不间断电源装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种大功率不间断电源装置。该电源装置的逆变器的主逆变升压变压器采用磁性变压器，升压后的信号经整流滤波器处理，与蓄电池直流模拟量叠加，作为解调器的总输入脉冲。逆变器的驱动电路采用磁性变压器作降压耦合处理，并增设一个反偏电路。经上述改进后，不间断电源装置体积小、重量轻、抗干扰和过载性能明显改善，在无市电时能保证多台微机带彩显连续启动。（*该技术在2000年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种大功率不间断电源装置。不间断电源装置(UPS)是计算机的常规电源装置，目前国内外高效率高水平的不间断电源多采用脉宽调制逆变技术，即直流输入完全经过脉宽调制的大功率变压器转换为调脉宽的高频电量，再经滤波解调，得到市电输出。美国山特公司的UPS－1000VA就属于这类电源。这类不间断电源由于受脉宽调制原理以及变压器过载能力的限制，当脉宽调制极限或变压器进入磁饱和后，电源的输出能力明显变差，即电源的过载能力较低。此外，这类不间断电源的逆变驱动级一般采用直接耦合方式，电路的抗干扰性能差，前级的故障还会直接导致大功率推动后级的损坏。最后这类电源和逆变效率尚有潜可挖。本技术的目的在于公开一种过载能力强，性能稳定，逆变效率高的大功率不间断电源装置。不间断电源主要包括交流稳压器，充电器，蓄电池组，自动切换器和逆变器等部分，逆变器是一个关键部件。本技术的任务是通过采用一种新结构的逆变器而实现的。该逆变器的主逆变变压器使用磁性变压器，其输出级经整流器和滤波器后与蓄电池串接，再至调解器，所述解调器的解调推动信号发生器是正弦沿梯形波信号发生器；该逆变器的驱动电路中设置了一个降压磁性变压器作为驱动级的隔离装置，其初级接推动级开关管回路，其次级接大功率逆变开关管的推动电路；降压磁性变压器的中腿气隙量控制在1±0.2mm。采用体积小，重量轻，高频特性好的磁性变压器是本电源逆变器的一个主要特点。其中作为主逆变电路的磁性变压器以及与之相接的整流器和滤波器，仅提供输出电能的一部分，即正弦式脉宽调制输出电压，该输出部分与蓄电池直接提供的直流电压模拟输出部分串接叠加，形成解调器的总输入电压。本电路中脉宽调制输出部分效率可达80％左右，而直流模拟输出量由于所处的波形位置在高效区，当该部分能量占总能量25％－30％时，效率为95％左右，两部分合成之后，总效率仍可达86％以上。经上述处理后逆变器提高了效率，减轻了主逆变变压器的工作负载，同时由于蓄电池提供的直流模拟输出部分具有较硬的过载特性，使逆变器的过载能力有明显提高。这一点特别适用微机彩显启动时对电源短期过载的需要。叠加后脉冲波若用正弦波解调，输出波失真度大，改用梯形波解调后仍能获得波形良好的正弦波输出。另一磁性变压器在驱动电路中起降压和高效率耦合作用，它把推动开关管电路与推动电路隔离，从而还能提高驱动级的安全性，即使当推动开关管短路损坏，也不会导致大功率逆变开关管的损坏，这种连锁式损坏的情况是直接耦合系统经常发生的。此外，该磁性变压器的气隙量控制对驱动级脉宽开关输出信号的波形还能起整形作用。气隙过小，下跳沿波形变宽，使电路对脉宽的控制能力变差；气隙过大，负波的回升会出现过份的振荡，可能导致大功率逆变开关管的误动作。合适的气隙量可使输出波形优于输入波形，提高了电路的脉宽控制能力。磁性变压器采用罐体M型或方体E型，前者较后者有更小的磁漏。主逆变磁性变压器的线圈绕组除采用初、次级方式外，还可采用自耦方式，使主逆变级耦合具有更高的效率。为提高与降压磁性变压器次级相连的推动回路工作可靠性，在该电路中还设有一个反馈电路，使大功率逆变开关管的发射级电位处于推动电路输出波的中电位以上，即推动电路输出波的零电位产生一个正向位移，这样使负波回升后出现的振荡和其它干扰成份淹没在零电平以下，保证了开关管截止的可靠性。对于高频脉冲调制方式，反偏电路的设置还能提高开关管对窄脉宽波的截止响应水平。经上述改造后，不间断电源装体积积小，重量减轻，功率大而逆变效率提高，波型失真、抗干扰及过载能力等技术性能得到明显改善。一台功率为1000VA的新型UPS电源，效率高出市售商品4－8百分点，无市电时能连续启动6－8套IBM(带彩显)微机系统，比同类产品高出2－3倍。以下结合附图和实施例，对本技术作具体说明。附图说明图1是UPS电源整机框图。图2是逆变器结构框图。图3是罐形磁性变压器结构示意图。图4、5是两个逆变器线路图。图1是UPS电源整机基本框图。图中双线条部分是该电源在无市电状态的工作状况。蓄电池电压Vcc供工作电源和逆变器使用，工作电源的稳压输出Vab为该控制器提供高品质内部工作电源。图2是图1中逆变器部件的结构框图。基准波发生器提供的50Hz正弦波S1、一路输入调制器，转为100Hz脉冲波，作为高频脉宽调制信号，另一路输入梯形波发生器，产生50Hz梯形波S4，作为解调器推动信号。调制器输出几十KHz高频脉冲载波信号S2控制推动级开关管BG1，该开关管与磁性变压器B1的初级形成回路，经变压器B1耦合后输入至推动电路，输出驱动信号S5，推动大功率逆变开关管BG2。S5对S2信号进行了隔离，整形和放大处理，使驱动电路工作稳定可靠，抗干扰能力强。主逆变器磁性变压器B2升压后，输出的大功率高频脉宽调制波经整流滤波器加工后与蓄电瓶E的电压Vcc叠加，形成100Hz叠加脉冲S3，一路反馈至调制器，形成脉宽闭环调制；一路输入解调器，在梯形波S4的控制下，输出波形良好的220V、50Hz正弦波S6。图3中罐形磁性变压器芯(1)外形呈圆柱体，截面为双M型，(2)为线圈绕组，(3)为中腿气隙，(4)为安装孔。这种变压器高频特性好，体积小，重量轻。图4是图2的一个实施例，50Hz、S1基准信号经桥式整流器DZ，变换为100Hz基准脉冲信号，输入调制器，与反馈信号S3经过比较和误差放大，再转化为脉宽的变化，该电路的工作电压A、B端取自UPS工作电源。降压磁性变压器B1次级线圈L1与开关管BG2回路中串接一电解电容C，对BG2形成反偏作用，副次级线圈L2可维持电容C的充电电压。主逆变磁性变压器B2线圈也可采用自耦式，如图5所示。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种不同断电源装置，包括交流稳压器、充电器、蓄电池组、自动切换器和逆变器，逆变器采用脉宽调制方式，其特征是：（Ａ）所述逆变器的主逆变变压器是磁性变压器；（Ｂ－１）主逆变升压输出端经整流、滤波级后与蓄电池串接，再与解调器输入端连接，（ Ｂ－２）所述解调器的解调信号发生器是正弦沿梯形波发生器，（Ｃ－１）所述逆变器的驱动级中设置降压磁性变压器，其初级接推动级开关管回路，次级接大功率逆变开关管推动回路，（Ｃ－２）所述降压磁性变压器的中腿气隙量为１±０．２ｍｍ。

【技术特征摘要】
1.一种不同断电源装置，包括交流稳压器、充电器、蓄电池组、自动切换器和逆变器，逆变器采用脉宽调制方式，其特征是(A)所述逆变器的主逆变变压器是磁性变压器；(B-1)主逆变升压输出端经整流、滤波级后与蓄电池串接，再与解调器输入端连接，(B-2)所述解调器的解调信号发生器是正弦沿梯形波发生器，(C-1)所述逆变器的驱动级中设置降压磁性变压器，其初级接推动级开关管回路，次级接大功率逆变开关管...

【专利技术属性】
技术研发人员：李怀生，张长虹，
申请(专利权)人：河北建筑工程学院，
类型：实用新型
国别省市：13[中国|河北]