专利名称：交直流双输出电力专用ups的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种不间断电源，它是一种交直流双输出电力专用UPS，它的交流部分可适用于变电站RTU、后台主机、微波、扩频等，它的直流部分可适用于高压开关、分合闸、接地保护、显示、操作等。
二背景技术：
普通的UPS只能满足交流220V负载，不具备直流输出功能，对于既需要交流又需要直流的场合，一般需要配备普通的UPS和一套高频开关电源，这样既增加了设备投资，又增大了占地空间，增加了使用单位的负担。
三
发明内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种既能输出交流又能输出直流的交直流双输出电力专用UPS。
本实用新型的目的可以通过下述的技术方案来实现交直流双输出电力专用UPS，由交流模块、直流模块、输入端口、输出端口等组成，它的交流模块由市电输入变压器、整流电路、滤波电路、逆变输出电路、电池组及充电电路、交流旁路等组成，它的直流模块由输入电路、整流滤波电路、功率开关、控制电路、推动电路、输出电路等组成。它的输入端有一个交流输入端口，它的输出端有交流输出插座和直流输出插座，在它的内部内置有两相插头CN1，两相插头CN1的进线端的脚2与交流模块中三相整流桥的D2、D4正端相连，两相插头CN1的进线端的脚1与交流模块中的三相整流桥的D1、D3负端相连，两相插头CN1出线端的脚1和脚2分别与直流模块输入端的两根进线相连，直流模块输出端的正负两根线分别与直流输出插座的两输出端子相连。
本实用新型的目的还可以通过下述的技术方案来实现两相插头CN1进线端的脚1与交流模块中的蓄电池组的正极相连，两相插头CN1进线端的脚2与交流模块中的蓄电池组的负极相连。
两相插头CN1进线端的脚1和脚2分别与交流模块中交流输出插座的两输出端子相连。
两相插头CN1为2-4个，两相插头CN1的进线端的脚1或脚2均为并连接，每个两相插头CN1的出线端与一个直流模块的输入端的两根进线相连。
交流模块输出端输出不间断的220V变流电压，直流模块输出端输出不间断的12V或24V或36V或48V或110V或220V直流电压。
本实用新型与现有技术相比具有下列优点1、一机多用，既能输出交流又能输出直流。
2、直流电压输出范围宽，可满足用户的多种需求。
3、设备投资少、占用空间小，使用安全可靠。
四
图1是交直流双输出电力专用UPS直流模块与交流模块相连接的方案一电原理图图2是交直流双输出电力专用UPS直流模块与交流模块相连接的方案二电原理图图3是交直流双输出电力专用UPS直流模块与交流模块相连接的方案三电原理图图4是交直流双输出电力专用UPS直流模块输出220V电原理框图图5是交直流双输出电力专用UPS直流模块输出220V电原理图图6是交直流双输出电力专用UPS直流模块输出36V电原理框图图7是交直流双输出电力专用UPS直流模块输出36V电原理图五具体实施方式
图1所示交直流双输出电力专用UPS，由交流模块、直流模块、输入端口、输出端口等组成，它的交流模块由市电输入变压器、整流电路、滤波电路、逆变输出电路、电池组及充电电路、交流旁路等组成，它的输入端有一个交流输入端口，它的输出端有交流输出插座和直流输出插座，在它的内部内置有两相插头CN1，两相插头CN1的进线端的脚2与交流模块中三相整流桥的D2、D4正端相连，两相插头CN1的进线端的脚1与交流模块中的三相整流桥的D1、D3负端相连，两相插头CN1出线端的脚1和脚2分别与直流模块输入端的两根进线相连，直流模块输出端的正负两根线分别与直流输出插座的两输出端子相连。
图2所示两相插头CN1进线端的脚1与交流模块中的蓄电池组的正极相连，两相插头CN1进线端的脚2与交流模块中的蓄电池组的负极相连，CN1的出线端与直流模块的输入端相连。
图3所示两相插头CN1进线端的脚1和脚2分别与交流模块中交流输出插座的两输出端子相连，CN1的出线端与直流模块的输入端相连。
图1、图2和图3所示交直流双输出电力专用UPS的交流模块工作原理市电220V经UPS的火线(L)、零线(N)进入，经过开关K1-A，电感L1，由自耦变压器B1降压后进入三相桥整流。三相整流桥内部由六个二极管(D1-D6)组成，它有三个输入端口。其中D1正极与D2负极连接处为一个端口，D3正极与D4负极连接处为另一个端口，D5正极与D6负极连接处为第三个端口，单相220V从前二个端口输入，而电池经开关K1-B后由三相桥第三个端口输入。三相桥中的D5起隔离作用，由于市电220V经降压、整流、滤波后电压高于电池电压，故市电正常时，D5截止，电池电流不得流入UPS。市电断电时，自耦变压器B1无输出电压，D5导通，UPS转为电池供电状态。
输入端的电容C3有滤除杂波作用，其作用有二其一、防止线路干扰进入UPS；其二、防止UPS中的大功率开关模块产生的杂波返回电网造成污染。电感L1有抑制浪涌之功效，可使输入功率因数得到提升。图中的继电器J1与启动电阻R1构成开机缓冲电路。开机时，继电器J1暂不吸合，两组常开触点J1-1、J1-2均断开。整流后的脉动直流或电池送来的直流经启动电阻R1限流，对滤波电容C5、C6、C7充电，当充电电压达到额定电压的70％时，J1吸合，两组常开触点J1-1、J1-2接通，一组短路R1，另一组对辅助电源供电。由滤波电容C5、C6、C7输出的平滑电流，进入由逆变模块A和逆变模块B组成的逆变全桥。逆变全桥输出的交流电压经逆变变压器B2隔离升压到220V后，由次级经旁路继电器J2的常开触点输送到输出插座。当机器出现故障时，旁路继电器J2释放，市电220V经旁路保险F1，J2的常闭触点输送到输出插座，由旁路供电。
图中的B3是一电流传感器，用来检测滤波电容C5、C6、C7的电流，此电流即流过逆变模块的电流，当逆变模块过流时，通过B3检测可适时保护。
图中的C4是交流输出滤波电容。可滤除输出电压中残存的高频分量。与之串联在一起的B4是另一电流传感器，用来适时检测流过C4的电流做为电流反馈。
图4和图5所示，它是一种适合高压操作较大功率输出的直流模块输出220V电压的实施例输入部分由插头CN1、保险丝F1、负温度系数热敏电阻NTC1、NTC2、阻尼电阻R1和C1、C2、C3、C4及L2组成的噪声滤波器来组成。输入部分把送来的直流电压(或交流电压)馈送至整流桥ZL1。
2、整流滤波部分由整流桥ZL1和电容EC1、EC2、EC3、EC4来组成，由交流输出插座直接输入时，整流桥ZL起整流作用，由蓄电池组和交流模块的三相整流桥输入时整流桥ZL1不安装而将其相应处短接。
3、主功率开关由高反压大功率VMOS管Q1、Q2来担任，采用串联方式，可减小每个开关管上的电压应力，提高可靠性，适合大功率情况。
4、隔离变压器B的次级经高频整流滤波以后输出。
5、控制部分由脉宽调制专用集成电路UC3845及外围元件组成。
UC3845-7脚是正电源输入端。启动时由启动电阻R7、R8降压后经常闭合热敏继电器及滤波电容C7、EC6供电。启动后由变压器上的辅助电源绕组经二极管D1整流，C20滤波，R9降压供电。
UC3845-5脚是接地端。
UC3845-2脚是内部误差放大器反相输入端，本电路接地。
UC3845-1脚是内部误差放大器输出端，本电路做反馈输入端。
UC3845-8脚是内部+5V稳压电源输出端。
UC3845-3脚是内部电流传感比较器的一个输入端，输入超过1V时，内部动作，封锁脉冲输出，用来作为过电流保护。
UC3845-4脚是内部振荡器时间常数，改变4脚上的电阻R12和C5即可改变振荡频率，本电路设计为40KHz。
UC3845-6脚是驱动脉冲输出端，它的输出经R33送入推动电路。
6、推动部分由导电极性相反的对管Q3和Q4组成的推挽电路及推动变压器B1组成，由于两只功率开关管的源极直流电位不一致，上管需要“悬浮”驱动，故用推动变压器B1对两路驱动信号隔离。EC5为隔直电容，R10和R6为两只防振电阻。
7、隔离稳压部分由光耦U4(P521)和可变稳压管U5(TL431)及电压取样电阻R26、R31、电位器RH1等元件组成，RH1用来调整输出电压。输出电压的变化通过R26引起U5(TL431)稳压值的变化，这个变化通过U4(P521)耦合至U1(UC3845)的1脚。U1通过改变其6脚输出脉冲的宽度来调整功率开关管的导通时间，从而实现稳压。
8、过电压保护部分过电压保护部分由光耦U2(P521)和可变稳压管U3(TL431)及电压取样电阻R29、R30等元件组成。当输出过电压时通过R29采样，使U3(TL431)稳压值急速降低，通过U2(P521)耦合至U1(UC3845)的-4脚，使之与地短路，而封锁6脚脉冲的输出，使电路停止工作，保护负载不致于被烧坏。
9、过电流保护部分本电路采用逐个脉冲检测方式，对流过功率开关的电流进行检测，流过功率开关管的电流，由R2、R3、R4、R5进行采样，转变为与之对应的电压信号，再经R6、C6滤除杂波后，送入U1(UC3845)的-3脚，内部比较器的基准电压被偏置在1V，对3脚送来信号进行识别，这个信号只要超过1V，即被认为主功率开关过流，立即封锁6脚脉冲输出，使主功率开关关闭而免受损坏。本机过热保护由热敏继电器来完成，电路中D5、EC7、C15是风机电源。
图6和图7所示，它是一种适合于较低电压操作，较小功率输出的直流模块输出36V电压的实施例1、输入部分由输入插头CN1，负温度系数热敏电阻NTC，保险丝FUSE、及由1C1、1C2、1C3、1C4、L1、L2组成的噪声滤波器来组成。
2、整流滤波部分由整流桥DB1及电容C1、C2组成，其中整流桥在直流输入时不安装，而将相应处用导线短路。
3、控制部分仍由开关电源专用脉宽调制集成块IC1(UC3845)来担任。
4、功率变换部分B是高频开关变压器，Q1、Q2是功率开关管，R11、R12、C9、C10及二极管D6组成dv/dt吸收回路，D4是高频整流管，C11、R13组成另一路dv/dt吸收，防止幅射干扰，D7是隔离二极管，D5、C14组成风机电源。
5、过流保护部分R5、R6是电流取样电阻，R4、C8是滤除杂波元件。
6、稳压部分由光耦IC2(P521)及可变稳压管Q3(TL431)及电压取样电阻R17、R18、电位器RH1组成，RH1用来调整输出电压。
图5所示的直流模块的工作原理为该系统交流输入部分为两相插头CN1连接UPS的交流模块的逆变器输出端，稳定而可靠的交流220V一路直接供交流负载用，另一路经CN1的1、2到EMI滤波器中，EMI滤波器由R1、C1、L1、L2、C2、C3、C4等组成，后到桥式整流滤波电路中，把AC220V变为DC300V，由电路ZL1、EC1、EC2、EC3、EC4组成的电路来完成。
该300V的直流直接加在开关管IRFP360的漏极上，另一方面通过R7、R8启动电阻向UC3845的电源脚7脚供电，UC3845脚6输出一连串受控高频脉冲，Q3(2SD667)、Q4(2SD647)和推动变压器组成的推动放大和裂相电路直接激励开关管IRFP360的栅极，IRFP360和高频变换变玉器组成一个受控的直流开关电路，在高频变换器中以电磁电的行式感应到次级，经高频整流滤波直接输出直流电源以供直流负载使用。
次级整流滤波电路由D4、EC8、D7、C19组成。C14、R21、R22为dv/dt吸收电路，输出电压经R26、R31、RH1分压做为取样电压，取样电压经U5(TL431)、U4(P521)等组成的反馈电路，取样电压信号经光电隔离直接加在UC3845的电压误差控制1脚上，从而达到输出电压稳定。使输入交流和输出直流达到完全隔离的目的。
权利要求1.交直流双输出电力专用UPS，由交流模块、直流模块、输入端口、输出端口等组成，它的交流模块由市电输入变压器、整流电路、滤波电路、逆变输出电路、电池组及充电电路、交流旁路等组成，它的直流模块由输入电路、整流滤波电路、功率开关、控制电路、推动电路输出电路等组成，其特征在于它的输入端有一个交流输入端口，它的输出端有交流输出插座和直流输出插座，在它的内部设置有两相插头CN1，两相插头CN1的进线端的脚2与交流模块中三相整流桥的D2、D4正端相连，两相插头CN1的进线端的脚1与交流模块中的三相整流桥的D1、D3负端相连，两相插头CN1出线端的脚1和脚2分别与直流模块输入端的两根进线相连，直流模块输出端的正负两根线分别与直流输出插座的两输出端子相连。
2.根据权利要求1所述的交直流双输出电力专用UPS其特征在于两相插头CN1进线端的脚1与交流模块中的蓄电池组的正极相连，两相插头CN1进线端的脚2与交流模块中的蓄电池组的负极相连。
3.根据权利要求1所述的交直流双输出电力专用UPS其特征在于两相插头CN1进线端的脚1和脚2分别与交流模块中交流输出插座的两输出端子相连。
4.根据权利要求1所述的交直流双输出电力专用UPS其特征在于两相插头CN1为2-4个，两相插头CN1的进线端的脚1或脚2均为并连接，每个两相插头CN1的出线端与一个直流模块的输入端的两根进线相连。
5.根据权利要求1所述的交直流双输出电力专用UPS其特征在于交流模块输出端输出不间断的220V变流电压，直流模块输出端输出不间断的12V或24V或36V或48V或110V或220V直流电压。
专利摘要本实用新型涉及一种不间断电源，它是一种交直流双输出电力专用UPS，它内置有交流模块和直流模块，它的输入端有一个交流输入端口，它的输出端有交流输出插座和直流输出插座，在它的内部内置有两相插头CN1，两相插头CN1进线端的脚1和脚2接于交流模块的输出端，两相插头CN1的出线端的脚1和脚2接于直流模块的输入端，直流模块的输出端和交流模块的输出端分别与直流输出插座和交流输出插座相连，它是一种一机多用，使用安全、设备投资少，可同时输出交、直流的电力专用UPS。
文档编号H02J7/00GK2567852SQ0224796
公开日2003年8月20日 申请日期2002年8月16日 优先权日2002年8月16日
发明者朱计坤, 刘二堂 申请人:邯郸市兴周电子研究所