一种高效率的ups系统的制作方法
【专利摘要】本发明适用于UPS领域，提供了一种高效率的UPS系统，该UPS系统包括整流模块及逆变模块，所述整流模块的输入端连接交流电源的L端，所述逆变模块的输入端分别连接交流电源的L端及所述整理模块20的输出端，所述逆变模块输出端输出稳定的交流电压。通过直接将输入交流对外输出，利用母线输出能量对输入电压进行互补输出稳定的交流电压，使得部分交流经过双转换，降低了能量损失、提高了转换效率，整流部分不需要全功率运转，降低成本。
【专利说明】一种高效率的UPS系统
【技术领域】
[0001]本发明属于电压变换领域，尤其涉及一种高效率的UPS系统。
【背景技术】
[0002]随着科技的飞速发展，在UPS系统中势采用双变换在线式，其原理是将输入的交流电压经过整流转变成直流电压，在将直流电压经过逆变变换成交流电压稳定输出，这样的UPS系统的性能较好，但是在讲过两次变换，使得能量损失比较大、整体的效率低，其电路结构如图1所示。
【发明内容】
[0003]本发明提供一种高效率的UPS系统，旨在解决现有UPS系统能量损失较大、整体效率低的问题。
[0004]本发明是这样实现的，一种高效率的UPS系统，该UPS系统包括整流模块及逆变模块，所述整流模块的输入端连接交流电源的L端，所述逆变模块的输入端分别连接交流电源的L端及所述整理模块的输出端，所述逆变模块输出端输出稳定的交流电压。
[0005]本发明的进一步技术方案是:所述逆变模块包括电子开关Q3、电子开关Q4、电子开关Q5、电子开关Q6、电感L2及电容C3，所述电子开关Q5的第二端连接所述交流电源的L端，所述电子开关Q5的第一端连接所述电子开关Q6的第一端，所述电感L2—端分别连接所述电子开关Q6的第二端、电子开关Q4的第二端及电子开关Q3的第一端，所述电感L2的另一端分别连接负载及电容C3的一端，所述电容C3的另一端连接所述交流电源的N端，所述电子开关Q3的第二端连接所述整流模块，所述电子开关Q4的第一端连接所述整流模块；当输入电压大于输出电压时，所述电子开关Q4、电子开关Q5、电子开关Q6互补导通,将输出电压稳定在输出额定电压；当输入电压小于输出电压时，所述电子开关Q3、电子开关Q5、电子开关Q6互补导通，将输出电压稳定在在输出额定电压。
[0006]本发明的进一步技术方案是:所述整流模块包括电感L1、电子开关Q1、电子开关Q2、电容Cl及电容C2，所述电感LI 一端连接交流电源的L端，所述电感LI的另一端分别连接电子开关Ql的第一端及电子开关Q2的第二端，所述电容Cl的负极及电容C2的正极分别连接交流电源的N端，所述电子开关Ql的第二端及电容Cl的正极分别连接所述电子开
关Q3的第二端。
[0007]本发明的进一步技术方案是:所述整流模块包括电感L1、电感L3、电子开关Q1、电子开关Q2、电容Cl、电容C2、二极管D1、二极管D2、二极管D5及二极管D6，所述二极管Dl的阳极及二极管D2的阴极分别连接交流电源的L端，所述二极管Dl的阴极连接所述电感LI的一端，电感LI的另一端分别连接所述电子开关Ql的第二端及二极管D5的阳极，二极管D5的阴极分别连接所述电容Cl的正极及电子开关Q3的第二端，所述二极管D2的阳极连接所述电感L3的一端，所述电感L3的另一端分别连接所述电子开关Q2的第一端及二极管D6的阴极，所述二极管D6的阳极分别连接所述电容C2的负极及电子开关Q4的第一端，所述电子开关Ql的第一端、电子开关Q2的第二端、电容Cl的负极及电容C2的正极分别连接交流电源的N端。
[0008]本发明的进一步技术方案是:所述逆变模块包括电子开关Q3、电子开关Q4、电子开关Q5、电子开关Q6、电感L2、电容C3、二极管D3及二极管D4，所述二极管D3的阳极、二极管D4的阴极分别连接交流电源L端，所述二极管D3阴极分别连接所述电子开关Q5的第二端及电子开关Q3的第一端，所述二极管D4的阳极分别连接所述电子开关Q6的第一端及电子开关Q4的第二端，所述电感L2的一端分别连接电子开关Q5的第一端及电子开关Q6的第二端，所述电感L2的另一端分别连接负载及电容C3的一端，所述电容C3的另一端连接交流电源的L端，所述电子开关Q3的第二端连接所述整流模块，所述电子开关Q4的第一端连接所述整流模块，当输入电压大于输出电压时，所述电子开关Q4、电子开关Q5、电子开关Q6及二极管D3互补导通,将输出电压稳定在输出额定电压；当输入电压小于输出电压时，所述电子开关Q3、电子开关Q5、电子开关Q6及二极管D4互补导通，将输出电压稳定在在输出额定电压。
[0009]本发明的进一步技术方案是:所述整流模块包括电感L1、电子开关Q1、电子开关Q2、电容Cl及电容C2，所述电感LI 一端连接交流电源的L端，所述电感LI的另一端分别连接电子开关Ql的第一端及电子开关Q2的第二端，所述电容Cl的负极及电容C2的正极分别连接交流电源的N端，所述电子开关Ql的第二端及电容Cl的正极分别连接所述电子开
关Q3的第二端。
[0010]本发明的进一步技术方案是:所述整流模块包括电感L1、电感L3、电子开关Q1、电子开关Q2、电容Cl、电容C2、二极管D1、二极管D2、二极管D5及二极管D6，所述二极管Dl的阳极及二极管D2的阴极分别连接交流电源的L端，所述二极管Dl的阴极连接所述电感LI的一端，电感LI的另一端分别连接所述电子开关Ql的第二端及二极管D5的阳极，二极管D5的阴极分别连接所述电容Cl的正极及电子开关Q3的第二端，所述二极管D2的阳极连接所述电感L3的一端，所述电感L3的另一端分别连接所述电子开关Q2的第一端及二极管D6的阴极，所述二极管D6的阳极分别连接所述电容C2的负极及电子开关Q4的第一端，所述电子开关Ql的第一端、电子开关Q2的第二端、电容Cl的负极及电容C2的正极分别连接交流电源的N端。
[0011]本发明的进一步技术方案是:该UPS系统还包括驱动模块，所述驱动模块输出端分别连接所述整流模块输入端及逆变模块输入端。
[0012]本发明的进一步技术方案是:该UPS系统还包括微处理器，所述微处理器的输出端连接所述驱动模块的输入端。
[0013]本发明的进一步技术方案是:所述电子开关Q1、电子开关Q2、电子开关Q3、电子开关Q4、电子开关Q5、电子开关Q6采用的为三极管或MOS管或IGBT或FET。
[0014]本发明的有益效果是:通过直接将输入交流对外输出，利用母线输出能量对输入电压进行互补输出稳定的交流电压，使得部分交流经过双转换，降低了能量损失、提高了转换效率，整流部分不需要全功率运转，降低成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是现有技术UPS系统的电路结构图； 图2是本发明实施例提供的高效率的UPS系统的结构框图；
图3是本发明实施例提供的高效率的UPS系统电路结构图一；
图4是本发明实施例提供的高效率的UPS系统电路结构图二 ；
图5是本发明实施例提供的高效率的UPS系统电路结构图三；
图6是本发明实施例提供的高效率的UPS系统电路结构图四；
图7是本发明实施例提供的高效率的UPS系统中的Q3、Q4、Q6的连接点波形图。
【具体实施方式】
[0016]附图标记:10_逆变模块 20-整流模块 30-驱动模块 40-微处理器。
[0017]图2-6示出了本发明提供的高效率的UPS系统，该UPS系统包括整流模块20及逆变模块10，所述整流模块20的输入端连接交流电源的L端，所述逆变模块10的输入端分别连接交流电源的L端及所述整理模块20的输出端，所述逆变模块10输出端输出稳定的交流电压。通过直接将输入交流对外输出，利用母线输出能量对输入电压进行互补输出稳定的交流电压，使得部分交流经过双转换，降低了能量损失、提高了转换效率，整流部分不需要全功率运转，降低成本。
[0018]所述逆变模块10包括电子开关Q3、电子开关Q4、电子开关Q5、电子开关Q6、电感L2及电容C3，所述电子开关Q5的第二端连接所述交流电源的L端，所述电子开关Q5的第一端连接所述电子开关Q6的第一端，所述电感L2 —端分别连接所述电子开关Q6的第二端、电子开关Q4的第二端及电子开关Q3的第一端，所述电感L2的另一端分别连接负载及电容C3的一端，所述电容C3的另一端连接所述交流电源的N端，所述电子开关Q3的第二端连接所述整流模块，所述电子开关Q4的第一端连接所述整流模块；当输入电压大于输出电压时，所述电子开关Q4、电子开关Q5、电子开关Q6互补导通,将输出电压稳定在输出额定电压；当输入电压小于输出电压时，所述电子开关Q3、电子开关Q5、电子开关Q6互补导通，将输出电压稳定在在输出额定电压。
[0019]所述整流模块20包括电感L1、电子开关Ql、电子开关Q2、电容Cl及电容C2，所述电感LI 一端连接交流电源的L端，所述电感LI的另一端分别连接电子开关Ql的第一端及电子开关Q2的第二端，所述电容Cl的负极及电容C2的正极分别连接交流电源的N端，所述电子开关Ql的第二端及电容Cl的正极分别连接所述电子开关Q3的第二端。
[0020]所述整流模块20包括电感L1、电感L3、电子开关Ql、电子开关Q2、电容Cl、电容C2、二极管Dl、二极管D2、二极管D5及二极管D6，所述二极管Dl的阳极及二极管D2的阴极分别连接交流电源的L端，所述二极管Dl的阴极连接所述电感LI的一端，电感LI的另一端分别连接所述电子开关Ql的第二端及二极管D5的阳极，二极管D5的阴极分别连接所述电容Cl的正极及电子开关Q3的第二端，所述二极管D2的阳极连接所述电感L3的一端，所述电感L3的另一端分别连接所述电子开关Q2的第一端及二极管D6的阴极，所述二极管D6的阳极分别连接所述电容C2的负极及电子开关Q4的第一端，所述电子开关Ql的第一端、电子开关Q2的第二端、电容Cl的负极及电容C2的正极分别连接交流电源的N端。
[0021]所述逆变模块10包括电子开关Q3、电子开关Q4、电子开关Q5、电子开关Q6、电感L2、电容C3、二极管D3及二极管D4，所述二极管D3的阳极、二极管D4的阴极分别连接交流电源L端，所述二极管D3阴极分别连接所述电子开关Q5的第二端及电子开关Q3的第一端，所述二极管D4的阳极分别连接所述电子开关Q6的第一端及电子开关Q4的第二端，所述电感L2的一端分别连接电子开关Q5的第一端及电子开关Q6的第二端，所述电感L2的另一端分别连接负载及电容C3的一端，所述电容C3的另一端连接交流电源的L端，所述电子开关Q3的第二端连接所述整流模块，所述电子开关Q4的第一端连接所述整流模块，当输入电压大于输出电压时，所述电子开关Q4、电子开关Q5、电子开关Q6及二极管D3互补导通,将输出电压稳定在输出额定电压；当输入电压小于输出电压时，所述电子开关Q3、电子开关Q5、电子开关Q6及二极管D4互补导通，将输出电压稳定在在输出额定电压。
[0022]所述整流模块20包括电感L1、电子开关Ql、电子开关Q2、电容Cl及电容C2，所述电感LI 一端连接交流电源的L端，所述电感LI的另一端分别连接电子开关Ql的第一端及电子开关Q2的第二端，所述电容Cl的负极及电容C2的正极分别连接交流电源的N端，所述电子开关Ql的第二端及电容Cl的正极分别连接所述电子开关Q3的第二端。
[0023]所述整流模块20包括电感L1、电感L3、电子开关Ql、电子开关Q2、电容Cl、电容C2、二极管Dl、二极管D2、二极管D5及二极管D6，所述二极管Dl的阳极及二极管D2的阴极分别连接交流电源的L端，所述二极管Dl的阴极连接所述电感LI的一端，电感LI的另一端分别连接所述电子开关Ql的第二端及二极管D5的阳极，二极管D5的阴极分别连接所述电容Cl的正极及电子开关Q3的第二端，所述二极管D2的阳极连接所述电感L3的一端，所述电感L3的另一端分别连接所述电子开关Q2的第一端及二极管D6的阴极，所述二极管D6的阳极分别连接所述电容C2的负极及电子开关Q4的第一端，所述电子开关Ql的第一端、电子开关Q2的第二端、电容Cl的负极及电容C2的正极分别连接交流电源的N端。
[0024]该UPS系统还包括驱动模块30，所述驱动模块30输出端分别连接所述整流模块输20入端及逆变模块10输入端。
[0025]该UPS系统还包括微处理器40，所述微处理器40的输出端连接所述驱动模块30的输入端。
[0026]所述电子开关Q1、电子开关Q2、电子开关Q3、电子开关Q4、电子开关Q5、电子开关Q6采用的为三极管或MOS管或IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor的缩写，绝缘栅双极型晶体管)或FET (Field Effect Transistor缩写(FET)，场效应管)等电子开关。
[0027]如图3所示，交流电源的L端分别连接电感LI的一端及电子开关Q5的第二端，电感LI的另一端分别连接电子开关Ql的第一端及电子开关Q2的第二端，电子开关Ql的集电及及电容Cl的正极分别连接电子开关Q3的第二端，电子开关Q2的第一端及电容C2的负极分别连接电子开关Q4的第一端，电容C的负极及电容C2的正极分别连接交流电源的N端，电子开关Q5的第一端连接电子开关Q6的第一端，电子开关Q3的第一端、电子开关Q4的第二端及电子开关Q6的第二端分别连接电感L2的一端，电感L2的另一端及电容C3的一端分别连接负载，电容C3的另一端连接交流电源N端。
[0028]电子开关Q1、电子开关Q2、电子开关Q3、电子开关Q4、电子开关Q5、电子开关Q6的第三端分别连接驱动模块的输出端。
[0029]1.当输入电压低于额定电压时:
在输出的正半周，由Q3和和双向开关(Q5，Q6)互补导通，在(Q5，Q6)导通时，相当于输入电压直接到输出端，能量损失很小，Q3导通时由母线输送能量，与原方案相同。
[0030]在输出的负半周，由Q4和双向开关(Q5，Q6)互补导通。[0031]由于大部分能量都可以通过双向开关(Q5，Q6)传递，只有部分能量需要做两次变换，所以能有效地提闻系统效率。
[0032]2.当输入电压高于额定电压时，Q3和Q4的导通顺序互换即可，原理相同。
[0033]如图4所示，交流电源的L端分别连接电子开关Q5的第二端、二极管Dl的阳极及二极管D2的阴极，二极管Dl的阴极连接电感LI的一端，电感LI的另一端分别连接电子开关Ql的第二端及二极管D5的阳极，二极管D5的阴极分别连接电容Cl的正极及电子开关Q3的第二端，二极管D2的阳极连接电感L3的一端，电感L3的另一端分别连接电子开关QQ2的第一端及二极管D6的阴极，二极管D6的阳极分别连接电容C2的负极及电子开关Q4的第一端，电子开关Q5的第一端连接电子开关Q6的第一端，电子开关Q3的第一端、电子开关Q4的第二端及电子开关Q6的第二端分别连接电感L2的一端，电感L2的另一端及电容C3的一端分别连接负载，电容C3的另一端连接交流电源N端，电子开关Ql的第一端、电子开关Q2的第二端、电容Cl的负极及电容C2的正分别连接交流电源N端。
[0034]如图5所示，交流电源L端分别连接电感LI的一端及二极管D3的阳极及二极管D4的阴极，电感LI的另一端分别连接电子开关Ql的第一端及电子开关Q2的第二端，电子开关Ql的第二端分别连接电容Cl的正极及电子开关Q3的第二端，电子开关Q2的第一端分别连接电容C2的负极及电子开关Q4的第一端，电容Cl的负极及电容C2的正极分别连接交流电源N端；二极管D3的阴极分别连接电子开关Q3的第一端及电子开关Q5的第二端，二极管D4的阳极分别连接电子开关Q4的第二端及电子开关Q6的第一端，电子开关Q5的第一端及电子开关Q6的第二端分别连接电感L2的一端，电感L2的另一端分别连接负载及电容C3的一端，电容C3的另一端连接交流电源N端。
[0035]如图6所示，交流电源L端分别连接二极管Dl的阳极、二极管D2的阴极、二极管D3的阳极及二极管D4的阴极，二极管Dl的阴极连接电感LI的一端，电感LI的另一端分别连接电子开关Ql的第二端及二极管D5的阳极，二极管D5的阴极分别连接电子开关Q3的第二端及电容Cl的正极，二极管D2的阳极连接电感L3的一端，电感L3的另一端分别连接电子开关Q2的第一端及二极管D6的阴极，二极管D6的阳极分别连接电子开关Q4的第一端及电容C2的负极，电子开关Ql的第一端、电子开关Q2的第二端、电容Cl的负极及电容C2的正极分别连接交流电源的N端；二极管D3的阴极分别连接电子开关Q3的第一端及电子开关Q5的第二端，二极管D4的阳极分别连接电子开关Q4的第二端及电子开关Q6的第一端，电子开关Q5的第一端及电子开关Q6的第二端分别连接电感L2的一端，电感L2的另一端分别连接负载及电容C3的一端，电容C3的另一端连接交流电源N端。
[0036]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种高效率的UPS系统，其特征在于:该UPS系统包括整流模块及逆变模块，所述整流模块的输入端连接交流电源的L端，所述逆变模块的输入端分别连接交流电源的L端及所述整理模块的输出端，所述逆变模块输出端输出稳定的交流电压。
2.根据权利要求1所述的UPS系统，其特征在于:所述逆变模块包括电子开关Q3、电子开关Q4、电子开关Q5、电子开关Q6、电感L2及电容C3,所述电子开关Q5的第二端连接所述交流电源的L端，所述电子开关Q5的第一端连接所述电子开关Q6的第一端，所述电感L2 —端分别连接所述电子开关Q6的第二端、电子开关Q4的第二端及电子开关Q3的第一端，所述电感L2的另一端分别连接负载及电容C3的一端，所述电容C3的另一端连接所述交流电源的N端，所述电子开关Q3的第二端连接所述整流模块，所述电子开关Q4的第一端连接所述整流模块；当输入电压大于输出电压时，所述电子开关Q4、电子开关Q5、电子开关Q6互补导通,将输出电压稳定在输出额定电压；当输入电压小于输出电压时，所述电子开关Q3、电子开关Q5、电子开关Q6互补导通,将输出电压稳定在在输出额定电压。
3.根据权利要求2所述的UPS系统，其特征在于:所述整流模块包括电感L1、电子开关Ql、电子开关Q2、电容Cl及电容C2，所述电感LI 一端连接交流电源的L端，所述电感LI的另一端分别连接电子开关Ql的第一端及电子开关Q2的第二端，所述电容Cl的负极及电容C2的正极分别连接交流电源的N端，所述电子开关Ql的第二端及电容Cl的正极分别连接所述电子开关Q3的第二端。
4.根据权利要求2所述的UPS系统，其特征在于:所述整流模块包括电感L1、电感L3、电子开关Q1、电子开关Q2、电容Cl、电容C2、二极管D1、二极管D2、二极管D5及二极管D6，所述二极管Dl的阳极及二极管D2的阴极分别连接交流电源的L端，所述二极管Dl的阴极连接所述电感LI的一端，电感LI的另一端分别连接所述电子开关Ql的第二端及二极管D5的阳极，二极管D5的阴 极分别连接所述电容Cl的正极及电子开关Q3的第二端，所述二极管D2的阳极连接所述电感L3的一端，所述电感L3的另一端分别连接所述电子开关Q2的第一端及二极管D6的阴极，所述二极管D6的阳极分别连接所述电容C2的负极及电子开关Q4的第一端，所述电子开关Ql的第一端、电子开关Q2的第二端、电容Cl的负极及电容C2的正极分别连接交流电源的N端。
5.根据权利要求1所述的UPS系统，其特征在于:所述逆变模块包括电子开关Q3、电子开关Q4、电子开关Q5、电子开关Q6、电感L2、电容C3、二极管D3及二极管D4，所述二极管D3的阳极、二极管D4的阴极分别连接交流电源L端，所述二极管D3阴极分别连接所述电子开关Q5的第二端及电子开关Q3的第一端，所述二极管D4的阳极分别连接所述电子开关Q6的第一端及电子开关Q4的第二端，所述电感L2的一端分别连接电子开关Q5的第一端及电子开关Q6的第二端，所述电感L2的另一端分别连接负载及电容C3的一端，所述电容C3的另一端连接交流电源的L端，所述电子开关Q3的第二端连接所述整流模块，所述电子开关Q4的第一端连接所述整流模块，当输入电压大于输出电压时，所述电子开关Q4、电子开关Q5、电子开关Q6及二极管D3互补导通,将输出电压稳定在输出额定电压；当输入电压小于输出电压时，所述电子开关Q3、电子开关Q5、电子开关Q6及二极管D4互补导通，将输出电压稳定在在输出额定电压。
6.根据权利要求5所述的UPS系统，其特征在于:所述整流模块包括电感L1、电子开关Ql、电子开关Q2、电容Cl及电容C2，所述电感LI 一端连接交流电源的L端，所述电感LI的另一端分别连接电子开关Ql的第一端及电子开关Q2的第二端，所述电容Cl的负极及电容C2的正极分别连接交流电源的N端，所述电子开关Ql的第二端及电容Cl的正极分别连接所述电子开关Q3的第二端。
7.根据权利要求5所述的UPS系统，其特征在于:所述整流模块包括电感L1、电感L3、电子开关Q1、电子开关Q2、电容Cl、电容C2、二极管D1、二极管D2、二极管D5及二极管D6，所述二极管Dl的阳极及二极管D2的阴极分别连接交流电源的L端，所述二极管Dl的阴极连接所述电感LI的一端，电感LI的另一端分别连接所述电子开关Ql的第二端及二极管D5的阳极，二极管D5的阴极分别连接所述电容Cl的正极及电子开关Q3的第二端，所述二极管D2的阳极连接所述电感L3的一端，所述电感L3的另一端分别连接所述电子开关Q2的第一端及二极管D6的阴极，所述二极管D6的阳极分别连接所述电容C2的负极及电子开关Q4的第一端，所述电子开关Ql的第一端、电子开关Q2的第二端、电容Cl的负极及电容C2的正极分别连接交流电源的N端。
8.根据权利要求1-7任一项所述的UPS系统，其特征在于:该UPS系统还包括驱动模块，所述驱动模块输出端分别连接所述整流模块输入端及逆变模块输入端。
9.根据权利要求8所述的UPS系统，其特征在于:该UPS系统还包括微处理器，所述微处理器的输出端连接所述驱动模块的输入端。
10.根据权利要求4或7所述的UPS系统，其特征在于:所述电子开关Ql、电子开关Q2、电子开关Q3、电子开关Q4、电子开关Q5、电子开关Q6米用的为三极管或MOS管或IGBT或FET。
【文档编号】H02M7/5387GK103916024SQ201410112632
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2014年3月24日 优先权日:2014年3月24日
【发明者】李璞 申请人:李璞