专利名称：小型发电机供电的不间断电源的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种交流电源供应器，尤指一种用于关键用电设备的电源保护装置，属双变换型的小型发电机供电的不间断电源。
背景技术：
目前，常用的双变换型不间断电源，是一种交流电源供应器，其可在供电的交流电网不正常情况下提供合格的交流电，其一般由整流电路和逆变电路以及后备电池构成。在供电正常情况下，输入交流电经过整流电路变换成直流电，直流电经过逆变电路变换成符合供电质量标准的交流电，后备电池并联在直流则作为后备能源。
整流电路一般以二极管，可控硅构成，其为非线性元件，如果以额定功率相当的发电机独立对整流电路供电，发电机不能稳定工作。如果要构成发电机不间断电源的后备电源系统，必须采用比不间断电源额定功率大6-10倍的发电机。
国内外不少不间断电源设备制造厂商，如美国某公司，台湾某公司为指导以后用户的合理选购、应用其产品都明示其产品在这方面的技术缺陷，提示应用对策。
国内外用户和业内专家也从应用角度，不断探索改善发电机不间断电源的后备电源系统性能的方法、技巧，努力提高系统匹配性、稳定性及可靠性，也有成功的有价值的个案，但缺乏普遍意义。
发明内容
为了克服上述不足之处，本实用新型的主要目的旨在提供一种改进的不间断电源，其采用新颖的整流电路，使得该不间断电源能与相同额定功率的发电机构成后备电源系统，以提高这种系统的性能和降低系统的成本。
本实用新型要解决的技术问题是要解决不间断电源的后备电源整流电路、系统方法、技巧，系统匹配性、稳定性及可靠性等技术问题。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是该装置有交流/直流变换器、逆变器、电池组及微处理器组成，交流/直流变换器与交流/直流变换控制器及逆变器相连接，交流/直流变换控制器与微处理器相连接，微处理器与直流/直流变换器及逆变控制器相连接，逆变器与逆变控制器相连接；输入交流电经交流/直流变换器为直流供逆变器，逆变器输出符合供电质量标准的交流电，同时供充电模式的直流/直流变换器对电池组充电，在储能运行方式下，直流/直流变换器以升压模式对电池组放电。
其中交流/直流变换器，以替代以二极管，可控硅构成的整流电路，将供电的交流电转换成逆变器工作所需的直流电，所述的交流/直流变换器为一个脉冲宽度调制的开关型半桥变换器和交流/直流变换控制器；直流/直流变换器在正常运行方式时对电池组充电及储能运行方式时对电池组升压；电池组，以供应直流后备能源；逆变器，将直流转换成符合供电质量标准的交流电；交流/直流变换控制器，逆变控制器和一微处理器以控制系统运行。
所述的小型发电机供电的不间断电源的交流/直流变换器中的交流电源V1依次与滤波电感及功率开关相连接，功率开关与滤波电容相连接，交流/直流变换控制器与交流电源V1、输入电流I及输出电压V2相连接，交流/直流变换控制器输出的PWM1信号及PWM2信号分别输入到功率开关；供电交流电源V1经过滤波电感后，将信号传送入功率开关，功率开关按规律切换，并用交流/直流变换控制器，调制功率开关的开关信号。
所述的小型发电机供电的不间断电源的交流/直流变换控制器中的交流电源V1依次与除法器K1及运算放大器A相连接，输出电压V2依次与除法器K2及运算放大器B相连接，运算放大器A及运算放大器B分别与乘法器相连接，乘法器与求和运算器相连接，求和运算器的输出连接跟随器的输入，跟随器输出作为误差放大器K的输入；输入电流I与误差放大器K的输入相连接，误差放大器K的输出连接脉冲宽度调制器的输入，高频三角波的输出连接脉冲宽度调制器的输入，脉冲宽度调制器的输出经反向驱动器及驱动器并行输出；供电交流电源V1通过除法器除一常数K1的商信号，传送入运算放大器与参考零相减，交流/直流变换器输出电压V2通过除法器除一常数K2的商信号，也传送入运算放大器与参考零相减，两者通过乘法器求积再乘1/10的信号，其积与函数f(Z)的求和为运算结果。
在上述交流/直流变换器中，其中所述的交流/直流变换控制器包括脉冲宽度调制器，将误差信号用高频三角波调制；误差放大器K，将供电交流电源电压和交流/直流变换器输出电压运算的结果与输入电流进行误差放大，值即误差信号；主运算电路，将供电交流电源电压除一常数K1的商与参考零相减；将交流/直流变换器输出电压除常数K2的商与参考零相减，两者求积除10，商与函数f(Z)的和即所需的运算的结果。
本实用新型的有益效果是不间断电源能与相同额定功率的发电机构成后备电源系统，以提高这种系统的性能和降低系统的成本；提供交流电源电压和交流/直流变换器输出电压运算的结果，以最大程度适应各种发电机的输出特性，以达到构成能稳定运行的发电机不间断电源的后备电源系统。
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
附
图1是本实用新型不间断电源的结构方框示意图；附图2是本实用新型不间断电源中交流/直流变换器结构框示意图；附图3是本实用新型不间断电源中交流/直流变换控制器结构框示意图。
附图中标号说明11-交流/直流变换器 26-滤波电容；12-交流/直流变换控制器； 34-除法器K1；13-逆变器35-运算放大器A；14-逆变控制器36-除法器K2；15-直流/直流变换器 37-运算放大器B；16-电池组38-乘法器；17-微处理器；310-函数f(Z)；21-交流电源V1； 311-误差放大器K；22-输入电流I； 312-脉冲宽度调制器；23-输出电压V2； 313-高频三角波；24-功率开关；314-反向驱动器；25-滤波电感；315-驱动器；39-求和运算器； 316-跟随器。
具体实施方式
请参阅附图1所示，本实用新型有交流/直流变换器(11)、逆变器(13)、电池组(16)及微处理器(17)组成，交流/直流变换器(11)与交流/直流变换控制器(12)及逆变器(13)相连接，交流/直流变换控制器(12)与微处理器(17)相连接，微处理器(17)与直流/直流变换器(15)及逆变控制器(14)相连接，逆变器(13)与逆变控制器(14)相连接；输入交流电经交流/直流变换器(11)为直流供逆变器(13)，逆变器(13)输出符合供电质量标准的交流电，同时供充电模式的直流/直流变换器(15)对电池组(16)充电，在储能运行方式下，直流/直流变换器(15)以升压模式对电池组(16)放电。
其中交流/直流变换器(11)，以替代以二极管，可控硅构成的整流电路，将供电的交流电转换成逆变器工作所需的直流电，所述的交流/直流变换器(11)为一个脉冲宽度调制的开关型半桥变换器和交流/直流变换控制器(12)；直流/直流变换器(15)在正常运行方式时对电池组(16)充电及储能运行方式时对电池组16升压；电池组(16)，以供应直流后备能源；逆变器(13)，将直流转换成符合供电质量标准的交流电；交流/直流变换控制器(12)，逆变控制器(14)和一微处理器(17)以控制系统运行。
在供电正常情况下，不间断电源工作于正常运行方式，输入交流电经交流/直流变换器(11)变换成直流以供逆变器(13)，逆变器(13)输出符合供电质量标准的交流电，同时供工作于充电模式的直流/直流变换器(15)对电池组(16)充电；在供电异常情况下，不间断电源工作于储能运行方式，交流/直流变换器(11)停止工作，直流/直流变换器(15)工作于升压模式使电池组(16)放电，以获得逆变器(13)工作所需的直流电源，逆变器13输出符合供电质量标准的交流电，既UPS输出，微处理器(17)承担上述各种状态的检测控制。
所述的小型发电机供电的不间断电源的交流/直流变换器(11)中的交流电源V1(21)依次与滤波电感(25)及功率开关(24)相连接，功率开关(24)与滤波电容(26)相连接，交流/直流变换控制器(12)与交流电源V1(21)、输入电流I(22)及输出电压V2(23)相连接，交流/直流变换控制器(12)输出的PWM1信号及PWM2信号分别输入到功率开关(24)；供电交流电源V1(21)经过滤波电感(25)后，将信号传送入功率开关(24)，功率开关(24)按规律切换，并用交流/直流变换控制器(12)，调制功率开关(24)的开关信号。
供电交流电源V1(21)，经过滤波电感(25)，送高频功率开关(24)，通过功率开关(24)按照一定规律切换(PWM1，PWM2)，使交流电源V1(21)变换成直流电源，滤波电感(25)滤除变换过程的调制信号，滤波电容(26)的滤波作用使得直流电源平滑成稳恒直流电源。
通过交流/直流变换控制器(12)中的运算单元，调制功率开关(24)的开关信号(PWM1，PWM2)，控制输入电流具有一定的特性，即供电交流电源电压V1(21)和交流/直流变换器输出电压V2(23)运算的结果，以最大程度适应各种发电机的输出特性，以达到构成能稳定运行的发电机不间断电源后备电源系统。
所述的小型发电机供电的不间断电源的交流/直流变换控制器(12)中的交流电源V1(21)依次与除法器K1(34)及运算放大器A(35)相连接，输出电压V2(23)依次与除法器K2(36)及运算放大器B(37)相连接，运算放大器A(35)及运算放大器B(37)分别与乘法器(38)相连接，乘法器(38)与求和运算器(39)相连接，求和运算器(39)的输出连接跟随器(316)的输入，跟随器(316)输出作为误差放大器K(311)的输入；输入电流I(22)与误差放大器K(311)的输入相连接，误差放大器K(311)的输出连接脉冲宽度调制器(312)的输入，高频三角波(313)的输出连接脉冲宽度调制器(312)的输入，脉冲宽度调制器(312)的输出经反向驱动器(314)及驱动器(315)并行输出；供电交流电源V1(21)通过除法器除一常数K1的商信号，传送入运算放大器与参考零相减，交流/直流变换器11输出电压V2(23)通过除法器除一常数K2的商信号，也传送入运算放大器与参考零相减，两者通过乘法器(38)求积再乘1/10的信号，其积与函数f(Z)(310)的求和为运算结果。
在上述交流/直流变换器中，其中所述的交流/直流变换控制器(12)包括脉冲宽度调制器(312)，将误差信号用高频三角波(313)调制；误差放大器K(311)，将供电交流电源电压和交流/直流变换器输出电压运算的结果与输入电流进行误差放大，值即误差信号；主运算电路，将供电交流电源电压除一常数K1的商与参考零相减；将交流/直流变换器(11)输出电压除常数K2的商与参考零相减，两者求积除10，商与函数f(Z)的和即所需的运算的结果。
将供电交流电源电压V(21)通过除法器K1(34)除一常数K1的商通过运算放大器A(35)与参考零相减；将交流/直流变换器(11)输出电压V2(23)通过除法器K2(36)除一常数K2的商通过运算放大器B(37)与参考零相减，两者通过乘法器(38)求积再乘1/10，积与函数f(Z)(310)的求和为运算结果W。
将供电交流电源电压V1(21)和交流/直流变换器(11)输出电压V2(23)运算的结果W与输入电流I(22)，通过误差放大器(311)，进行误差放大，值A即误差信号。
脉冲宽度调制器(312)，将误差信号A用高频三角波(313)调制，产生脉冲宽度调制信号PWM；反向驱动器(314)将脉冲宽度调制信号PWM反向，电流放大产生PWM1；驱动器(315)将脉冲宽度调制信号PWM电流放大产生PWM2。
通过上述控制运算电路控制输入电流具有一定的特性，即供电交流电源电压V1(21)和交流/直流变换器(11)输出电压V2(23)运算的结果，以最大程度适应各种发电机的输出特性，以达到构成能稳定运行发电机不间断电源的后备电源系统。
权利要求1.一种小型发电机供电的不间断电源，该装置有交流/直流变换器、逆变器、电池组及微处理器，其特征在于交流/直流变换器与交流/直流变换控制器及逆变器相连接，交流/直流变换控制器与微处理器相连接，微处理器与直流/直流变换器及逆变控制器相连接，逆变器与逆变控制器相连接；输入交流电经交流/直流变换器为直流供逆变器，逆变器输出符合供电质量标准的交流电，同时供充电模式的直流/直流变换器对电池组充电，直流/直流变换器以升压模式对电池组放电。
2.根据权利要求1所述的小型发电机供电的不间断电源，其特征在于所述的交流/直流变换器中的交流电源V1依次与滤波电感及功率开关相连接，功率开关与滤波电容相连接，交流/直流变换控制器与交流电源V1、输入电流I及输出电压V2相连接，交流/直流变换控制器输出的PWM1信号及PWM2信号分别输入到功率开关；供电交流电源V1经过滤波电感后，将信号送入功率开关，功率开关按规律切换，并用交流/直流变换控制器，调制功率开关的开关信号。
3.根据权利要求1、2所述的小型发电机供电的不间断电源，其特征在于所述的交流/直流变换控制器中的交流电源V1依次与除法器K1及运算放大器A相连接，输出电压V2依次与除法器K2及运算放大器B相连接，运算放大器A及运算放大器B分别与乘法器相连接，乘法器与求和运算器相连接，求和运算器的输出连接跟随器的输入，跟随器输出作为误差放大器K的输入；输入电流I与误差放大器K的输入相连接，误差放大器K的输出连接脉冲宽度调制器的输入，高频三角波的输出连接脉冲宽度调制器的输入，脉冲宽度调制器的输出经反向驱动器及驱动器并行输出；供电交流电源V1通过除法器除一常数K1的商信号，传送入运算放大器与参考零相减，交流/直流变换器输出电压V2通过除法器除一常数K2的商信号，也传送入运算放大器与参考零相减，两者通过乘法器求积再乘1/10的信号，其积与函数f(Z)的求和为运算结果。
专利摘要一种涉及交流电源供应器，尤指一种用于关键用电设备的电源保护装置，属双变换型的小型发电机供电的不间断电源。该装置有交流/直流变换器、逆变器、电池组及微处理器组成，交流/直流变换器与交流/直流变换控制器及逆变器相连接，交流/直流变换控制器与微处理器相连接，微处理器与交流/直流变换器及逆变控制器相连接，逆变器与逆变控制器相连接。本实用新型的优点不间断电源能与相同额定功率的发电机构成后备电源系统，以提高这种系统的性能和降低系统的成本；提供交流电源电压和交流/直流变换器输出电压运算的结果，以达到提高系统匹配性、稳定性及可靠性等功能。
文档编号H02J7/02GK2632917SQ03231359
公开日2004年8月11日 申请日期2003年5月22日 优先权日2003年5月22日
发明者王敖生, 陈子颖, 朱根勇, 虞黎辉 申请人:上海克虏伯控制系统有限公司