专利名称：正弦波发生电路以及使用该电路的不间断电源系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种正弦波发生电路以及使用该电路的不间断电源系统(UPS)，尤其是涉及一种用于电池中存储的直流(DC)电输出正弦波的正弦波发生电路以及使用该电路的不间断电源系统(UPS)。
背景技术：
为了正常工作所有使用商业电的电子产品接收正弦波。当电子产品应用作为移动电子产品或备份设备时，必须为该电子产品提供对应于商业电的电力。使用商业交流(AC)电的移动电子产品包括商用激光器和发光设备(100W-500W)，安装在专用车辆上执行各种检查的测量设备(100W-1KW)，公共汽车专用电视机或冰箱(100W-1KW)等等。而且，备份设备包括不问断电源系统(UPS)(500W-3KW)，变频器(500W-1KW)，太阳能电池转换器(1KW-5KW)等等。
如上所述，使用商业AC电的移动电子产品和备份设备通常装备有电池，将存储在电池中的直流(DC)电转换为商业AC电，以及为负载(或电子产品的主体)提供商业AC电。
但是，在移动电子产品中提供的转换器(例如，AC-DC转换器)主要输出修正的方形波。因此，转换器能够对装备有马达的电子产品产生严重的损害。另外，转换器体积大而重。
由于转换器(例如，DC-DC转换器)或用于备份设备中的变换器使用电感和电容(LC)谐振电路以产生AC波，转换器或变换器的效率非常低。而且，由于在备份设备中使用的转换器或变换器的体积大而重，它的移动性受到限制并且价格昂贵。
另一方面，由于与过去相比由电力故障引起的事故频繁发生。目前由于电力故障引起的损害程度与过去相比更加严重。UPS是一种用于提供高质量电能的系统以防止由于突然电力故障而引起的设备断电或误操作，该电力故障与在非常高级计算机，电站监视控制装置，以及医院使用的主要设备中的瞬间电力故障或瞬间电压或频率变化有关。UPS在电力中断期间为防止上述电力故障引起的损害，防止生产机器不希望的中断以及消除使用互联网和日常生活中的不便而使用电池来提供电能。
根据UPS的结构，UPS包括机械UPS和电子UPS。机械UPS当电力正常提供时存储电能，在电源发生故障时利用存储在电池中的DC电压旋转马达，通过旋转力来驱动发电机产生商业AC电压。电子UPS连续地以预定的周期转换电池电压以提供AC电压。
就机械UPS而言，AC电压的波形必须与商业AC电压的波形一致。当接收电力的装置是电感性的负载时，由于在AC电源不能保持60HZ正弦波的地方产生电弧而可能引起马达电刷的损害。如果通过变压器感应的电压不适当地增加，可能损害负载装置。而且，由于机械UPS体积大而重以及效率低。因此机械UPS难以用于尺寸小的设备或狭小的户内。
就电子UPS而言，其电路复杂。电子UPS昂贵而且由于必须以高速度驱动该电路而频繁发生故障。因此，一种大部分UPS廉价产生方波而使用的改进方法，通过线性变压器产生AC电(基于方波)，使用电感和电容(LC)谐振电路等去除方波的起止点的值，并产生和使用类似于正弦波的波形。由于该改进的方法不能产生精确AC波，马达可能被严重损害。上述电子UPS具有低效率并且体积大而重。而且，现有的UPS不能应用到移动产品。
现有的UPS在过去已经位置固定。但是，由于不仅在生产机器中而且在日常生活中都使用电能，因此UPS需要移动到不同的位置。为了实现上述目的，UPS必须减轻重量并且大小变细。当然，UPS必须功能上提供正如商业电源中的60 HZ正弦波。
图1示例了示意性的现有的不间断电源系统(UPS)。
当提供商业AC电源时，整流/充电单元101整流商业交流电(AC)，将整流的商业AC电转换为直流电(DC)，并用DC电为电池103充电。
变换器105从整流/充电单元101接收DC电以及电池103并行连接到整流/充电单元101。而且，变换器105响应于PWM发生器(图1中未示出)产生的脉宽调制(PWM)控制信号产生方波形式的AC电。
线性变压器107提升变换器105提供的AC电的电平，以及电感和电容(LC)谐振电路109通过去除方波起止点的峰值将线性变压器107提升的AC电转换为正弦波形。
作为参考，变换器105和线性变压器107的电路可以如图7中所示来构造。
如果商业AC电是适当的，旁路开关111为负载提供商业AC电。另一方面，如果商业AC电不适当，为该负载提供由参考数字101到109所表示的系统元件所处理的辅助电源。
正如图1中相关所述的，现有的UPS构造诸如电感和电容(LC)谐振电路的滤波电路以产生正弦波。现有的UPS不能正确产生正弦波。因此，现有的UPS的效率低。现有的UPS体积大而重量很重。而且，现有的UPS不能适当地用于移动产品。
正如当提升电池103的DC电时，应用线性变压器107，其中存在的问题是现有的UPS效率低，体积大而重量很重。
另一方面，数字放大器是一种用于数字化放大模拟源信号的放大器。在将模拟源信号转换为脉宽调制(PWM)信号之后，数字放大器对PWM信号执行放大操作。PWM信号表示一比特的数字信号，与PWM信号相关的音频信号电平记录作为信号宽度。放大PWM信号的放大级作为一类开关并不直接影响与晶体管相关的波特性。通过低频滤波器滤波该PWM信号，并恢复为原始模拟信号。数字放大器或D-类放大器在使用PWM放大器放大数字信号之后使用低频滤波器恢复原始的模拟信号。
在使用D-类放大器时，再现和输出想要的输出波。因此，在将D-类放大器应用到移动电子产品或诸如使用商业AC电的电子产品的备份设备时，将电池中存储的DC电转换为高质量商业AC电信号的波形(或正弦波)，以及高质量AC电可以提供给负载。
数字放大器的基本理论自从70年就已经知道，但是D-类放大器的技术并没有应用到本发明的领域。原因是数字放大器的高保真性能只有当用于转换脉冲编码调制(PCM)编码为PWM信号的数字信号处理器(DSP)算法，设计在100MHz或以上工作的高速DSP专用集成电路(ASIC)，以及用于数字化转换和放大低功率PWM信号到高功率PWM信号的电子和信息产业领域的全部技术被完全谐和时才能够实现。由于该原因，到目前为止没有任何具有高保真性能的放大器被商业化。
发明内容
因此，就上述问题产生了本发明，本发明的一个目的是提供一种正弦波发生电路以及使用该电路的不间断电源系统(UPS)，其能够通过存储在电池中的直流(DC)电转换方法产生精确正弦波以将其提供给负载。
本发明的另一个目的是提供一种正弦波发生电路以及使用该电路的能够具有小尺寸和轻重量的不间断电源系统(UPS)。
本发明的再一个目的是提供一种弦波发生电路以及能够通过基于数字放大器原理的转换方法直接输出精确正弦波的使用该电路的不间断电源系统(UPS)。
根据本发明的一个方面，上述和其他的目的可以通过提供该不间断电源系统(UPS)实现，该系统包括用于整流来自输入端的商业交流(AC)电和转换AC电为直流(DC)电的整流器；用DC电为电池充电的充电器；提供DC电的电池；用于通过AC电的预定电平提升和/或降低从电池输入的DC电的DC-DC转换器；用于从DC-DC转换器接收DC电并响应于波形控制信号输出正弦波电信号的D-类放大器；用于控制D-类放大器的正弦波形发生操作的正弦波控制器；以及用于在正常模式将商业AC电从输入端转换到负载和当检测到商业AC电故障时将正弦波形电信号从D-类放大器转换到负载的转换单元。
因此，本发明使得能够仅仅通过具有低速转换周期的D-类放大器以及廉价微处理器的控制操作直接产生正确的正弦波形，而不使用高速模拟/数字(A/D)转换器，转换装置，数字信号处理器(DSP)以及数字/模拟(D/A)转换器，因此用于通过转换方法和提供该产生的精确正弦波给负载而直接由存储在电池中的DC电产生精确正弦波的正弦波发生电路和使用该电路的不间断电源系统(UPS)能够被适当地实现。而且，作为使用商业电的电子产品和备份设备能够被小型化和减轻重量，以及能够实现移动电子产品。进一步，作为精确正弦波(或正确正弦波)能够通过转换方法直接产生以及产生的精确正弦波能够应用到负载，产品能够被适当地保护。
优选地，D-类放大器可能包括用于电力转换的电桥电路。优选地，电桥电路可能包括布置在连接第一节点(A)和第二节点(B)通路上的第二电感装置(L2)和第一节点(A)之间的通路(A-L2)上的用于高频通过的第一电感装置(L1)；第二电感装置(L2)和第二节点(B)之间通路上布置的用于高频通过的第三电感装置(L3)；第一电容装置(C1)，其一端连接到在第一电感装置(L1)和第二电感装置(L2)之间通路(L1-L2)上布置的第三节点(C)，其另一端连接与接地端；第二电容装置(C2)，其一端连接到在第二电感装置(L2)和第三电感装置(L3)之间通路(L2-L3)上布置的第四节点(D)以及其另一端连接到接地端；连接到第二电感装置(L2)两端的两个负载输出端(X和Y)。优选地，正弦波形控制器可以执行控制操作以便能够产生在D-类放大器中提供的一对转换装置(SW1和SW4)的接通时间和在D-类放大器中提供的一对转换装置(SW2和SW3)的接通时间之间的时间差，输出端(X或Y)每当预定转换周期小于商业AC电周期时能够输出接通时间差的电压。优选地，正弦波形控制器可以调节每一转换周期中的接通时间差，并执行控制操作以便通过输出端(X或Y)输出的电压对应于与商业AC电相同的正弦波形电。
在UPS中，D-类放大器能够被容易地应用于电路以将存储在电池中的DC电转换为商业AC电的波形信号并将转换的电提供给负载。
根据本发明的另一个方面，上述和其他目的能够通过用于将电池中存储的直流(DC)电波形转换为商业交流(AC)电波形以及应用该商业AC电的正弦波形发生电路来实现，其中包括用于正弦波产生的电桥电路，该电桥电路包括用于接收DC电的第一转换装置(SW1)；用于接收DC电的第二转换装置(SW2)；通过第一节点(A)和第二节点(B)之间的通路(A→B)连接到第一转换装置(SW1)的第四转换装置(SW4)；通过第二节点(B)和第一节点(A)之间的通路(B→A)连接到第二转换装置(SW2)的第三转换装置(SW3)；在第一节点(A)和第二节点(B)之间的通路(A-B)中布置的第二电感装置(L2)；布置在第一节点(A)和第二电感装置(L2)之间的通路(A-L2)上用于高频通过的第一电感装置(L1)；在第二电感装置(L2)和第二节点(B)之间通路(L2-B)上布置的用于高频通过的第三电感装置(L3)；
第一电容装置(C1)，其一端连接到在第一电感装置(L1)和第二电感装置(L2)之间通路(L1-L2)上布置的第三节点(C)，其另一端连接与接地端；第二电容装置(C2)，其一端连接到在第二电感装置(L2)和第三电感装置(L3)之间通路(L2-L3)上布置的第四节点(D)以及其另一端连接到接地端；和连接到第二电感装置(L2)两端的两个负载输出端(X和Y)；以及正弦波形控制器用于将正弦波发生控制信号提供给转换装置(SW1～SW4)，并执行控制操作以便一对第一和第四转换装置(SW1和SW4)和另一对第二和第三转换装置(SW2和SW3)能够交替执行接通/断开操作。
其中正弦波形控制器执行控制操作以便能够产生一对转换装置的接通时间和另一对转换装置的接通时间之间的时间差，以及输出端(X或Y)每当预定转换周期小于商业AC电周期时能够输出接通时间差的电压，以及其中正弦波形控制器调节每一转换周期中的接通时间差，并执行控制操作以便通过输出端(X或Y)输出的电压对应于与商业AC电相同的正弦波形电。
在UPS中，D-类放大器能够被容易地应用到电路中用于将电池中存储的DC电转换为商业AC电的波形信号并为负载提供该转换的电力。而且，本发明使得能够仅仅通过具有低速转换周期的D-类放大器以及廉价微处理器的控制操作直接产生正确的正弦波形，而不使用高速模拟/数字(A/D)转换器，转换装置，数字信号处理器(DSP)以及数字/模拟(D/A)转换器，因此用于通过转换方法和提供该产生的精确正弦波给负载而直接由存储在电池中的DC电产生精确正弦波的正弦波发生电路和使用该电路的不间断电源系统(UPS)能够被适当地实现。而且，作为使用商业电的电子产品和备份设备能够被小型化和减轻重量，以及能够实现移动电子产品。进一步，作为精确正弦波(或正确正弦波)能够通过转换方法直接产生以及产生的精确正弦波能够应用到负载，产品能够被适当地保护。
正弦波发生电路可能进一步包括DC-DC转换器用于通过AC电的预定电平提升和/或降低从电池输入的DC电以及将提升或降低的DC电输入到用于正弦波发生的电桥电路。
由于本发明使用了变换转换方法而不使用线性转换方法以及在现有UPS中通过的电感和电容(LC)谐振电路，因此UPS在将正弦波发生电路应用到UPS中时能够被小型化并减轻重量。
在参考附图从下面的详细描述中，本发明的上述和其他目的，特征以及其他的优点将变得非常明白，其中；图1示例了示意性的现有不间断电源系统(UPS)；图2示例了根据本发明的D-类放大器的结构图；图3示例了在随时间变化的电容装置上提升电压特性的曲线图；图4示例了输出正弦波电到负载的操作；图5示例了在正弦波发生电路应用到使用商业交流(AC)电的移动电子产品或备份设备的情况下的连接结构方框图；图6示例了装备有正弦波发生电路的示意性UPS的方框图；以及图7示例了变换器和线性转换器的电路图。
具体实施例方式
现在，将参考附图详细描述本发明的优选实施方案。
图2示例了根据本发明的D-类放大器的结构图。
如图2所示，本发明的D-类放大器包括用于接收在电池(未示出)中存储的直流(DC)电的第一转换装置SW1；用于接收该DC电的第二转换装置SW2；通过第一节点A和第二节点B之间的通路(A→B)与第一转换装置SW1连接的第四转换装置SW4；通过第二节点B和第一节点A之间的通路(B→A)连接于第二转换装置SW2的第三转换装置SW3；布置在第一节点第二节点B之间通路(A-B)上的第二电感装置L2；布置在第一节点A和第二电感装置L2之间的通路(A-L2)上用于高频通过的第一电感装置L1；布置在第二电感装置L2和第二节点B之间的通路(L2-B)上用于高频通过的第三电感装置L3；第一电容装置C1其中包括的一端连接到在用于高频通过的第一电感装置L1和第二电感装置L2之间通路(L1-L2)上布置的第三节点C，另一端连接与接地端；第二电容装置C2其中包括的一端连接到在第二电感装置L2和用于高频通过的第三电感装置L3之间通路(L2-L3)上布置的第四节点D以及其另一端连接到接地端；和连接到第二电感装置L2两端的两个负载输出端X和Y。
现在将参考图2描述典型的电桥电路。典型的电桥电路包括用于接收直流(DC)电的第一转换装置SW1；用于接收DC电的第二转换装置SW2；通过第一节点A和第二节点B之间的通路(A→B)连接到第一转换装置SW1的第四转换装置SW4；通过第二节点B和第一节点A之间的通路(B→A)连接到第二转换装置SW2的第三转换装置SW3；在第一节点A和第二节点B之间的通路(A-B)中布置的第二电感装置(L2)。现在将描述电桥电路的操作。转换装置SW1～SW4分别接收转换控制信号，一对第一和第四转换装置SW1和SW4以及另一对第二和第三转换装置SW2和SW3交替执行接通/断开操作。
如果两对彼此对称的转换装置SW1和SW4以及SW2和SW3相同，那么在电桥电路中的节点A和节点B之间的输出电压值变为零。该电桥电路原理很早就被验证了。
如图2所示，构造本发明的D-类放大器以便一对第一和第四转换装置SW1和SW4以及另一对第二和第三转换装置SW2和SW3彼此对称。
现在就接通第一和第四转换装置SW1和SW4的情形描述在电桥电路内部的电压分配。首先，全部的电流量表示为i＝311V/(ZL1+ZL2+ZL3)。在布置在第二电感装置L2两端的两个电容装置C1和C2的电压被缓冲的地方，表示为EC 1＝i*(ZL2+ZL3)以及EC2＝i*ZL3。而且，在布置在第二电感装置L2两端的两个电容装置C1和C2的电压被缓冲的地方以及当第二和第三转换装置SW2和SW3被接通时，表示为ECl＝i*ZL1以及EC2＝i*(ZL1+ZL2)。在这种情况下，假定对应于通路(A→B)的第一和第四转换装置SW1和SW4的接通时间与对应于通路(B→A)的第二和第三转换装置SW2和SW3的接通时间彼此相同，那么上述方程是当构造理想电路时的计算式。
正如上所述，相同等级的电压提供给第一电容装置C1和第二电容装置C2，以及对于第二电感装置L2而言，由反转极性产生的零电压提供给第二电感装置L2的两端。
图3示例了在随时间变化的电容装置上提升电压特性的曲线图。
如图3中所示，电容装置的电压根据时间延迟提升。可以看出电容装置的充电时间是受控制的以及因此能够控制电容装置两端的电压。
换言之，在第一和第二电容装置C1和C2的电容彼此相同时，如果他们的及时电流彼此相同，电容装置的电压变得彼此相同即EC1＝EC2。另一方面，当及时电流彼此不同时，由于及时电流的差别而电容的电压变得彼此不同。例如，第一电容装置C1的及时电流大于第二电容装置C2的电流，那么得出EC1＞EC2。表示为EC1-EC2的电压差提供给第二电容装置C2的两端，即负载输出端X和Y。当第一和第二电容装置C1和C2的充电时间受控制时，能够控制与负载输出端X和Y有关的电压等级和极性。
将参考图4和5描述上述响应于正弦波形控制器的正弦波形发生控制信号用于将正弦波输出到负载输出端X和Y的D-类放大器的操作。
图4示例了输出正弦波电流到负载的操作；以及图5示例了在正弦波发生电路应用到使用商业交流(AC)电的移动电子产品或诸如UPS等备份设备的情况下的连接结构方框图。现在将参考图4和5以及图1到3描述上述操作和连接结构。
正弦波形控制器505将正弦波发生控制信号提供给转换装置SW1～SW4，并执行控制操作以便一对第一和第四转换装置SW1和SW4以及另一对第二和第三转换装置SW2和SW3交替执行接通/断开操作。每当预定转换周期小于商业AC电周期时，正弦波形控制器505执行控制操作以便能够产生一对转换装置的接通时间和另一对转换装置的接通时间之间的时间差，输出端X或Y能够输出接通时间差的电压。正弦波形控制器505在每一转换周期中调节接通时间差，以及执行控制操作以便通过输出端X或Y输出的电压能够为正弦波形电压(例如，AC 220V输出)。
为了输出与商业AC电相同波形的输出电压⑤到负载输出端X或Y，正弦波形控制器505为转换装置SW1～SW4提供正弦波发生信号以每当转换周期(例如50KHz)小于商业AC电周期(例如60KHz)时控制一对转换装置的接通时间t1和另一对转换装置的接通时间t2之间的时间差。
例如，当转换周期的值是“100”时，接通时间t1的值是“90”，以及接通时间t2的值是“10”，负载输出端X或Y输出对应于接通时间值t1和接通时间值t2之间的差值为“80”的输出电压信号。另一方面，当接通时间t1的值是“10”以及接通时间t2的值是“90”时，负载输出端X或Y输出一个对应于时间差值为“80”的输出电压信号。在上述的两种情形下输出了基于不同极性的电压信号。进一步，当接通时间t1和t2的两个值为“50”时，输出电压变为“0”。
当输出电压⑤是如图4中每次产生一个商业AC电周期的转换周期时所示的2，4，6，8，…，96，98，98，96，…，4，2，0，-2，-4，…时，确定与相应转换周期有关的接通时间t1和t2。例如，当预定转换周期的输出电压是“2”时，t1＝51和t2＝49。而且，预定转换周期的输出电压是“-2”时，t1＝49以及t2＝51。
换言之，为了提供与商业AC电相同波形的输出电压，正弦波形控制器505每当预定转换周期小于商业AC电周期时在至少一个商业AC电周期中保持所需的接通时间t1和t2用于产生相应的输出电压。
正弦波形控制器505在每一个转换周期中将对应于接通时间t1的正弦波发生控制信号输出到第一和第四转换装置SW1和SW4，并输出对应于接通时间t2的正弦波发生控制信号输出到第二和第三转换装置SW2和SW3。
另一方面，D-类放大器503能够接收电池(未示出)中存储的DC电压信号，并直接接收来自电池的DC电压信号。可替换地，D-类放大器503能够接收由图5中所示的DC-DC转换器501所提升的DC电压信号。在图1的韩国专利出版NO.278699中熟知和公开的DC-DC转换器50的详细描述将被省略。
由于DC-DC转换器501使用变换转换方法而不是使用如同现有的UPS中的线性转换方法，因此当本发明的正弦波发生电路应用到UPS中时UPS的大小和重量能够被相当地减小。
图6示例了装备有根据本发明用于产生正弦波并将该产生的正弦波提供给负载的正弦波发生电路的示意性UPS方框图。UPS将参考图6以及图1到5进行描述。
与图6中所示的本发明的D-类放大器相关的参考数字611，613，617和619所表示的系统元件已经在上面详细描述了。参考数字601到609，615，621和623所表示的构造UPS的系统元件是熟知的。图6示意性示出了如何将本发明的D-类放大器应用到UPS。
本发明的UPS装备有D-类放大器611，波形控制器613和在电池609之后的DC-DC转换器617，而不使用现有UPS(图1中所示)中的线性转换器和LC谐振电路。本发明的UPS通过转换方法由电池619中存储的DC电直接产生精确正弦波并将产生的精确正弦波提供给负载。
因此，由于UPS的大小和重量小而轻，所以UPS能够适当地在移动电子产品中实现。进一步，由于UPS能够将正确正弦波提供给负载，因此能够保护与UPS相关的产品。
现在将描述图6中所示UPS的操作。
连接到商业AC电源输入端的AC输入单元601接收AC电然后输出接收的AC电到转换单元603以及辅助电源(或整流/充电单元)609。AC误差检测器607检测自输入单元601接收商业AC电的误差。当检测到商业AC电误差时，AC误差检测器607通知转换单元603该误差。在正常模式中转换单元603通过AC输出单元605将来自AC输入单元601的商业AC电提供给负载。进一步，当从AC误差检测器607接收到误差检测信号时，转换单元603执行转换操作以将正弦波形电信号通过AC输出单元605从D-类放大器(或用于正弦波产生的电桥电路)输出到负载。
整流单元609整流来自AC输入单元601的商业AC电，将整流电转换为DC电，并将DC电提供给充电单元609。充电单元609用DC电为电池609充电。DC-DC转换器617通过商业AC电的预定电平提升和/或降低自电池619输入的DC电以及然后将提升或降低的DC电输入到D-类放大器611。同时，过载电流抑制器623检测DC-DC转换器617的电流并输出控制信号以便不会发生过载电流。
正如在用于电转换的典型电桥电路中，D-类放大器611包括布置在连接第一节点A和第二节点B通路上的第二电感装置L2和第一节点A之间的通路(A-L2)上布置的用于高频通过的第一电感装置L1；第二电感装置L2和第二节点B之间通路(L2-B)上布置的用于高频通过的第三电感装置L3；第一电容装置C1，其一端连接到在第一电感装置L1和第二电感装置L2之间通路(L1-L2)上布置的第三节点C，其另一端连接与接地端；第二电容装置C2，其一端连接到在第二电感装置L2和用于高频通过的第三电感装置L3之间通路(L2-L3)上布置的第四节点D以及其另一端连接到接地端；连接到第二电感装置L2两端的两个输出端X和Y。
为了输出端X和Y产生与商业AC电相同波形的输出电压，正弦波形控制器613执行控制操作以便能够产生在电桥电路611中提供的一对转换装置SW1和SW4的接通时间t1和在电桥电路611中提供的另一对转换装置SW2和SW3的接通时间t2之间的时间差，输出端X或Y能够每当转换周期小于商业AC电周期时输出接通时间差的电压。正弦波形控制器613调节每一转换周期中的接通时间差，并执行控制操作以便通过输出端X或Y输出的电压能够为正弦波形电压。
从上述描述中可以明白，本发明使得能够仅仅通过具有低速转换周期的D-类放大器以及廉价微处理器的控制操作直接产生正确的正弦波形，而不使用高速模拟/数字(A/D)转换器，转换装置，数字信号处理器(DSP)以及数字/模拟(D/A)转换器，因此用于通过转换方法和提供该产生的精确正弦波给负载而直接由存储在电池中的DC电产生精确正弦波的正弦波发生电路和使用该电路的不间断电源系统(UPS)能够被适当地实现。而且，作为使用商业电的电子产品和备份设备能够被小型化和减轻重量，以及能够实现移动电子产品。进一步，作为精确正弦波(或正确正弦波)能够通过转换方法直接产生以及产生的精确正弦波能够应用到负载，产品能够被适当地保护。
在UPS中，D-类放大器能够被容易地应用于电路以将存储在电池中的DC电转换为商业AC电的波形信号并将转换的电提供给负载。
由于本发明使用了变换转换方法而不使用线性转换方法以及在现有UPS中通过的电感和电容(LC)谐振电路，因此UPS在将正弦波发生电路应用到UPS中时能够被小型化并减轻重量。
尽管为了示例性目的已经公开了本发明的优选实施方案，但是本领域的普通技术人员将理解不同的修改，填加和替换都是可能的，而不偏离本发明的范围。相应地，本发明并不局限于上述实施方案，而是通过随后的权利要求书及其等同物的全部范围来定义本发明。
权利要求
1.一种不间断电源系统，包括用于整流来自输入端的商业AC电并转换AC电为DC电的整流器；用该DC电为电池充电的充电器；提供DC电的电池；用于通过AC电的预定电平提升和/或降低从电池输入的DC电的DC-DC转换器；用于从DC-DC转换器接收DC电并响应于波形控制信号输出正弦波电信号的D-类放大器；用于控制D-类放大器的正弦波形发生操作的正弦波控制器；以及用于在正常模式将商业AC电从输入端转换到负载，以及当检测到商业AC电差错时将正弦波形电信号从D-类放大器转换到负载的转换单元。
2.根据权利要求1所述的不间断电源系统，其中D-类放大器包括用于电力转换的电桥电路，该电桥电路包括布置在连接第一节点(A)和第二节点(B)通路上的第二电感装置(L2)和第一节点(A)之间的通路(A-L2)上布置的用于高频通过的第一电感装置(L1)；第二电感装置(L2)和第二节点(B)之间通路(L2-B)上布置的用于高频通过的第三电感装置(L3)；第一电容装置(C1)，其一端连接到在第一电感装置(L1)和第二电感装置(L2)之间通路(L1-L2)上布置的第三节点(C)，其另一端连接与接地端；第二电容装置(C2)，其一端连接到在第二电感装置(L2)和第三电感装置(L3)之间通路(L2-L3)上布置的第四节点(D)以及其另一端连接到接地端；以及连接到第二电感装置(L2)两端的两个负载输出端(X和Y)，其中正弦波形控制器可以执行控制操作以便能够产生在D-类放大器中提供的一对转换装置(SW1和SW4)的接通时间和在D-类放大器中提供的一对转换装置(SW2和SW3)的接通时间之间的时间差以及输出端(X或Y)能够每当预定转换周期小于商业AC电周期时输出接通时间差的电压，以及其中正弦波形控制器调节每一转换周期中的接通时间差，并执行控制操作以便通过输出端(X或Y)输出的电压对应于与商业AC电相同的正弦波形电。
3.一种将电池中存储的DC电波形转换为商业AC电波形以及应用该商业AC电的正弦波形发生电路，包括用于正弦波产生的电桥电路，该电桥电路包括用于接收DC电的第一转换装置(SW1)；用于接收DC电的第二转换装置(SW2)；通过第一节点(A)和第二节点(B)之间的通路(A→B)连接到第一转换装置(SW1)的第四转换装置(SW4)；通过第二节点(B)和第一节点(A)之间的通路(B→A)连接到第二转换装置(SW2)的第三转换装置(SW3)；在第一节点(A)和第二节点(B)之间的通路(A-B)中布置的第二电感装置(L2)；布置在第一节点(A)和第二电感装置(L2)之间的通路(A-L2)上用于高频通过的第一电感装置(L1)；在第二电感装置(L2)和第二节点(B)之间通路(L2-B)上布置的用于高频通过的第三电感装置(L3)；第一电容装置(C1)，其一端连接到在第一电感装置(L1)和第二电感装置(L2)之间通路(L1-L2)上布置的第三节点(C)，其另一端连接与接地端；第二电容装置(C2)，其一端连接到在第二电感装置(L2)和第三电感装置(L3)之间通路(L2-L3)上布置的第四节点(D)以及其另一端连接到接地端；和连接到第二电感装置(L2)两端的两个负载输出端(X和Y)；以及正弦波形控制器用于将正弦波发生控制信号提供给转换装置(SW1～SW4)，并执行控制操作以便一对第一和第四转换装置(SW1和SW4)和另一对第二和第三转换装置(SW2和SW3)能够交替执行接通/断开操作，其中正弦波形控制器执行控制操作以便能够产生一对转换装置的接通时间和另一对转换装置的接通时间之间的时间差，以及输出端(X或Y)每当预定转换周期小于商业AC电周期时能够输出接通时间差的电压，以及其中正弦波形控制器调节每一转换周期中的接通时间差，并执行控制操作以便通过输出端(X或Y)输出的电压对应于与商业AC电相同的正弦波形电。
4.根据权利要求3所述的正弦波发生电路，进一步包括DC-DC转换器，用于通过AC电的预定电平提升和/或降低自电池输入的DC电以及然后将提升或降低的DC电输入到用于正弦波发生的电桥电路中。
全文摘要
一种正弦波发生电路以及使用该电路的不间断电源系统(UPS)，尤其是一种由电池的直流(DC)电输出正弦波的正弦波发生电路以及使用该电路的不间断电源系统。在UPS中，整流器整流输入端的商业交流(AC)电并将AC电转换为DC电。充电器用该DC电为电池充电。电池提供DC电。DC－DC转换器通过AC电的预定电平提升和/或降低电池输入的DC电。D－类放大器从DC－DC转换器接收DC电并响应于波形控制信号而输出正弦波形电信号。正弦波形控制器控制D－类放大器的正弦波形产生操作。转换单元在正常模式中将输入端的商业AC电转换到负载，并当检测到商业AC电误差时将正弦波形电信号从D－类放大器转换到负载。
文档编号H02M7/5387GK1501565SQ20031010059
公开日2004年6月2日 申请日期2003年10月20日 优先权日2002年10月24日
发明者李东香, 李永寿 申请人:环球拓普技术有限公司