在線式工頻不間斷電源的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種在線工頻不間斷電源。所述在線工頻不間斷電源包括市電輸入單元、光伏電能輸入單元、風力發(fā)電電能輸入單元、蓄電池單元以及逆變器，其中，光伏電能輸入單元用于將光伏陣列輸入的直流電經(jīng)變換后傳輸?shù)剿瞿孀兤?；風力發(fā)電電能輸入單元用于將風力發(fā)電產(chǎn)生的交流電經(jīng)過整流和變換后傳輸?shù)剿瞿孀兤?。本實用新型利用光伏陣列和風能發(fā)電機產(chǎn)生的電能對負載供電，保證在市電長時間處于斷電狀態(tài)下對負載的有效供電。
【專利說明】在線式工頻不間斷電源【技術領域】
[0001]本實用新型涉及不間斷電源【技術領域】，尤其涉及一種在線式工頻不間斷電源。
【背景技術】
[0002]不間斷電源(Uninterrupted power supply, UPS)包括主機和蓄電池兩部分；按照工作方式可分為后備式不間斷電源和在線式不間斷電源。在線式不間斷電源在市電供電正常時將市電交流電轉換成直流電，然后進行脈寬調(diào)制、濾波，再將直流電重新變成交流電源為負載供電，一旦市電中斷，立即改為蓄電池逆變器對負載供電。因此，在線式工頻不間斷電源輸出的是與市電網(wǎng)絡完全隔離的純凈的正弦波電源，大大改善了供電的品質(zhì)，保護了負載安全有效的工作。
[0003]圖1是現(xiàn)有技術中不間斷電源的電路模塊圖。參見圖1，現(xiàn)有的在線式工頻不間斷電源包括市電輸入端101、市電整流器102、蓄電池103、充電控制器104、逆變器105、輸出隔離變壓器106、輸出端107、維修旁路108以及靜態(tài)旁路109?？梢姡F(xiàn)有的在線式工頻不間斷電源的電能來源只有市電輸入。這樣一來，如果市電輸入端長時間處于斷電狀態(tài)，或者在線式工頻不間斷電源的負載有點功率較大，則在線式工頻不間斷電源難以保證在市電斷電期間對負載的穩(wěn)定供電。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型實施例提出一種在線工頻不間斷電源，以利用光伏陣列和風能發(fā)電機產(chǎn)生的電能保證對負載的供電。
[0005]本實用新型實施例提供了一種在線式工頻不間斷電源，包括:市電輸入單元、光伏電能輸入單元、風力發(fā)電電能輸入單元、蓄電池單元以及逆變器，其中，
[0006]市電輸入單兀用于將輸入的交流市電轉換為直流電并傳輸?shù)剿瞿孀兤鳎?br> [0007]光伏電能輸入單元用于將光伏陣列輸入的直流電經(jīng)變換后傳輸?shù)剿瞿孀兤鳎?br> [0008]風力發(fā)電電能輸入單元用于將風力發(fā)電產(chǎn)生的交流電經(jīng)過整流和變換后傳輸?shù)剿瞿孀兤鳎?br> [0009]逆變器用于將接收到的直流電轉換為交流電并提供給負載；
[0010]蓄電池單元用于在提供給負載的電能有盈余時將盈余的電能進行存儲，并在所述市電輸入單元、光伏電能輸入單元和風力發(fā)電電能輸入單元中至少一個有異常時為所述負載提供電能。
[0011]本實用新型實施例提供的在線式工頻不間斷電源通過增加光伏電能輸入單元和風力發(fā)電電能輸入單元，利用光伏陣列和風能發(fā)電機產(chǎn)生的電能對負載供電，保證在市電長時間處于斷電狀態(tài)下對負載的有效供電。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]通過閱讀參照以下附圖所作的對非限制性實施例所作的詳細描述，本實用新型的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯:
[0013]圖1是現(xiàn)有技術中不間斷電源的電路模塊圖；
[0014]圖2是本實用新型實施例提供的在線式工頻不間斷電源的電路模塊圖；
[0015]圖3是本實用新型實施例提供的在線式工頻不間斷電源的蓄電池充電時的信號流向圖；
[0016]圖4是本實用新型實施例提供的在線式工頻不間斷電源的市電輸入單元異常時的信號流向圖；
[0017]圖5是本實用新型實施例提供的在線式工頻不間斷電源的光伏電能輸入單元異常時的信號流向圖；
[0018]圖6是本實用新型實施例提供的在線式工頻不間斷電源的風力發(fā)電電能輸入單元異常時的信號流向圖；
[0019]圖7是本實用新型實施例提供的在線式工頻不間斷電源的輸入單元都異常時的信號流向圖；
[0020]圖8是本實用新型實施例提供的在線式工頻不間斷電源的電路拓撲圖。
【具體實施方式】
[0021]下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步的詳細說明?？梢岳斫獾氖?，此處所描述的具體實施例僅僅用于解釋本實用新型，而非對本實用新型的限定。另外還需要說明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與本實用新型相關的部分而非全部內(nèi)容。
[0022]圖2是本實用新型實施例提供的在線式工頻不間斷電源的電路模塊圖。參見圖2，所述在線式工頻不間斷電源包括:市電輸入端201、市電整流器202、光伏輸入端203、第一降壓電路204、風力電能輸入端205、整流電路206、第二降壓電路207、功率因數(shù)校正電路208、蓄電池209、充電控制器210、逆變器211、輸出隔離變壓器212、輸出端213、維修旁路214以及靜態(tài)旁路215。
[0023]在所述在線式工頻不間斷電源中，由市電輸入端201和市電整流器202組成了市電輸入單元。交流市電由所述市電輸入端201輸入后，由市電整流器202進行整流，變換為直流電能，再輸入至后面的電路模塊。
[0024]光伏輸入端203和第一降壓電路204共同組成了光伏電能輸入單兀。光伏陣列產(chǎn)生的電能由光伏輸入端203輸入后，由第一降壓電路204進行降壓變換。
[0025]風力電能輸入端205、整流電路206和第二降壓電路207共同組成了風力發(fā)電電能輸入單元。由風力發(fā)電機產(chǎn)生的交流電從風力電能輸入端205輸入后，由整流電路206整流成為直流電，再由第二降壓電路207進行降壓。
[0026]將由三個輸入單元輸入的電能，以及由蓄電池輸出的電能輸出至負載之前需要由功率因數(shù)校正電路208進行功率因數(shù)校正。經(jīng)過功率因數(shù)校正電路208的處理以后，由市電輸入單元、光伏電能輸入單元以及風力電能輸入單元輸入的電能，或者由蓄電池輸出的電能的功率因數(shù)得到校正，使得輸入的電能的有效利用率得到提高。
[0027]蓄電池209和充電控制器210共同組成了蓄電池單元。所述蓄電池單元用于在提供給負載的電能有盈余時將盈余的電能進行存儲，并在所述市電輸入單元、光伏電能輸入單元和風力發(fā)電電能輸入單元中至少一個有異常時為所述負載提供電能。所述市電輸入單元、光伏電能輸入單元和風力發(fā)電電能輸入單元異常是所述市電輸入單元、光伏電能輸入單元和風力發(fā)電電能輸入單元出現(xiàn)故障，或者其供給的電能不足的情況。
[0028]所述蓄電池單元包括蓄電池209和充電控制器210。所述蓄電池209用于在所述充電控制器的控制下將電能存儲，或者將存儲的電能輸出充電控制器，用于根據(jù)市電輸入單元、光伏電能輸入單元、風力發(fā)電電能輸入單元的工作情況控制對蓄電池的充電或者放電。所述充電控制器210用于根據(jù)市電輸入單元、光伏電能輸入單元、風力發(fā)電電能輸入單元的工作情況控制是否對蓄電池充電。
[0029]逆變器211將經(jīng)過功率因數(shù)校正的直流電轉換為交流電。將在線式工頻不間斷電源內(nèi)部的直流電轉換成交流電后，經(jīng)由輸出隔離變壓器212的隔離變壓，通過輸出端213將轉換得到的穩(wěn)定交流電輸出給在線式工頻不間斷電源的負載。
[0030]在線式工頻不間斷電源還包括維修旁路214和靜態(tài)旁路215。維修旁路214主要在對在線式工頻不間斷電源維修和監(jiān)測時使用。靜態(tài)旁路215是在在線式工頻不間斷電源有故障時使用的部件。當在線式工頻不間斷電源由于內(nèi)部故障不能為負載提供交流電源時，由靜態(tài)旁路215為負載提供工頻電源。
[0031]圖3是本實用新型實施例提供的在線式工頻不間斷電源的蓄電池充電時的信號流向圖。參見圖3，當所述市電輸入單元、光伏電能輸入單元、風力發(fā)電電能輸入單元都處于正常工作狀態(tài)，沒有出現(xiàn)異常時，提供給負載的電能有盈余，充電控制器210對蓄電池209進行充電。
[0032]圖4是本實用新型實施例提供的在線式工頻不間斷電源的市電輸入單元異常時的信號流向圖。參見圖4，當市電輸入單元出現(xiàn)異常，即市電輸入單元出現(xiàn)故障，或者市電輸入單元輸入的電能不足時，光伏電能輸入單元、風力發(fā)電電能輸入單元和蓄電池單元共同為負載供電。此時，充電控制器210不對蓄電池209進行充電。
[0033]圖5是本實用新型實施例提供的在線式工頻不間斷電源的光伏電能輸入單元異常時的信號流向圖。參見圖5，當光伏電能輸入單元出現(xiàn)異常，即光伏電能輸入單元出現(xiàn)故障，或者光伏電能輸入單元輸入的電能不足時，市電輸入單元、風力發(fā)電電能輸入單元和蓄電池單元共同為負載供電。此時，充電控制器210不對蓄電池209充電。
[0034]圖6是本實用新型實施例提供的在線式工頻不間斷電源的風力發(fā)電電能輸入單元異常時的信號流向圖。參見圖6，當風力發(fā)電電能輸入單元出現(xiàn)異常，及風力發(fā)電電能輸入單元出現(xiàn)故障，或者風力發(fā)電電能輸入單元輸入的電能不足時，市電輸入單元、光伏電能輸入單元和蓄電池單元共同為負載供電。此時，充電控制器210依然不對蓄電池209供電。
[0035]圖7是本實用新型實施例提供的在線式工頻不間斷電源的輸入單元都異常時的信號流向圖。參見圖7，當市電輸入單元、光伏電能輸入單元以及風力發(fā)電電能輸入單元都出現(xiàn)異常，及上述三者都出現(xiàn)故障或者輸入的電能不足時，蓄電池單獨為負載供電。此時，充電控制器210仍然不對蓄電池209供電。
[0036]圖8是本實用新型實施例提供的在線式工頻不間斷電源的電路拓撲圖。參見圖8，交流市電從市電輸入端AC INPUT輸入。交流市電輸入后，經(jīng)由四個整流晶閘管SCRl、SCR2、SCR3、SCR4進行整流，變換成為直流電。
[0037]由光伏陣列輸入的電能本身就是直流電。因此，不需要對光伏輸入端PVINPUT輸入的電流進行整流。但是，為了避免光伏陣列輸入的電能的功率過低，需要對由光伏陣列輸入的直流電進行降壓直流-直流變換。
[0038]參見圖8，第四電容器C4、第五電容器C5、第六開關管K6、第七開關管K7、第二二極管D2、第三二極管D3、第二電感器L2以及第六電容器C6共同組成了第一降壓電路。所述第一降壓電路用于對由光伏陣列輸入的直流電進行降壓直流-直流變換。當從光伏輸入端PV INPUT輸入的電壓為高電平時，第二二極管D2和第三二極管D3關斷，流經(jīng)第二電感L2的電流逐漸增大。當從光伏輸入端PV INPUT輸入的電壓為低電平時，第二二極管D2和第三二極管D3導通，流經(jīng)第二電感L3的電流逐漸降低。這樣就完成了對由光伏輸入端輸入的電壓的降壓直流-直流變換。
[0039]由風力發(fā)電機輸入的電流是交流電，因此需要對由風力電能輸入端WINDINPUT輸入的電壓進行整流，再進行降壓變換。整流電路用于對從風力電能輸入端WIND INPUT輸入的電能進行整流。所述整流電路包括第四二極管D4、第五二極管D5、第六二極管D6、第七二極管D7。
[0040]第二降壓電路用于對由風力電能輸入端WIND INPUT輸入的電壓進行降壓直流-直流變換。所述第二降壓電路包括:第七電容器C7、第八電容器CS、第八開關管K8、第九開關管K9、第八二極管D8、第九二極管D9、第三電感器L3以及第九電容器C9。
[0041]第一電容器Cl、第一電感器L1、第一開關管K1、第一二極管Dl和第二電容器D2共同組成了功率因數(shù)校正電路。當?shù)谝婚_關管Kl導通時，第一電感器LI蓄能；當?shù)谝婚_關管Kl關斷時，第一電感器LI將儲存的能量通過第一二極管Dl釋放到第二電感器C2。所述功率因數(shù)校正電路是升壓型功率因數(shù)校正電路。而且，所述第一開關管Kl是絕緣柵雙極型晶體管。
[0042]第十電容器C10、第十二極管D10、第十一電容器C11、第十開關管KlO以及第四電感器共同組成了充電控制器。當功率因數(shù)校正電路輸出的直流電壓較高時，所述充電控制器利用由所述功率因數(shù)校正電路輸出的直流電壓對所述蓄電池充電；當功率因數(shù)校正電路輸出的直流電壓處于低電平時，所述充電控制器不對與蓄電池連接端子BAT+，BAT-相連接的蓄電池充電。
[0043]第一開關RELAYl以及第五晶閘管SCR5共同組成了蓄電池的供電電路。與所述充電控制器相同，蓄電池的供電電路也連接至所述蓄電池連接端子BAT+，BAT-。通過蓄電池的供電電路，蓄電池可以將自身存儲的電能提供給負載。
[0044]第二開關管K2、第三開關管K3、第四開關管K4以及第五開關管K5共同組成了逆變器。經(jīng)過逆變器的處理，輸入的直流電壓被轉換為交流電壓。其中，第二開關管K2、第三開關管K3、第四開關管K4以及第五開關管K5是絕緣柵雙極型晶體管。
[0045]輸出隔離變壓器TRANS用于對輸入的交流電壓進行隔離變壓。在線式工頻不間斷電源通過輸出隔離變壓器TRANS實現(xiàn)了輸出單元和輸入單元的有效隔離。
[0046]以上所述僅為本實用新型的實施例，并非因此限制本實用新型的專利范圍，凡是利用本實用新型說明書附圖內(nèi)容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的【技術領域】，均同理包括在本實用新型的專利保護范圍內(nèi)。
【權利要求】
1.一種在線式工頻不間斷電源，其特征在于，包括:市電輸入單元、光伏電能輸入單元、風力發(fā)電電能輸入單元、蓄電池單元以及逆變器，其中， 市電輸入單元用于將輸入的交流市電轉換為直流電并傳輸?shù)剿瞿孀兤鳎? 光伏電能輸入單元用于將光伏陣列輸入的直流電經(jīng)變換后傳輸?shù)剿瞿孀兤鳎? 風力發(fā)電電能輸入單元用于將風力發(fā)電產(chǎn)生的交流電經(jīng)過整流和變換后傳輸?shù)剿瞿孀兤鳎? 逆變器用于將接收到的直流電轉換為交流電并提供給負載； 蓄電池單元用于在提供給負載的電能有盈余時將盈余的電能進行存儲，并在所述市電輸入單元、光伏電能輸入單元和風力發(fā)電電能輸入單元中至少一個有異常時為所述負載提供電能。
2.根據(jù)權利要求1所述的在線式工頻不間斷電源，其特征在于，所述市電輸入單元包括: 市電輸入端， 用于輸入交流市電； 市電整流器，與所述市電輸入端連接，用于將從所述市電輸入端輸入的交流市電整流為直流電。
3.根據(jù)權利要求1所述的在線式工頻不間斷電源，其特征在于，所述光伏電能輸入單元包括: 光伏電能輸入端，用于輸入光伏陣列產(chǎn)生的直流電； 第一降壓BUCK變換電路，與所述光伏電能輸入端連接，用于對輸入的光伏陣列產(chǎn)生的直流電進行降壓直流-直流變換。
4.根據(jù)權利要求1所述的在線式工頻不間斷電源，其特征在于，所述風力發(fā)電電能輸入單元包括: 風力電能輸入端，用于輸入風力發(fā)電機產(chǎn)生的電能； 整流電路，與所述風力電能輸入端連接，用于對從所述風力電能輸入端輸入的交流電能進行整流； 第二降壓BUCK變換電路，與所述整流電路連接，用于對整流后的直流電進行降壓直流-直流變換。
5.根據(jù)權利要求1所述的在線式工頻不間斷電源，其特征在于，所述蓄電池單元包括: 充電控制器，用于根據(jù)市電輸入單元、光伏電能輸入單元、風力發(fā)電電能輸入單元的工作情況控制是否對蓄電池充電； 蓄電池，與所述充電控制器連接，用于在所述充電控制器的控制下將電能存儲，或者將存儲的電能輸出。
6.根據(jù)權利要求1所述的在線式工頻不間斷電源，其特征在于，所述在線式工頻不間斷電源還包括輸出隔離變壓器，所述輸出隔離變壓器與所述逆變器連接，用于對逆變器產(chǎn)生的交流電進行隔離變壓后輸出至負載。
7.根據(jù)權利要求1所述的在線式工頻不間斷電源，其特征在于，所述在線式工頻不間斷電源還包括功率因數(shù)校正電路，所述功率因數(shù)校正電路與市電輸入單元、光伏電能輸入單元、風力發(fā)電電能輸入單元以及蓄電池單元連接，用于對由市電整流器、光伏電能輸入單元、風力發(fā)電電能輸入單元以及蓄電池單元輸入的直流電進行功率因數(shù)校正。
8.根據(jù)權利要求7所述的在線式工頻不間斷電源，其特征在于，所述功率因數(shù)校正電路是升壓BOOST型功率因數(shù)校正電路。
9.根據(jù)權利要求1所述的在線式工頻不間斷電源，其特征在于，還包括: 維修旁路，用于在對所述在線式工頻不間斷電源進行維修時為負載提供電源； 靜態(tài)旁路，用 于在所述在線式工頻不間斷電源出現(xiàn)故障時為負載提供電源。
【文檔編號】H02J7/35GK203674793SQ201420014707
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年1月9日 優(yōu)先權日:2014年1月9日
【發(fā)明者】賈芳 申請人:廣東易事特電源股份有限公司