一种在线式不间断电源制造技术

本实用新型专利技术公开了一种在计算机等电子设备中广泛应用的新型、高效在线式不间断电源。采用了在同相控制器电路控制下，市电正弦波与逆变电压正弦波同相叠加的技术方案。这在不间断电源中，是一全新设计思路。为保证无市电时，蓄电池组直流电压与市电正弦波电压串联叠加的需要，增加了一个可将蓄电池直流电压整形为正弦沿梯形波的电路。本实用新型专利技术集后备式与在线式不间断电源的优点于一身：转换效率高，结构简单，供电质量好；稳压、稳频、无切换时间。（*该技术在2005年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种电源，特别是在计算机等电子设备中广泛使用的不间断电源。目前的现有技术中，传统的不间断电源工作方式有两种在线式和后备式。在线式不间断电源传统的工作模式为市电经整流、滤波、降压后，转化为可供蓄电池充电以及逆变器使用的直流电，然后逆变器再将该直流电转换为逆变交流电。这一工作方式行业里称为交流-直流-交流的两步工作方式。在线式不间断电源由于总是由逆变器对设备供电，这样就避免了市电电网带来的电压波动对电子设备所产生的干扰和影响，能作到稳压、稳颇供电。而就转换效率而言，由于其输出必须全部由逆变变压器提供，通过两次变换，致使市电的利用率很低，转换效率仅达60％左右，其余能量转换成热能消耗掉。更令人难以接受的是传统的在线式不间断电源设备构造复杂。而后备式不同断电源的逆变器总是处于后备状态，只有当无市电时，逆变器才开始工作。后备式不同断电源无论从运行效率、价格、体积都优于在线式不间断电源。但是，由于当有交流市电供给时，市电直接送入设备，就会把电网干扰带给设备；当无市电时，后备式不同断电源由市电供电状态转换到逆变供电工作状态，而存在切换时间，所以供电质量明显不如在线式的。本技术要解决的任务是提供一种在线式不同断电源，它能将后备式电源与在线式电源的优点集于一身。使行业里一直致力解决的争取转换时无切换时间、输出正弦波形、节能高效三大问题同时得到园满实现。为解决上述任务，本技术采用的解决方案是在严格使市电与逆变电压同频、同相的前提下，本专利技术人采用了使市电正弦波与逆变电压正弦波串联同相叠加的构想，这一构想使得在有市电正常供给时，逆变器只起一个对市电不足的瞬时补偿作用。从而使市电一步转化为高效的、可直接供设备使用的、无任何间断时间的正弦波交流输出。为此，专门设计了一个市电-蓄电池供电电路模块来实现这一构想。在以往的不间断电源中，逆变器的输出直接与蓄电池组串接，使蓄电池组的电压作为输出电压的一部分，送至交流还原电路。而新设计的市电-蓄电池供电电路模块将市电经整流全桥输出的单向正弦脉动波与蓄电池电压相并联，并联的实现受一同相控制器电路控制。当市电正常供给时，同相控制器电路自动改变逆变基准正弦波的颇率，使之与市电取得同频同相，这样市电的电压便可直接与逆变电压相叠加，然后送给交流还原电路，经还原后输出一与市电同频同相的正弦波。当市电降低时，电源中的逆变稳压电路实时跟踪并补足波形。当无市电时，逆变稳压电路金部逆变蓄电池的直流电压。为保证输出波形为正弦波，应将与逆变器输出相叠加的蓄电池组直流电压整形为正弦沿梯形波，以适应与市电正弦波串联叠加的需要。为此，如何“削”蓄电池组直流电压为正弦沿梯形波就成为本技术区别于传统的不间断电源的另一技术特征。正弦波梯形沿的形成是由一线性模拟电路完成的。为加强正弦沿梯形波对应峰顶处的负载能力，增加了一个峰顶强推动开关电路。由于在上述解决方案中采用了在同相控制器电路控制下，市电正弦波与逆变正弦波串联同相叠加的技术方案，实时决定逆变器是否逆变，做到了充分利用市电能量，提高效率的目的。本技术对市电转换效率高达90％以上，而且成本降低、体积缩小、结构简单。供电质量好，稳压、稳频、无切换时间。以下结合附图和具体实施方式对本技术作进一步详细说明。附图说明图1是本技术的基本构想市电-蓄电池供电电路模块原理示意图；图2是实施图1构想的一种在线式不间断电源的原理框图3是同相控制器电路原理框图；图4是图3所示同相控制器关键部位电路原理图；图5是蓄电池直流电压正弦沿梯形波整形电路原理框图；图6是图5所示原理框图的实际电路原理图；图7是本技术另一个实施方式的电路原理图；在图1所描述的这种在线式不间断电源的基本构想市电-蓄电池供电电路模块原理示意图中，包括一个市电输入端受一同相控制器电路控制的桥式整流电路B1，一个二极管D1、一个蓄电池组BAT、一个滤波电容C1。二极管D1的负极与蓄电池组BAT的正极串联相接，二极管D1的负极与蓄电池组BAT的负极和B1的输出端、电容C1并联。市电经过桥式整流电路输出的脉动波与蓄电池组电压相并联，其并联的实现是受同相控制器电路控制的。当市电供给时，同相控制器自动改变基准正弦波的频率使之与市电同频同相。这样，经整流后的脉动波送入叠加点A，市电电压便可直接与逆变电压叠加。然后送给后续的交流还原电路，输出一与市电同频同相的正弦波。当市电降低时，电源中的逆变稳压电路实时跟踪并补足波形。当无市电时，逆变稳压电路全部逆变蓄电池的直流电压。为保证输出波形为正弦波，应将与逆变器输出相叠加的蓄电池组直流电压整形为正弦沿梯形波，以适应与市电正弦波串联叠加的需要。在图2的在线式不间断电源原理框图中，为保证图1所阐述的技术方案的实施，由主要包括市电限压电路、同相控制器电路、市电-蓄电池供电电路模块、基准波发生器电路、逆变稳压电路、逆变调制器电路、正弦沿梯形波整形电路及交流还原电路组成本在线式不间断电源。其中保证市电电压与逆变电压同颇同相叠加的是同相控制器电路；将蓄电池组直流电压整形为正弦沿梯形波，以便与逆变电压相叠加的是正弦沿梯形波整形电路。这两部分电路是实现本方案的关键部分。在图3所示的同相控制器原理框图中，有一个50HZ基准方波发生器，它受一变频器、一锁相器控制；当市电供给电源时，市电与基准方波的初相位是随机的。如果等待它们自然寻找同相，往往很难实现。这时，变频器工作，变频器使方波发生器产生一不足0.8HZ的频偏，这样，市电电压与逆变电压的相位开始错动，当逆变电压与交流市电电压实现同相时，被市电相位采样器采集的体现市电正弦波每一周期起点的过零信号S3就会落入一基准门控信号发生器产生的门控信号S2门内。同相门控器向锁相器发出锁相信号，锁相器开始工作。锁相器首先使变颇器停止工作，随后，在每个交流市电周期的起点，向基准方波发生器发出起点复位信号。这样，基准方波发生器将产生一与市电同频同相的基准方波S1。再经50HZ带通滤波后将得到一与市电同频同相的基准正弦波。在这一控制电路中，其要点为基准方波发生器输出的基准方波S1的下跳沿应处在基准门控信号发生器所发门控信号S2的中间，这样对市电频率的正、负误差都会有很强的适应性。实践表明S2的宽度为周期为最佳选择。S2太小，控制可靠性差；S2太大，容易引进干扰，产生误复位。例如，市电突然停供时，产生的随机过零脉冲，如果没有宽度适当的门控信号S2的控制，很容易干扰方波发生器的正常工作。图4是按上述电路原理利用现有技术设计而成的产生S2门控信号的具体电路。它包括一个具有输出端7、输出端13的74LS191；该电路还包括一个具有输入端A、B、输出端Q的单稳电路74LS123。它们的联接关系是74LS191的13脚接74LS123的输入端A。该电路是这样工作的74LS191的13脚在一个周期开始前的处，会发出一负脉冲信号，本电路抓住这一特点，用其脉冲的下跳沿触发74LS123的单稳电路，从而得到一脉宽为周期的正脉冲序列S2，在74LS191的7脚输出50HZ方波脉冲序列S1。图5、图6所描述的原理框图和电路原理图表明蓄电池组直流电压正弦波整形电路是由一梯形波线性模拟电路和一峰顶强推动电路组成。作用是“削”蓄电池组直流电压为正弦沿梯本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在线式不间断电源，主要由市电限压电路、同相控制器电路、市电－蓄电池供电电路模块、基准波发生器电路、逆变器稳压电路、逆变调制器电路、正弦沿梯形波整形电路及交流还原电路组成，其特征在于：［Ａ］、所述的市电－蓄电池供电电路模块包括一个市电 输入端受一同相控制器电路控制的桥式整流电路Ｂ１、二极管Ｄ１、蓄电池组ＢＡＴ、滤波电容Ｃ１；二极管Ｄ１的正极与蓄电池组ＢＡＴ的正极串联相接，二极管Ｄ１的负极、蓄电池组ＢＡＴ的负极分别联接桥式整流器的两个输出端、与Ｃ１并联，当市电供给时，同相控制器自动改变基准正弦波的频率使之与市电同频同相市电电压正弦波与逆变电压正弦波同相叠加；［Ｂ］、所述的同相控制器电路，包括一个具有输出端７、输出端１３的７４ＬＳ１９１，还包括一个具有输入端Ａ、Ｂ，输出端Ｑ的单稳电路７４ＬＳ１２３，它们之间 的主要联接关系是：７４ＬＳ１９１的１３脚接７４ＬＳ１２３的输入端Ａ，７４ＬＳ１９１４的１３脚在一个周期开始前的处，发出负脉冲信号，本电路用该负脉冲的下跳沿触发７４ＬＳ１２３单稳电路，可在７４ＬＳ１２３的Ｑ端得到一脉宽为周期的正弦脉冲序列Ｓ２，７４ＬＳ１９１的７脚输出５０ＨＺ方波脉冲Ｓ１；［Ｃ］、所述的正弦沿梯形波整形电路由梯形波线性模拟电路和峰顶强推动电路组成，梯形波线性模拟电路主要由基准正弦波桥式整流电路Ｂ２、变压器ＢＴ１晶体管ＢＧ２、ＢＧ３、及复合晶体管ＢＧ４、附加电 源ＶＢ组成，它们的主要联接关系是：由同频同相电路得到的基准正弦波输入至变压器ＢＴ１初级，ＢＴ１次级接到基准正弦波桥式整流器Ｂ２的输入端，桥式整流输出的负端通过可调电阻ＲＷ接晶体管ＢＧ２的基极、正端接比较器Ｌ的正端，附加电源ＶＢ通过ＢＧ２的集电极电阻接ＢＧ２的集电极，ＢＧ２的集电极接ＢＧ３的基极，ＢＧ３的发射极接复合管ＢＧ４的基极，ＢＧ３与ＢＧ４集电极并接在一起，接到蓄电池组的正极，在复合管ＢＧ４的发射极得到“削”波输出；峰顶强推动开关电路主要包括比较器Ｌ、晶体管ＢＧ６、光电耦合放大器ＯＰＴ和晶体管ＢＧ５，它们之间主要的联接关系是：蓄电池电压经电阻Ｒ２与Ｒ１分压的分压点接比较器Ｌ的负端，比较器的正端接桥式整流器的正端，比较器的输出接ＢＧ６的基极，一正电源Ｖ↓［６］接光电耦合放大器ＯＰＴ的二极管端正极，二极管负端通过电阻Ｒ３接晶体管ＢＧ６集电极，光电耦放大器ＯＰＴ的输出通过电阻Ｒ４接晶体管ＢＧ５的基极，ＢＧ５的发射极接线性模拟电路复合晶体...

【技术特征摘要】
1.一种在线式不间断电源，主要由市电限压电路、同相控制器电路、市电-蓄电池供电电路模块、基准波发生器电路、逆变器稳压电路、逆变调制器电路、正弦沿梯形波整形电路及交流还原电路组成，其特征在于[A]、所述的市电-蓄电池供电电路模块包括一个市电输入端受一同相控制器电路控制的桥式整流电路B1、二极管D1、蓄电池组BAT、滤波电容C1；二极管D1的正极与蓄电池组BAT的正极串联相接，二极管D1的负极、蓄电池组BAT的负极分别联接桥式整流器的两个输出端、与C1并联，当市电供给时，同相控制器自动改变基准正弦波的频率使之与市电同频同相，市电电压正弦波与逆变电压正弦波同相叠加；[B]、所述的同相控制器电路包括一个具有输出端7、输出端13的74LS191，还包括一个具有输入端A、B，输出端Q的单稳电路74LS123，它们之同的主要联接关系是74LS191的13脚接74LS123的输入端A，74LS191的13脚在一个周期开始前的处，发出负脉冲信号，本电路用该负脉冲的下跳沿触发74LS123单稳电路，可在74LS123的Q端得到一脉宽为周期的正弦脉冲序列S2，74LS191的7脚输出50HZ方波脉冲S1；[C]、所述的正弦沿梯形波整形电路由梯形波线性模拟电路和峰顶强推动电路组成，梯形波线性模拟电路主要由基准正弦波桥式整流电路B2、变压器BT1晶体管BG2、BG3、及复合晶体管BG4、附加电源VB组成，它们的主要联接关系是由同频同相电路得到的基准正弦波输入至变压器BT1初级，BT1次级接到基准正弦波桥式整流器B2的输入端，桥式整流输出的负端通过可调电阻RW接晶体管BG2的基极，正端接比较器L的正端，附加电源VB通过BG2的集电极电阻接BG2的集电极，BG2的集电极接BG3的基极，BG3的发射极接复合管BG4的基极，BG3与BG4集电极并接在一起，接到蓄电池组的正极，在复合管BG4的发射极得到“削”波输出；峰顶强推动开关电路主要包括比较器L、晶体管BG6、光电耦合放大器OPT和晶体管BG5，它们之间主要的联接关系是蓄电池电压经电阻R2与R1分压的分压点接比较器L的负端，比较器的正端接...

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