一種新型在線式不同斷電源制造技術

一種新型在線式不間斷電源，是由機箱、蓄電池組和ＡＣ、ＤＣ轉換與控制電路組成的，其中ＡＣ／ＤＣ整流變換、ＤＣ／ＤＣ升壓變換和ＤＣ／ＡＣ逆變三個電路中都采用ＰＷＭ集成器件作為振蕩源，在ＡＣ／ＤＣ和ＤＣ／ＤＣ變換的脈寬調制集成芯片的基準端分別設有指數曲線式軟啟動電路，在ＡＣ／ＤＣ變換中還裝有雙隔離整形驅動功率ＶＭＯＳ管的新電路。（*該技術在2002年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種固態不間斷電源，特別是一種新型在線式不間斷電源，屬于電源
隨著通信、計算機和各種智能化的電子儀表設備的發展，要求能夠安全、可靠地長期連續工作，以提供穩定輸出電壓的電源設備或裝置已成為國內許多行業的需求，于是，各種功率大小不一的固態電子式不間斷電源就應運而生，獲得日益廣泛的市場。目前，現代化的電源應具備高頻、高效、節能和快速、可靠、凈化、穩壓、穩頻等優良性能，具有這些優良特性的電源已被國家列入重點推廣項目之一。但是，由于受種種原因的限制(例如理論水平、材料特性、元器件供應及工藝制做能力等等)，國內尚無真正自己設計生產的高性能不間斷電源(UPS)。現在市場上出售的“國產”UPS，絕大多數來自“公司”之類小企業，且大多是采用進口另部件，按國外方法組裝生產的，其性能頗多缺陷。本技術的目的是提供一種新型在線式不間斷電源，它是以現代化電源理論為基礎、利用國際80年代中后期的微電子器件和比較廉價的材料制作的高性能UPS。本技術是這樣實現的它是由機箱、蓄電池組和AC、DC轉換及控制電路等部分組成的，其中整機的控制電路包括有輸入低通濾波器1、雙隔離型AC／DC整流變換器2、蓄電池組3、中央控制器5、DC／DC升壓變換器6、DC／AC逆變器7和輸出低通濾波器8(參見附圖說明圖1)，其中AC／DC變換，DC／DC變換和DC／AC變換三個電路都采用脈寬調制(PWM)集成器件作為振蕩信號源，在AC／DC變換和DC／DC變換的脈寬調制集成芯片的基準端分別設置有指數式曲線軟啟動電路。其中DC／DC、DC／AC兩個環節構成了高效逆變器。非在線式UPS是靠繼電器切換動作的，在市電停電時，其轉換動作及啟動時間都較長，故趨淘汰之勢。無論有無市電，在線式UPS的蓄電池和逆變器都處在工作運行中有市電時，蓄電池為“浮充”狀態，逆變器則處于“熱態”備用，市電停電后，馬上就可由它供電，沒有轉換時間。但是通常的在線式UPS效率只有90％，本技術由于采用了雙隔離整形后驅動功率VMOS管的新技術(專利申請號CN92109533.3)，效率高、能耗省，各元件發熱量大為降低，去掉軸流風機采用自然通風后，機內溫升仍很低。又采用了新近研制的開關電源的指數曲線式軟啟動電路(專利申請號CN92109532.5)，使開機時不會產生電流浪涌沖擊，工作更加安全可靠。本技術應用了申請人研制成功的當前先進的控制技術和器件，使整機效率達到96％以上，工作頻率可達100KHz，功率為2KVA。總之，本技術是完全依靠中國人自己獨立研制開發的具有多項技術特色的新型在線式不間斷電源。以下結合附圖，具體介紹本技術。圖1為本技術的整機控制電路方框圖。圖2為雙隔離型AC／DC變換器電路方框圖。圖3為中央控制器方框圖。圖4為DC／DC變換器方框圖。圖5為DC／AC全橋電路原理圖。圖1所示的是本技術整機電路框圖。在市電供電時，交流電(220V±20％)經AC／DC變換器2整流變成54～56V的直流電，供蓄電池組3充電和逆變電路DC／DC升壓變換器6、DC／AC變換器7作為電源。蓄電池組3是儲能元件，一旦市電停電后由它向負載供電，平時則處于熱備用的“浮充”狀態。中央控制電路5負責對整機多個電路的工作狀態進行檢測、控制和發出相應聲光指示。DC／DC變換器6是將市電整流出的55伏直流電或蓄電池組3的48伏直流電升壓為331伏的直流電，并在限制功率輸出的條件下供DC／AC變換器7將其311伏直流電逆變成工頻交流電。(方波或正弦波)，再經低通濾波器8濾去殘余的高頻信號，把工頻交流電以有效值為220伏的電壓向外輸出，4是LC濾波電路。圖2展示了雙隔離型AC／DC變換器2的組成包括有整流濾波20，高頻全橋式開關21，控制電路電源22、PWM1和其指數式軟啟動電路26、雙隔離電路24、高頻功率變壓器T2及高頻整流電路25。該部分的工作原理分為兩部分一是功率通道先把市電限流后，向濾波電路20充電建立311伏電壓，該電壓再經高頻全橋式開關21和高頻功率變壓器T2，由高頻整流電路25整流、濾波，建立55伏左右的直流電壓。為保證此電壓的穩定，輸出的直流電壓經電阻Rc、Rd串聯分壓后降至2.25伏反饋回PWM1作為調節信號。另一個是控制信號通道由控制電路電源22向PWM1提供直流18伏電源，PWM1作為振蕩源，產生脈寬調制方波，先經過一個由半導體、三極管組成的全橋隔離電路24A，把PWM與感性負載變壓器TO隔離開，使PWM1輸出波形理想化后，才接入高低壓隔離器件TO，再對經變壓器TO傳輸后產生的波形變化，在其次級設置四個由帶有源門坎的反相器、電壓比較器和圖騰式驅動電路組成的整形電路24B，將其整形成理想方波，分別傳至高頻全橋的每只功率管。這種“雙隔離、整形驅動電路”是本機的技術特色之一，已申請專利技術專利(專利申請號為CN92109533.3)，在驅動大功率VMOS管時，其波形上升沿為10～20nS，下降沿為20～40nS(傳統隔離驅動法兩者分別為0.8～1.2μS和2～3μS)，使開關功率管完全避免了PWM信號波形中的模擬過渡期，管耗下降數十倍，既避免發熱，又節省能量，使效率大為提高。為避免開機瞬間產生短路沖擊電流，本技術采用了在PWM1的基準端設置一個加電后其電壓按指數曲線規律上升的軟啟動電路26，這是本技術的又一技術特色，也申請了專利技術專利。此電路設計新穎，構造簡單實用，可實現3～5秒的指數式開機慢啟動，有效地保護了電源本身的安全。UPS通常選用蓄電池組作為儲能元件，本機也不例外。蓄電池組3的電壓波動信號經LC濾波電路4后，由電阻Ra、Rb分壓送入中央控制電路5的信號鑒別A以檢測電能儲量。中央控制電路5的另一個輸入信號是市電停電信號，一旦市電停電，該信號送至信號鑒別B，觸發4秒延時電路后又控制12次振蕩器發出節奏較快的12次音頻信號，提示人們已進入蓄電池維持逆變的工作狀態。這時，上述信號鑒別A不斷監視蓄電池的技術狀態，當其電壓下降至90％時，驅動“蓄電池虧電”顯示燈L1和驅動4秒延時器和5分延時器，使音頻振蕩發出節奏較慢的長達5分鐘的報警音響，并在5分鐘終止時輸出一個啟動觸發器的信號A，自動關斷DC／DC變換器。這里的4秒延時器是把信號延遲4秒后，再“與”(指“邏輯與”－圖示為“Y”)原信號一起去啟動5分延時電路。這是為了提高抗干擾能力，防止蓄電池內阻帶來的誤動作，提高電路工作可靠性。當蓄電池電壓降至85％時，控制電路5也會點亮嚴重虧電顯示燈L2和發出控制信號B立即驅動觸發器翻轉，停止DC／DC變換器工作。對于市電停電信號，也采取了延遲四秒后，再“與”(邏輯“與”)原停電信號一起去啟動12次音頻振蕩電路的抗干擾措施。DC／DC升壓變換器6是由觸發器60、PWM2、指數信號源61、全橋開關62、高頻變壓器T3和高頻整流濾波電路63組成，其功能是將市電變換成的55伏或蓄電池供出的48伏直流電壓，升壓成311伏的直流電，并在限制輸出功率的條件下，供其后的DC／AC變換電路使用。限制功率的方法是將全橋開關62的電流信號取出變換后，送至觸發器60的輸入端C，在功率超出時，觸發器翻轉，輸出高電平，直接停止PWM2和PWM3的工作，關閉輸出、保護本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種新型在線式不間斷電源，是由機箱、蓄電池組、ＡＣ、ＤＣ轉換及控制電路等部分組成的，其特征在于：整機的控制電路包括有低通濾波器１、雙隔離型ＡＣ／ＤＣ整流變換器２、蓄電池組３、中央控制器５、ＤＣ／ＤＣ升壓變換器６、ＤＣ／ＡＣ逆變器７和低通濾波器８，其中ＡＣ／ＤＣ整流變換器２、ＤＣ／ＤＣ升壓變換器６和ＤＣ／ＡＣ逆變器７三個電路中都采用脈寬調制（ＰＷＭ）集成器件作為振蕩信號源，在ＡＣ／ＤＣ變換和ＤＣ／ＤＣ變換的脈寬調制集成芯片的基準端分別設置有指數曲線式軟啟動電路。

【技術特征摘要】
1.一種新型在線式不間斷電源，是由機箱、蓄電池組、AC、DC轉換及控制電路等部分組成的，其特征在于整機的控制電路包括有低通濾波器1、雙隔離型AC/DC整流變換器2、蓄電池組3、中央控制器5、DC/DC升壓變換器6、DC/AC逆變器7和低通濾波器8，其中AC/DC整流變換器2、DC/DC升壓變換器6和DC/AC逆變器7三個電路中都采用脈寬調制(PWM)集成器件作為振蕩信號源，在A...

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳有敬，萬體嘉，馬樹民，夏維新，
申請(專利權)人：北京鐵路局計量管理所，
類型：實用新型
國別省市：11[中國|北京]