理電路(2)與后備電池組(7)相連，發(fā)電機(jī)可控整流電路(6)與發(fā)電機(jī)(5)相連，共用逆變電路(4)與旁路控制電路(3)相連，旁路控制電路(3)與顯示控制電路(8)和輸出相連所組成。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的在線式具有UPS功能的數(shù)碼發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，其特征在于-所述的發(fā)電機(jī)(5)包括汽油發(fā)電機(jī)和柴油發(fā)電機(jī)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的在線式具有UPS功能的數(shù)碼發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，其特征在于 所述的市電可控整流電路(1)是由PFC整流及控制檢測部分和PFC整流部分電源電 路組成。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的在線式具有UPS功能的數(shù)碼發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，其特征在于 所述的發(fā)電機(jī)可控整流電路(6)是由PFC整流及控制檢測部分和PFC整流部分電源 電路、油門控制電路、發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速檢測電路所組成。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的在線式具有UPS功能的數(shù)碼發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，其特征在于 所述的共用逆變電路(4)包括逆變器保護(hù)部分、高頻逆變橋、系統(tǒng)輸出電流檢測部 分、輸出頻率控制信號(hào)和電源電路。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的在線式具有UPS功能的數(shù)碼發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，其特征在于 所述的后備電池充電管理電路(2)包括檢測部分和充電控制部分。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的在線式具有UPS功能的數(shù)碼發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，其特征在于 所述的旁路控制電路(3)包括旁路輸入檢測部分、高頻逆變橋輸出檢測部分、旁路 /逆變切換控制部分。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的在線式具有UPS功能的數(shù)碼發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，其特征在于 所述的后備電池組(7)是可以進(jìn)行充放電管理的蓄電池組。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的在線式具有UPS功能的數(shù)碼發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，其特征在于 所述的顯示控制電路(8)包括電源電路、顯示裝置、功能運(yùn)行指令設(shè)置輸入、中央 處理器和數(shù)據(jù)通信接口。
專利摘要本實(shí)用新型涉及電機(jī)，尤其是屬于一種在線式具有UPS功能的數(shù)碼發(fā)電機(jī)系統(tǒng)。本實(shí)用新型所采取的技術(shù)方案是它是由市電可控整流電路一端與市電輸入和旁路控制電路相連，另一端與后備電池充電管理電路、后備電池組、發(fā)電機(jī)可控整流電路和共用逆變電路相連，后備電池充電管理電路與后備電池組相連，發(fā)電機(jī)可控整流電路與發(fā)電機(jī)相連，共用逆變電路與旁路控制電路相連，旁路控制電路與顯示控制電路和輸出相連所組成。本實(shí)用新型的有益之處在于具有在線調(diào)節(jié)電源質(zhì)量的功能。解決了電網(wǎng)中經(jīng)常發(fā)生電涌、高壓尖脈沖、暫態(tài)過電壓、電壓下陷、電線噪聲、頻率偏移、持續(xù)低電壓、市電中斷等現(xiàn)象。
文檔編號(hào)H02J7/00GK201222660SQ20082010257
公開日2009年4月15日 申請(qǐng)日期2008年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月10日
發(fā)明者呂永為, 鄭翔驥 申請(qǐng)人:福建弘旺電子科技有限公司