本发明专利技术是一种高功率因数直流电源，依此为基础构建的不间断电源可实现电池电压反馈式升压输出：交流市电首先经工频变压器变换为幅值合适的交流，再经单相APFC电路变换为直流输送到直流母线，负载从直流母线处取电，蓄电池模拟静置控制电路与蓄电池串联后并接入直流母线，单相APFC主电路由单相整流电路和带有功率因数校正控制电路的Boost升压电路串联而成，在蓄电池和Boost升压电路输入端之间设置有蓄电池反馈放电回路。本发明专利技术同时提供了一种名为模拟静置法的蓄电池质量判定方法，并将其物化为电源的内部功能电路，综和应用本发明专利技术提供的维护电路，可以对处于在线使用状态下的蓄电池质量做出即时、准确的判定。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种将交流变换成直流的直流电源。
技术介绍
信息网络时代，信息设备对电能质量提出了更高的要求，国际电工委 员会在1988年对谐波标准IEC555-2进行了修正，制定了 IEC1000-3-2标准。随着电力电 子技术的发展，将交流变换成直流的整流型直流电源已成为电能应用的基础，此类电源必 须满足谐波标准，有源功率因数校正(APFC)技术是抑制谐波、提高市电电网功率因数的有 效方法，但应用于大功率场合的三相APFC电路控制复杂，导致用户采购、维护成本高昂。
技术实现思路
本专利技术的任务是提供一种控制简单的高功率因数直流电源。一种直流电源正弦变化的交流市电首先经工频变压器变换为幅值合适的交流 电，再经单相有源功率因数校正(APFC)电路变换为平滑的直流电输送到直流母线，直流负 载从直流母线处取电。所述单相APFC电路，在计算机电源等场合获得广泛应用，能使功率因数接近1， THD低，由单相整流电路和带有功率因数校正控制电路的Boost升压电路串联而成，单相整 流电路首先将变压器输出的单相交流电整流形成脉动直流电，Boost升压电路在功率因数 控制器的控制下，再将脉动直流电变换为平滑的直流电输送到直流母线。所述工频变压器，将交流市电幅值变换为系统要求的幅值，对于采用悬浮方式输 出的直流系统，悬浮在工频变压器处实现，对于采用三相交流输入的直流电源，内部不采用 三相APFC电路，而是在三相工频变压器的输出各相上均配置单相APFC电路，三相工频变 压器输出绕组结构须允许各相上的APFC电路直流负极相互短接，并且短接不能改变单相 APFC电路的工作状态，仍然能使功率因数接近1、THD低，最终使各相APFC电路形成的直流 可合并成一个总的直流电输送到直流母线。本专利技术利用单相APFC电路形成直流电，不采用三相APFC电路，技术成熟，有工业 化生产的功率因数控制芯片，THD低，功率因数接近1，控制简单，成本低廉。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步的说明。图1是三相输入、单相桥式整流直流电源原理图。图2是三相输入、单相全波整流直流电源原理图。图3是直流双电源不间断供电系统图。图4是内含蓄电池反馈放电回路直流不间断电源系统图。具体实施方式图1给出了三相输入、单相桥式整流的直流电源原理图。三相工 频变压器输出绕组采用各相无电联结的独立单绕组结构，各相输出绕组上的相电压经单相 桥式整流电路形成脉动直流电，提供给各自Boost升压电路，在功率因数控制器的控制下 形成平滑的直流电，允许将各相桥式整流电路形成的直流负极短接，使各相APFC电路形成 的直流合并成一个总的直流电输送到直流母线。由于Boost电路是一种升压电路，视直流电源输出电压的不同，本专利技术中工频变 压器要将交流市电幅值变换为系统要求的幅值，对于如在YDB037-2009《通信用MOV直流 供电系统技术要求》中采用悬浮方式输出的直流系统，悬浮要在工频变压器处实现。图2给出了三相输入、单相全波整流直流电源原理图。三相工频变压器输出各相3采用带中间抽头的绕组结构，各相绕组的中间抽头直接短接构成直流负极，各相输出绕组 上的相电压经单相全波整流电路形成脉动直流电，提供给各自Boost升压电路在功率因数 控制器的控制下形成平滑的直流电输送到直流母线。除以上两种电路外，利用三个单相工频变压器构成等效三相工频变压器，也可以 满足本专利技术提出的三相输出绕组的结构要求，此情况类同于图1给出的三相工频变压器， 可完全照搬图1电路。以上三相工频变压器输出绕组结构允许各相上的APFC电路直流负极相互短接， 并且短接没有改变单相APFC电路的工作状态，仍然能使功率因数接近1、THD低，最终使各 相APFC电路形成的直流合并成一个总的直流电输送到直流母线，而传统的三角形、星形输 出绕组结构，不能同时满足这些条件。由于大功率电源一般采用三相交流输入，所以这里以三相输入为例介绍，但是本 专利技术、特别是其后述应用电路完全适用于单相输入。如此设计，是为了利用单相APFC电路形成直流，最终实现将电池电压反馈到 Boost升压电路输入端升压输出，共享升压电路，节省一级DC-DC变换电路，既提高了变换 效率，又节约了成本，后文对此有进一步的论述。本专利技术提出的直流电源可应用在不间断电源中，不间断供电电源工作原理是正 弦变化的交流市电经直流电源变换成平滑的直流电提供给直流负载，同时给并联的储能蓄 电池充电；当市电故障时，直流电源无输出，蓄电池放电为直流负载提供工作电能。这里的 直流负载，既可以指需要由直流直接驱动的终端用电负载，又可以指DC-AC逆变器或DC-DC 变换器等中间变换负载，由具体应用场景而定。信息网络时代，信息系统处于M小时不间断工作状态，这对不间断供电系统可靠 性提出了更高的要求，由于蓄电池的荷电备用特性，是不间断供电中的最后一道防线，用户 需要掌握蓄电池的剩余容量情况，以便对电池放电能力做到心中有数。蓄电池维护管理功 能属于直流电源范畴，目前直流电源支持蓄电池带载核对性放电试验，即人为调低直流电 源的输出电压、使输出电流为零，蓄电池放电为负载提供工作电能，但在直流双电源不间断 供电应用场景中，不附加一级DC-DC变换器，会发生蓄电池端压低于负载端电压，导致蓄电 池放不出电，达不到通过带载核对性放电试验掌握蓄电池剩余容量的目的。图3是直流双电源不间断供电系统图，电源Vl经过隔离二极管D1，电源V2经过隔 离二极管D2后合并为一路提供负载工作电能，二极管D1、D2的作用是当V1、V2存在电压差 时，防止高电压电源给低电压电源反向充电，并且在一路电源发生短路故障时，自动将故障 电源隔离，不影响负载供电可靠性。图3所示供电系统属于两个独立电源、双路供电系统，其可靠性模型具有并联 结构，而传统的单电源双路供电系统，其可靠性模型属于串联结构，仅在局部采用并联结 构。假设负载要求供电可靠性为RL = 0. 999999，在单电源供电系统中，电源可靠性必须大 于0. 999999，而在图3所示双电源供电系统中，取每个供电支路供电可靠性为Rl = R2 = 0. 999，整个供电系统可靠性为R = I-(I-Rl) X (1-R2) = 1-(1-0. 999) X (1-0. 999) = 0. 999999 = RL由此可见，在双电源双路供电系统中，为达到相同的负载供电可靠性，电源可靠性 须大于0. 999，远小于单电源双路供电系统中电源可靠性要求，可靠性要求低，成本低，意味着用户可以购买更多的备件，提高了可维性和可用性；而在使用相同可靠性电源的前提下， 双电源双路供电系统可以提供更高的可靠性。双电源双路供电系统是一种容错系统，一路电源故障不影响供电系统可靠性；而 单电源双路供电系统，电源故障严重影响供电系统可靠性，这两种不同的系统对维护人员 的心理影响是不同的。维护水平是影响运行可靠性和设备使用寿命的重要因素，而维护人 员的心理活动又影响维护水平。人为故障占运行故障的比例很大，而人为故障绝大部分是 在电源维护过程中产生的，视人为故障的影响范围不同，电源维护人员要承担一定的经济 责任，还会牵连相关人员，影响上下级、同事关系，这导致针对传统的单电源双路供电系统， 由于系统存在维护性设计缺本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种直流电源：正弦变化的交流电经单相有源功率因数校正（ＡＰＦＣ）电路变换为平滑的直流电输送到直流母线，并且使功率因数接近１，ＴＨＤ低，直流负载从直流母线处取电；单相ＡＰＦＣ的主电路由单相整流电路和带有功率因数校正控制电路的Ｂｏｏｓｔ升压电路串联而成，其特征在于：工频变压器设置在单相ＡＰＦＣ电路和输入交流市电之间，将交流市电幅值变换为系统要求的幅值，对于采用悬浮方式输出的直流系统，悬浮在工频变压器处实现，对于采用三相交流输入的直流电源，内部不采用三相ＡＰＦＣ电路，而是在三相工频变压器输出各相上均配置单相ＡＰＦＣ电路，三相工频变压器输出绕组结构须允许各相上的ＡＰＦＣ电路直流负极相互短接，并且短接不能改变单相ＡＰＦＣ电路的工作状态，仍然能使功率因数接近１、ＴＨＤ低，最终使各相ＡＰＦＣ电路形成的直流可合并成一个总的直流电输送到直流母线。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张太平，
申请(专利权)人：张太平，
类型：发明
国别省市：13
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