专利名称：一种不间断电源的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及控制技术领域，尤其涉及一种不间断电源。
背景技术：
不间断电源(Uninterruptible Power Supply,UPS)是指当交流输入电源(习惯称为市电)发生异常或断电时，还能继续向负载供电，并能保证供电质量，使负载供电不受影响的装置。UPS广泛应用于各种对供电可靠性和供电质量要求高的场合，例如银行、证券交易所的计算机系统，Internet网络中的服务器、路由器等关键设备，各种医疗设备、办公自动化设备、工厂自动化机器等。UPS按其工作方式可分为后备式UPS和在线式UPS两大类，相比于在线式UPS，后备式UPS运行效率更高、噪音低、且价格相对便宜，在UPS市场中占有一定的位置。然而实际电网中的负荷千差万别，尤其随着经济发展，大量非线性负荷增加，导致产生大量的谐波电信号并注入到电网中，使电网电信号产生畸变，这种谐波污染会对电网和用户带来干扰和影响，影响用电设备安全，增加电能损耗。现有技术中的后备式UPS仅能保证对交流负载或者直流负载的不间断供电，对于电网中的谐波电信号暂无任何处理措施。
实用新型内容本实用新型实施例提供一种不间断电源，用以实现对电网中谐波电信号的补偿。本实用新型实施例提供一种不间断电源，包括连接交流信号源，将所述交流信号源输入的交流电信号稳压后输出的输入控制单元;连接所述输入控制单元，接收所述输入控制单元输出的稳压后的交流电信号并变换为直流电信号后输出的整流单元；连接所述整流单元，接收所述整流单元输出的直流电信号并输出的直流单元；连接所述直流单元，接收所述直流单元输出的直流电信号，并在系统中存在谐波电信号时，产生且输出补偿所述谐波电信号的交流电信号的逆变单元；分别连接所述输入控制单元和所述逆变单元，接收所述输入控制单元输出的稳压后的交流电信号和所述逆变单元输出的交流电信号并输出至交流负载的输出控制单元。本实用新型实施例提供的不间断电源，逆变单元可以产生补偿谐波电信号的交流电信号，进而提高电源质量。
附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中[0014]图1为本实用新型实施例提供的不间断电源的结构图；图2为本实用新型实施例提供的逆变单元的结构图之一；图3为本实用新型实施例提供的逆变单元的结构图之二 ；图4为本实用新型实施例提供的逆变单元的结构图之三；图5为本实用新型实施例提供的输入控制单元的结构图之一；图6为本实用新型实施例提供的输入控制单元的结构图之二 ；图7为本实用新型实施例提供的输入控制单元的结构图之三；图8为本实用新型实施例提供的输出控制单元的结构图之一；图9为本实用新型实施例提供的输出控制单元的结构图之二 ；图10为本实用新型实施例提供的不间断电源工作方式一示意图；图11为本实用新型实施例提供的不间断电源工作方式二示意图；图12为本实用新型实施例提供的不间断电源工作方式三示意图之一；图13为本实用新型实施例提供的不间断电源工作方式三示意图之二。
具体实施方式
为了给出能够对电网中的谐波电信号进行补偿的实现方案，本实用新型实施例提供了一种不间断电源，以下结合说明书附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。并且在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。本实用新型实施例提供了一种不间断电源，如图1所示，包括连接交流信号源100，将交流信号源100输入的交流电信号稳压后输出的输入控制单元101 ;连接输入控制单元101，接收输入控制单元101输出的稳压后的交流电信号并变换为直流电信号后输出的整流单元102 ;连接整流单元102，接收整流单元102输出的直流电信号并输出的直流单元103 ;连接直流单元103，接收直流单元103输出的直流电信号，并在系统中存在谐波电信号时，产生且输出补偿该谐波电信号的交流电信号的逆变单元104 ;分别连接输入控制单元101和逆变单元104，接收输入控制单元101输出的稳压后的交流电信号和逆变单元104输出的交流电信号并输出至交流负载106的输出控制单元105。整流单元102，可以为晶闸管整流器或二极管整流器等。直流单元103，还用于能量的存储，利用太阳能电池板、超级电容器、飞轮等实现电能的存储。直流单元103还可以连接直流负载，为其供电。逆变单元104，具体可采用如下三种结构第一种，如图2所示，具体包括三个桥臂，每个桥臂分别包括两个绝缘栅双极晶体管IGBT和两个二极管，两个IGBT串联，每个二极管和一个IGBT反向并联，其中，每个桥臂的两个IGBT的连接点连接输出控制单元105的一相；串联的两个电容，两个电容的连接点为中性点；串联的两个电阻，两个电阻的连接点为中性点；每一个桥臂的两端、两个电容串联后的两端以及两个电阻串联后的两端分别连接直流单元103的正负极输出端。下面对其工作原理进行详细阐述。采集交流信号源100的电流信号，并进行谐波分析，分解出基波分量和各次谐波分量，将各次谐波分量合成为一个基准波形，采用载波和基准波形的比较方法来合成出IGBT V21I26的开关时序，从而达到补偿谐波电流的目的。第二种，如图3所示，具体包括四个桥臂，每个桥臂分别包括两个IGBT和两个二极管，两个IGBT串联，每个二极管和一个IGBT反向并联，其中，一个桥臂的两个IGBT的连接点为中性点，其它三个桥臂每个桥臂的两个IGBT的连接点连接输出控制单元105的一相；串联的两个电容和串联的两个电阻，两个电阻的连接点连接两个电容的连接点；每一个桥臂的两端、两个电容串联后的两端以及两个电阻串联后的两端分别连接直流单元103的正负极输出端。下面对其工作原理进行详细阐述。连接输出控制单元105的三个桥臂的控制方法与上述第一种方法相同，另外一个桥臂主要是用于控制中性点的稳定性，根据不同的工作状态来开通IGBT V37和V38，从而控制中性点的位移，如果中性点位移为“正”，则开通IGBT V38将中性点下拉，反之，如果中性点位移为“负”，则开通IGBT V37将中性点上提。第三种，如图4所示，具体包括三个桥臂，每个桥臂分别包括四个IGBT、四个二极管和两个钳位二极管，四个IGBT串联，每个二极管和一个IGBT反向并联，其中，每个桥臂的四个IGBT中中间两个IGBT的连接点连接输出控制单元105的一相，四个IGBT中前两个IGBT的连接点连接一个钳位二极管的阴极，该钳位二极管的阳极为中性点，四个IGBT中后两个IGBT的连接点连接另一个钳位二极管的阳极，该钳位二极管的阴极为中性点；串联的两个电容，两个电容的连接点为中性点；串联的两个电阻，两个电阻的连接点为中性点；每一个桥臂的两端、两个电容串联后的两端以及两个电阻串联后的两端分别连接直流单元103的正负极输出端。下面对其工作原理进行详细阐述。控制方法与上述第一种方法类似，不同的是由于钳位二极管D413I463的钳位作用，把每个桥臂的四个IGBT中中间两个IGBT的连接点的电位钳位在中性点电位上，因此，每个主开关器件关断时所承受的电信号强度仅为直流侧电信号强度的一半，特别适合高压大容量的应用场合。输入控制单元101，具体可采用如下三种结构第一种，如图5所示，具体包括连接交流信号源100的三组接触器，每组接触器包括两个接触器和一个电阻，一个接触器和电阻串联后与另一个接触器并联；连接三组接触器的稳压模块，连接输出控制单元105和整流单元102。下面对其工作原理进行详细阐述。当交流信号源100启动后，闭合接触器SW511、Sff521, SW531，交流信号源100通过电阻R51、R52> R53将交流电信号送入稳压模块，稳压模块输出稳定后再闭合接触器sw512、Sff522,SW532，启动过程结束。第二种，如图6所示，具体包括连接交流信号源100的三个双向晶闸管；连接三个双向晶闸管的稳压模块，连接输出控制单元105和整流单元102。其中，每个双向晶闸管由两个反向并联的晶闸管构成。下面对其工作原理进行详细阐述。当交流信号源100启动后，交流信号源100通过三个双向晶闸管将交流电信号送入稳压模块，逐渐改变三个双向晶闸管的导通角，使交流电信号逐渐增大，稳压模块输出稳定后，启动过程结束。第三种，如图7所示，在图6所示的输入控制单元101的基础上，还包括三个接触器，每个接触器和一个双向晶闸管并联。下面对其工作原理进行详细阐述。当交流信号源100启动后，交流信号源100通过三个双向晶闸管将交流电信号送入稳压模块，逐渐改变三个双向晶闸管的导通角，使交流电信号逐渐增大，稳压模块输出稳定后闭合接触器SW71、SW72、SW73，启动过程结束。采用如上三种结构的输入控制单元101具有软起动和稳压的功能，能够避免启动时因交流电信号的突然输入造成的对后端设备的冲击，让交流电信号逐渐建立起来，同时能够保证在正常供电的情况下使交流电信号稳定在一定的范围内。上述三种结构的输入控制单元仅为示例，为常用的具有软起动和稳压功能的电路，其他具有软起动和稳压功能的电路也可以作为该输入控制单元。输出控制单元105，具体可采用如下两种结构第一种，如图8所示，具体包括六个双向晶闸管，其中连接输入控制单元101的三个双向晶闸管和连接逆变单元104的三个双向晶闸管相连后连接交流负载106。其中，每个双向晶闸管由两个反向并联的晶闸管构成。下面对其工作原理进行详细阐述。通过控制连接输入控制单元101的三个双向晶闸管的导通角控制输入控制单元101对交流负载的输入，通过控制连接逆变单元104的三个双向晶闸管的导通角控制逆变单元104对交流负载的输入，其具体工作原理和图6中所示输入控制单元101双向晶闸管部分类似，在此不再详述。第二种，如图9所示，在图8所示的输出控制单元105的基础上，还包括六个接触器，每个接触器和一个双向晶闸管并联。其工作原理与上述第一种类似，不同的是在设备工作在稳定状态后闭合接触器，以消除双向晶闸管的能量损耗。上述两种结构的输出控制单元105仅为示例，为常用的开关电路。两种结构也可以结合使用，例如输出控制单元105中连接输入控制单元101的部分采用第二种中接触器和双向晶闸管并联的结构，连接逆变单元104的部分采用第一种中不并联接触器的结构。上述结构的不间断电源存在如下三种工作方式方式一，直供方式，电信号流向如图10所不,交流信号源100输出的交流电信号经过输入控制单元101和输出控制单元105输出至交流负载106及逆变单元104，逆变单元104接收输出控制单元105输出的交流电信号并变换为直流电信号后输出至直流单元103，由直流单元103进行电能的存储。方式二，谐波补偿方式，电信号流向如图11所示，交流信号源100输出的交流电信号经过输入控制单元101和输出控制单元105输出至交流负载106，当系统中存在谐波电信号时，逆变单元104将直流电信号变换为与检测出的谐波电信号补偿的交流电信号输出，从而达到谐波补偿的目的。方式三，负馈供电方式，包括交流信号源100输出幅值频率超限的情况和交流信号源100输出中断的情况。在交流信号源100输出幅值频率超限的情况下，电信号流向如图12所示，交流信号源100输出的交流电信号经过输入控制单元101输出至整流单元102，整流单元102接收输入控制单元101输出的交流电信号并变换为直流电信号后输出至直流单元103，逆变单元104再将直流单元103输出的直流电信号变换为交流负载106所需的交流电信号后，经过输出控制单元105输出至交流负载106，从而保证对交流负载106供电的可靠性。在交流信号源100输出中断的情况下，电信号流向如图13所示，直流单元103输出直流电信号，逆变单元104接收直流单元103输出的直流电信号并变换为交流电信号后经过输出控制单元105输出至交流负载106，从而实现对交流负载106的不间断供电。可见，采用本实用新型实施例提供的不间断电源，逆变单元可以对电网中的谐波电信号进行补偿，进而提高电源质量。综上所述，本实用新型实施例提供的不间断电源，包括连接交流信号源，将交流信号源输入的交流电信号稳压后输出的输入控制单元；连接输入控制单元，接收输入控制单元输出的稳压后的交流电信号并变换为直流电信号后输出的整流单元；连接整流单元，接收整流单元输出的直流电信号并输出的直流单元；连接直流单元，接收直流单元输出的直流电信号，并在系统中存在谐波电信号时，产生且输出补偿该谐波电信号的交流电信号的逆变单元；分别连接输入控制单元和逆变单元，接收输入控制单元输出的稳压后的交流电信号和逆变单元输出的交流电信号并输出至交流负载的输出控制单元。采用本实用新型实施例提供的不间断电源，能够补偿电网中的谐波电信号。显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。
权利要求1.一种不间断电源，其特征在于，包括 连接交流信号源，将所述交流信号源输入的交流电信号稳压后输出的输入控制单元；连接所述输入控制单元，接收所述输入控制单元输出的稳压后的交流电信号并变换为直流电信号后输出的整流单元； 连接所述整流单元，接收所述整流单元输出的直流电信号并输出的直流单元； 连接所述直流单元，接收所述直流单元输出的直流电信号，并在系统中存在谐波电信号时，产生且输出补偿所述谐波电信号的交流电信号的逆变单元； 分别连接所述输入控制单元和所述逆变单元，接收所述输入控制单元输出的稳压后的交流电信号和所述逆变单元输出的交流电信号并输出至交流负载的输出控制单元。
2.如权利要求1所述的不间断电源，其特征在于，所述逆变单元，具体包括 三个桥臂，每个桥臂分别包括两个绝缘栅双极晶体管IGBT和两个二极管，两个IGBT串联，每个二极管和一个IGBT反向并联，其中，每个桥臂的两个IGBT的连接点连接所述输出控制单元的一相； 串联的两个电容，所述两个电容的连接点为中性点； 串联的两个电阻，所述两个电阻的连接点为中性点； 所述每一个桥臂的两端、两个电容串联后的两端以及两个电阻串联后的两端分别连接所述直流单元的正负极输出端。
3.如权利要求1所述的不间断电源，其特征在于，所述逆变单元，具体包括 四个桥臂，每个桥臂分别包括两个IGBT和两个二极管，两个IGBT串联，每个二极管和一个IGBT反向并联，其中，一个桥臂的两个IGBT的连接点为中性点，其它三个桥臂每个桥臂的两个IGBT的连接点连接所述输出控制单元的一相； 串联的两个电容和串联的两个电阻，所述两个电阻的连接点连接所述两个电容的连接占. 所述每一个桥臂的两端、两个电容串联后的两端以及两个电阻串联后的两端分别连接所述直流单元的正负极输出端。
4.如权利要求1所述的不间断电源，其特征在于，所述逆变单元，具体包括 三个桥臂，每个桥臂分别包括四个IGBT、四个二极管和两个钳位二极管，四个IGBT串联，每个二极管和一个IGBT反向并联，其中，每个桥臂的四个IGBT中中间两个IGBT的连接点连接所述输出控制单元的一相，四个IGBT中前两个IGBT的连接点连接一个钳位二极管的阴极，该钳位二极管的阳极为中性点，四个IGBT中后两个IGBT的连接点连接另一个钳位二极管的阳极，该钳位二极管的阴极为中性点； 串联的两个电容，所述两个电容的连接点为中性点； 串联的两个电阻，所述两个电阻的连接点为中性点； 所述每一个桥臂的两端、两个电容串联后的两端以及两个电阻串联后的两端分别连接所述直流单元的正负极输出端。
5.如权利要求1所述的不间断电源，其特征在于，所述输入控制单元，具体包括 连接所述交流信号源的三组接触器，每组接触器包括两个接触器和一个电阻，一个接触器和电阻串联后与另一个接触器并联； 连接所述三组接触器的稳压模块，连接所述输出控制单元和所述整流单元。
6.如权利要求1所述的不间断电源，其特征在于，所述输入控制单元，具体包括 连接所述交流信号源的三个双向晶闸管； 连接所述三个双向晶闸管的稳压模块，连接所述输出控制单元和所述整流单元。
7.如权利要求6所述的不间断电源，其特征在于，所述输入控制单元，还包括三个接触器，每个接触器和一个双向晶闸管并联。
8.如权利要求1所述的不间断电源，其特征在于，所述输出控制单元，具体包括六个双向晶闸管，其中连接所述输入控制单元的三个双向晶闸管和连接所述逆变单元的三个双向晶闸管相连后连接所述交流负载。
9.如权利要求8所述的不间断电源，其特征在于，所述输出控制单元，还包括六个接触器，每个接触器和一个双向晶闸管并联。
专利摘要本实用新型公开了一种不间断电源，包括连接交流信号源，将交流信号源输入的交流电信号稳压后输出的输入控制单元；连接输入控制单元，接收输入控制单元输出的稳压后的交流电信号并变换为直流电信号后输出的整流单元；连接整流单元，接收整流单元输出的直流电信号并输出的直流单元；连接直流单元，接收直流单元输出的直流电信号，并在系统中存在谐波电信号时，产生且输出补偿该谐波电信号的交流电信号的逆变单元；分别连接输入控制单元和逆变单元，接收输入控制单元输出的稳压后的交流电信号和逆变单元输出的交流电信号并输出至交流负载的输出控制单元。采用本实用新型提供的不间断电源，能够补偿电网中的谐波电信号。
文档编号H02J3/01GK202840662SQ201220496350
公开日2013年3月27日 申请日期2012年9月26日 优先权日2012年9月26日
发明者刘遂明, 张郁, 黄杰标 申请人:艾默生网络能源有限公司