一种智能型方波输出不间断电源制造技术

本发明专利技术涉及一种智能型方波输出不间断电源，包括蓄电池和与其相连的不间断电源控制电路,所述不间断电源控制电路包括充电器、逆变电路、工频变压器、滤波电路、采样电路、切换开关、切换控制电路和辅助电源；蓄电池的一端通过充电器与电网相通，另一端依次通过逆变电路、工频变压器、滤波电路、切换开关与负载连接；切换开关的另一端与电网相通；采样电路与电网相通，并通过模数转换器与CPU的输入端连接；蓄电池通过CPU与切换控制电路和切换开关连接。当电网供电欠压或断电时，由蓄电池向逆变器提供电能；当市电再次正常供电时，由市电为负载供电。本UPS电源控制电路的整体电路性能优良，结构简单成本低廉,性价比高。

【技术实现步骤摘要】
—种智能型方波输出不间断电源
本专利技术涉及一种智能型方波输出UPS，具体地说是一种应用于个人计算机的单片机控制的后备式方波输出UPS。
技术介绍
为了确保用电设备的安全,不间断电源(UPS,Uninterruptible Power Supply)受到高度的重视，并在不断进步和发展。UPS不仅渗透到国民经济的各个领域，而且在人们的日常生产、生活中也逐渐普及。而后备式方波输出UPS电源体积小，重量轻，安装容易，价格低廉，而且运行效率高，噪声低，非常适合作为一般计算机用户使用的普及型UPS电源。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种智能型方波输出UPS，该UPS中的电源控制电路整体电路性能优良，结构简单成本低廉，性价比高。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的: 一种智能型方波输出UPS，其特征在于:该UPS包括蓄电池和与其相连的UPS电源控制电路，所述UPS电源控制电路包括充电器、逆变电路、工频变压器、滤波电路、采样电路、切换开关、切换控制电路和辅助电源；蓄电池的一端通过充电器与电网相通，另一端依次通过逆变电路、工频变压器、滤波电路、切换开关与负载连接；切换开关的另一端与电网相通；采样电路与电网相通，并通过模数转换器与CPU的输入端连接；蓄电池通过CPU与切换控制电路和切换开关连接。本专利技术中，UPS电源控制电路还包括辅助电源，蓄电池、采样电路、模数转换器和(PU均与辅助电源连接；辅助电源与驱动电路连接，驱动电路与CPU连接。CPU与电脑连接。当电网供电正常时，市电一路通过充电控制电路向蓄电池充电，另一路通过交流旁路转换开关直接送往用户；当电网供电欠压或断电时，转换开关断开市电与负载的连接转而连向逆变输出，同时由蓄电池向逆变器提供电能，逆变器产生的交流电经工频变压器升到220V左右，送往用户；当市电再次正常供电时，逆变器停止逆变，转换开关断开逆变输出与负载的连接转而连向市电，此时由市电为负载供电。在UPS的工作全过程中，PC机可以通过RS232通讯接口对UPS实施监控。本UPS电源控制电路的整体电路性能优良，结构简单成本低廉，性价比高。本UPS的功能主要有:I)市电正常时，根据电池电压进行蓄电池智能充电管理；2)市电跟踪，发现市电欠压和断电时，逆变与市电同相位切换；3)逆变输出时根据电池电压的幅值调节PWM波脉冲宽度，实现逆变输出的稳压调节；4)逆变输出过载和电池欠压保护；5)与PC机(电脑)实现通讯、监控；6)在逆变输出时如果市电变为正常，首先进行逆变输出的仿相处理，跟踪市电，在市电与逆变同时过零处停止逆变转由市电供电。【附图说明】图1是本专利技术系统总体结构框图。图2是本专利技术系统控制原理硬件框图。图3是本专利技术系统功率主电路原理图。图4是本专利技术中市电信号采集示意图。图5是本专利技术中继电器转换电路。图6是本专利技术中推挽开关电源主电路。图7是本专利技术中充电电路原理图。图8是本专利技术中基于RS232的通讯系统结构框图。图9是本专利技术中全系统软件流程图。图10是本专利技术中准方波六阶段示意图。图11是本专利技术中准方波产生流程图。图12是本专利技术中蓄电池充电流程图。图13是本专利技术中监控通讯流程图。【具体实施方式】一种智能型方波输出UPS，该UPS包括蓄电池和与其相连的UPS电源控制电路，所述UPS电源控制电路包括充电器、逆变电路、工频变压器、滤波电路、采样电路、切换开关、切换控制电路和辅助电源；蓄电池的一端通过充电器与电网相通，另一端依次通过逆变电路、工频变压器、滤波电路、切换开关与负载连接；切换开关的另一端与电网相通；采样电路与电网相通，并通过模数转换器与CPU的输入端连接；蓄电池通过CPU与切换控制电路和切换开关连接。本UPS系统总体结构如图1所示。当电网供电正常时，市电一路通过充电控制电路向蓄电池充电，另一路通过交流旁路转换开关直接送往用户；当电网供电欠压或断电时，转换开关断开市电与负载的连接转而连向逆变输出，同时由蓄电池向逆变器提供电能，逆变器产生的交流电经工频变压器升到220V左右，送往用户；当市电再次正常供电时，逆变器停止逆变，转换开关断开逆变输出与负载的连接转而连向市电，此时由市电为负载供电。UPS系统的硬件组成如图2所示，市电采样信号经适当转换由ADC(模数转换器)读入CPU;另一路市电通过限幅、比较，产生周期过零负窄脉冲作为相位零点和采样起点。(PU把采样信号与预设的标准值相比较，从而判断市电的有无和高低，以此确定是否切入逆变及转换时逆变输出的相位；同时在市电正常时，CPU启动充电控制电路，对电池进行充电。逆变时，CPU通过I/O输出两路相位相差180°的PWM信号给逆变器，同时停止向电池充电，启动工作指示告警电路，使红灯、蜂鸣器分别以2秒为周期闪烁和鸣叫，并不断检测电池电压，根据电池电压的高低调整输出准方波的脉宽，使输出电压的幅值较为稳定，当电池电压低于10.8V时，红灯变成常亮，蜂鸣器变成常鸣，当电池电压低于10.5V时，停止逆变。逆变过程中同时检测逆变输出电流，如果发生逆变过载，立即停止逆变。在正常逆变过程中，还采样市电平均值，当市电正常时，在逆变和市电同时过零点停止逆变，转向市电供电。在工作过程中，单片机通过MAX232实现电平转换，从而可以与PC机进行通讯。系统功率主电路如图3所示。本机功率主电路采用推挽逆变器，由一个12V蓄电池提供直流电源，由单片机的两个I/O 口产生驱动信号，使逆变状态中两开关管交替导通，产生准方波电压，再通过变压器升压后，向负载输出有效值基本稳定在220V的方波交流电压。本系统确定市电的零相位点及市电采集过程如图4所示。市电Vl经电阻分压后幅值大幅减小，并且由于稳压使得正弦被切掉一部分峰值变成采样信号V2，此采样信号与标准电压进行比较，再经反相器反相，使市电每周期在正半波起始点产生一个负窄脉冲V3。此脉冲输入单片机的一个I/O 口，作为市电零相位点。从而以此作为采样零点和计算市电周期，单片机把每一个负脉冲作为上一周期的终点和这一周期的起点，并不断计时当前市电的周期，再把新计时得到的一个周期的时间平分为N份，作为采样间歇时间。实际上，就是以负窄脉冲作为零相位点，每360° /N (即2 /N)相位角采样一次市电信号值。单片机以每次采样点的序号n来记录当前的相位(即2n /N)，这样使得相位跟踪的误差不会大于2 /No换言之，从市电转换到逆变输出，两者的相位差小于2 /N，对于低成本的后备式UPS来说，N取20的话相位跟踪就足够了。市电测试信号经过零检测电路输出市电过零负窄脉冲。单片机以此作为市电一周计时器的起点，同时作为电源同步切换的依据。为了判断市电与UP S的切换点，以市电电压所允许的最低电压为基准，以市电正半波的起始点为起点，每个周期(周期以实际测量为准)等分N份，取N-1个点作为基准点。工作时对输入的交流电每1/N周期进行一次中断采样，所以每个周期共取N-1个点，每个点连续采样两次并求取平均值，所得值与相应的基准值作比较，如果低于基准值，说明欠压或者断电，即可进行切换。另外，如果在采样零点发现周期计时超过预定值(即周期过长)，则停止市电供电，单片机发出驱动信号，开始逆变输出。为使转换时相位相同，逆变电压的正负和脉宽是由停电时市电的正或负和剩余时间确定的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能型方波输出不间断电源，其特征在于：该不间断电源包括蓄电池和与其相连的不间断电源控制电路,所述不间断电源控制电路包括充电器、逆变电路、工频变压器、滤波电路、采样电路、切换开关、切换控制电路和辅助电源；蓄电池的一端通过充电器与电网相通，另一端依次通过逆变电路、工频变压器、滤波电路、切换开关与负载连接；切换开关的另一端与电网相通；采样电路与电网相通，并通过模数转换器与CPU的输入端连接；蓄电池通过CPU与切换控制电路和切换开关连接。

【技术特征摘要】
1.一种智能型方波输出不间断电源，其特征在于:该不间断电源包括蓄电池和与其相连的不间断电源控制电路，所述不间断电源控制电路包括充电器、逆变电路、工频变压器、滤波电路、采样电路、切换开关、切换控制电路和辅助电源；蓄电池的一端通过充电器与电网相通，另一端依次通过逆变电路、工频变压器、滤波电路、切换开关与负载连接；切换开关的另一端与电网相通；采样电路与电网相通，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李颖，高梅，金川，刘滨，
申请(专利权)人：南京工业职业技术学院，
类型：发明
国别省市：