直流不间断电源制造技术

一种直流不间断电源，由充电控制器和蓄电池组成。本发明专利技术没有任何中间变换环节，整机效率１００％，网侧功率因数为１，总谐波畸变ＴＨＤ为零。蓄电池的充电过程分三个阶段，每个阶段的充电时间由充电控制器根据蓄电池放电情况决定，最后阶段的充电器由线性稳压电源组成。由于充电电压高，管压降相对很低，更由于其充电时间短，所需功率小，所以充电效率比采用开关电源高。本发明专利技术成本低，效率高，结构简单，生产容易，使用可靠，对网侧无干扰。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种直流不间断电源。传统UPS无论市电有没有，提供给用户设备的总是220V的交流电压，就算有市电，还是要把市电通过AC-DC变换变成直流，然后通过DC-AC变换变成交流，再提供给用户设备；市电没有的时候，蓄电池的直流电压通过DC-DC变换升压，再通过DC-AC变换变成交流，提供给用户设备。市电和蓄电池的电压都必须通过再次变换，才到达用户设备，效率低，电能损失大。由于中间环节多，必然造成故障率高，给整个系统的安全性和可可靠性引入了潜在的和现实的威胁。近期专利技术的无逆变器不间断电源、无功耗不间断电源、绿色不间断电源、内置式微机不间断电源、交直流不间断电源、IT专用不间断电源、升压式内置交直流不间断电源、无UPS不间断电源等各种取代传统交流UPS的直流不间断电源，都对用户设备实行直流供电，减少了中间变换环节，特别是交直流不间断电源和无UPS不间断电源，完全没有中间环节的功率变换，既安全可靠，效率又高，同时对网侧无干扰，不但使用寿命大大提高，而且可达到在寿命期内无故障，因此，上述各款DC-UPS堪称绿色环保电源。上述各类取代传统UPS的直流不间断电源DC-UPS，其共同设计思想是由于用户设备中开关稳压电源已经完全取代线性稳压电源，对本来必须交流供电的用户设备可以实行直流供电，无论用什么方法，也无论是交流还是直流，只要能保证用户设备供电不间断，那就是UPS，由于DC-UPS的电路结构已经变得如此简单，以致于只剩下静态开关、蓄电池及其充电控制器。因此，蓄电池就成为系统安全、稳定、可靠的关键。可惜的是，上述各类DC-UPS的充电控制器都是沿用传统UPS的充电方法，有的甚至直接挂接在整流器的输出端，虽然能充电，但蓄电池的寿命、容量、备用时间都大受影响。本来在传统UPS中最不引人注意，被认为是最安全、最可靠的蓄电池，与DC-UPS的高可靠，长寿命相比，却变得如此不相适应，以致于成为影响系统安全、稳定、可靠的主要原因。蓄电池使用寿命的一种计算方法是以浮充的时间来计算，大约5年左右，如附图说明图1所示。传统UPS一般都采用这种充电方式。5年左右的浮充寿命，与传统UPS的高故障率相比，显得实在太长，但与DC-UPS的高稳定、高可靠相比，却显得实在太短，因此，DC-UPS不能再采用这种充电方式。蓄电池使用寿命的另一种计算方法是以充放电循环次数来计算，大约300次以内(100％放电深度)，600次以内(50％放电深度)或1200次以内(30％放电深度)，如图2所示。由于电力系统不断完善，供电质量明显提高，一年之内难得仃几回，就按12次计算；每次仃电时间有长有短，以50％的放电深度计算，600次的使用寿命，蓄电池就可以有50年的使用寿命，DC-UPS只有采用这种充电方式，才有可能确保寿命期内无故障。传统UPS以及DC-UPS都采用恒压充电或恒流充电，充电控制器必须采用全功率DC/DC变换器，开关电源的效率虽然很高，但其成本也很高，高成本抵消了高效率，实际上并无优越性可言。本专利技术的目的旨在推出一种高效、长寿，且寿命期内无故障的直流不间断电源DC-UPS。本专利技术的目的是以下述方案实现的有市电时采用交流供电，无市电时采用直流供电，市电和蓄电池电压的转换采用静态开关；充电控制器采用线性稳压电源，蓄电池采用循环充电方式。当蓄电池充满以后，与充电控制器隔离，不再进行浮充。在设定的时间间隔内，如果有市电仃电时机，则自动进行一次充放电循环；如果市电仃电的时间间隔大于设定的时间间隔，则进行一次强制性深度较浅充放电循环。由于采取了以上方案，本专利技术具有如下特点1.整机效率高，可达100％。2.对网侧无影响，功率因数为1而THD为零。3.整机寿命高，可达50年。4.安全可靠，寿命期内无故障。5.以最佳方式对蓄电池充电，有效地提高蓄电池的容量和寿命。图1显示了蓄电池浮充使用寿命。图2显示了蓄电池循环时间与放电深度的关系。图3显示了蓄电池搁置寿命与存贮温度的关系。图4是充电控制器的主电路原理图。图5是充电控制器的控制电路原理图。图6和图7是充电控制器的检测电路原理图。图8是状态变量的译码电路。图1和图2前已提及，图3显示了在一定温度下蓄电池的搁置寿命，可以据此决定上述蓄电池两次循环充电的时间间隔。图中可以看到，要想在搁置后蓄电池的容量能够剩下90％，在40℃时是一个月，在30℃时是一个半月，在25℃时是四个月。一般机房温度为25℃，这就意味着，当蓄电池充满电，搁置四个月以后，其容量还剩90％。为了保证蓄电池的容量剩得更多，取循环充电的时间间隔为一个月。即在一个月的时间内，如果市电不仃电的话，蓄电池就来一次强制性的充放电循环过程，其放电深度可控制在30％以内。直流不间断电源仅由充电控制器和蓄电池组成，蓄电池充电分三个阶段，第一阶段的充电电压是整流后的脉动电压，第二阶段的充电电压是整流滤波后的直流电压，第三阶段的充电电压是线性稳压电源提供的恒定直流电压。当市电和整机正常时，VIH、VIL、VOH、AOH、EL、ELL、VNOK、THRM均为零，双向可控硅SCR1导通，市电直接进入用户设备，当市电仃电时，VIL为1，使得触发信号SCR1为低，可控硅SCR1关断，同时SCR2导通，蓄电池直流电压进入用户设备，市电恢复正常时，当检测信号VNOK为低时，市电瞬时值已经达到容许值250V以上时，SCR1导通，当市电瞬时值继续上升到大于蓄电池端电压时，SCR2因阴极电位高于阳极电位而关断。当市电过高或过低时，与市电仃电时的情况相同。如果蓄电池因仃电时间太长，放电深度达到设定值时，SCR2关断。继电器的驱动电路、可控硅的驱动和关断电路均属现有技术，无须赘述。充电控制器的主电路由工频变压器TS1、线性稳压电源VReg、双向可控硅SCR1、可控硅SCR2、SCR3、继电器RL1、RL2、RL3、蓄电池E1等组成；TS1的输入一端接市电火线，另一端通过RL3接市电零线，TS1的输出一端接市电火线，另一端接二极管D1的正极，D1的负极接Vreg的输入端和电阻R2；Vreg的输出端通过电阻R1接自己的公共端和可控硅SCR3的阳极，SCR3的阴极接E1的正极和SCR2的阳极；SCR2的阴极接SCR1的T2；市电的零线接E1的负极，E1的负极通过电阻R3接输出的零线或负极；电阻R2的另一端接继电器RL1和RL2，RL1的另一端接E1的正极，RL2的另一端接电容C1的正极，C1的负极接E1的负极；热敏电阻RT1固定在散热器上，一端接R48，另一端接W25。当蓄电池刚放完电的时候，其端电压很低，充电电压也必须低一点，否则，充电电流太大，对蓄电池有损害，这时，继电器RL1吸合，RL2、RL3断开，脉动电流对蓄电池充电，由于其电压平均值相当于市电的有效值，充流电流小，正好满足蓄电池刚放完电时的条件。当蓄电池端电压逐渐升高时，充电电流逐渐减小，当检测电路感知充电电流小到设定值时，继电器RL2吸合，将电容C1接入电路，由于C1的作用，充电电压平均值接近市电电压的幅值，尽管蓄电池端电压已经充到一定程度，仍然能够保证有足够大的充电电流。随着充蓄电池端电压的升高，充电电流又逐渐减小，当检测电路感知充电电流小到设定值时，继电器RL3吸合，同时，SCR3导通，RL1断开。由于RL本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种直流不间断电源，其特征在于：整机由充电控制器和蓄电池组成，蓄电池充电分三个阶段，第一阶段的充电电压是整流后的脉动电压，第二阶段的充电电压是整流滤波后的直流电压，第三阶段的充电电压是线性稳压电源提供的恒定直流电压。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种直流不间断电源，其特征在于整机由充电控制器和蓄电池组成，蓄电池充电分三个阶段，第一阶段的充电电压是整流后的脉动电压，第二阶段的充电电压是整流滤波后的直流电压，第三阶段的充电电压是线性稳压电源提供的恒定直流电压。2.根据权利要求1所述的电源，其特征在于充电控制器的主电路由工频变压器TS1、线性稳压电源VReg、双向可控硅SCR1、可控硅SCR2、SCR3、继电器RL1、RL2、RL3、蓄电池E1等组成；TS1的输入一端接市电火线，另一端通过RL3接市电零线，TS1的输出一端接市电火线，另一端接二极管D1的正极，D1的负极接Vreg的输入端和电阻R2；Vreg的输出端通过电阻R1接自己的公共端和可控硅SCR3的阳极，SCR3的阴极接E1的正极和SCR2的阳极；SCR2的阴极接SCR1的T2；市电的零线接E1的负极，E1的负极通过电阻R3接输出的零线或负极；电阻R2的另一端接继电器RL1和RL2，RL1的另一端接E1的正极，RL2的另一端接电容C1的正极，C1的负极接E1的负极；热敏电阻RT1固定在散热器上，一端接R48，另一端接W25。3.根据权利要求1所述的电源，其特征在于充电控制器的检测电路由十个结构相同的电路单元组成，第一个电路单元由光电耦合器件OPT1、三极管Q1、时基电路U9等组成，OPT1发光管的阳极通过电阻R8接检测信号+VT，其阴极通过电位器W1接检测信号-VT，OPT1三极管的集电极接+17V，其发射极通过电阻R7接地，同时接Q1的基极；Q1的集电极接+17V，其发射极通过电阻R6接地，同时通过电阻R9、R1O分别接U9-2、U9-6；U9-1接地，U9-5通过电容C4接地，U9-2、U9-6分别通过电位器W3、W2接地，U9-4、U9-8接+5V，U9-3接输出信号VIH；其余九个电路单元分别接检测信号+VT、+VT、+VO、+AO、+E1、+E1、+E1、+CHL、+TMH，接输出信号VOK、VIL、VOH、AOH、EL、E...

【专利技术属性】
技术研发人员：郁百超，
申请(专利权)人：郁百超，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]