專利名稱：交直流雙輸出電力專用ups的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種不間斷電源，它是一種交直流雙輸出電力專用UPS，它的交流部分可適用于變電站RTU、后臺主機、微波、擴頻等，它的直流部分可適用于高壓開關(guān)、分合閘、接地保護、顯示、操作等。
二背景技術(shù)：
普通的UPS只能滿足交流220V負載，不具備直流輸出功能，對于既需要交流又需要直流的場合，一般需要配備普通的UPS和一套高頻開關(guān)電源，這樣既增加了設備投資，又增大了占地空間，增加了使用單位的負擔。
三
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種既能輸出交流又能輸出直流的交直流雙輸出電力專用UPS。
本實用新型的目的可以通過下述的技術(shù)方案來實現(xiàn)交直流雙輸出電力專用UPS，由交流模塊、直流模塊、輸入端口、輸出端口等組成，它的交流模塊由市電輸入變壓器、整流電路、濾波電路、逆變輸出電路、電池組及充電電路、交流旁路等組成，它的直流模塊由輸入電路、整流濾波電路、功率開關(guān)、控制電路、推動電路、輸出電路等組成。它的輸入端有一個交流輸入端口，它的輸出端有交流輸出插座和直流輸出插座，在它的內(nèi)部內(nèi)置有兩相插頭CN1，兩相插頭CN1的進線端的腳2與交流模塊中三相整流橋的D2、D4正端相連，兩相插頭CN1的進線端的腳1與交流模塊中的三相整流橋的D1、D3負端相連，兩相插頭CN1出線端的腳1和腳2分別與直流模塊輸入端的兩根進線相連，直流模塊輸出端的正負兩根線分別與直流輸出插座的兩輸出端子相連。
本實用新型的目的還可以通過下述的技術(shù)方案來實現(xiàn)兩相插頭CN1進線端的腳1與交流模塊中的蓄電池組的正極相連，兩相插頭CN1進線端的腳2與交流模塊中的蓄電池組的負極相連。
兩相插頭CN1進線端的腳1和腳2分別與交流模塊中交流輸出插座的兩輸出端子相連。
兩相插頭CN1為2-4個，兩相插頭CN1的進線端的腳1或腳2均為并連接，每個兩相插頭CN1的出線端與一個直流模塊的輸入端的兩根進線相連。
交流模塊輸出端輸出不間斷的220V變流電壓，直流模塊輸出端輸出不間斷的12V或24V或36V或48V或110V或220V直流電壓。
本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點1、一機多用，既能輸出交流又能輸出直流。
2、直流電壓輸出范圍寬，可滿足用戶的多種需求。
3、設備投資少、占用空間小，使用安全可靠。
四

圖1是交直流雙輸出電力專用UPS直流模塊與交流模塊相連接的方案一電原理圖圖2是交直流雙輸出電力專用UPS直流模塊與交流模塊相連接的方案二電原理圖圖3是交直流雙輸出電力專用UPS直流模塊與交流模塊相連接的方案三電原理圖圖4是交直流雙輸出電力專用UPS直流模塊輸出220V電原理框圖圖5是交直流雙輸出電力專用UPS直流模塊輸出220V電原理圖圖6是交直流雙輸出電力專用UPS直流模塊輸出36V電原理框圖圖7是交直流雙輸出電力專用UPS直流模塊輸出36V電原理圖五具體實施方式
圖1所示交直流雙輸出電力專用UPS，由交流模塊、直流模塊、輸入端口、輸出端口等組成，它的交流模塊由市電輸入變壓器、整流電路、濾波電路、逆變輸出電路、電池組及充電電路、交流旁路等組成，它的輸入端有一個交流輸入端口，它的輸出端有交流輸出插座和直流輸出插座，在它的內(nèi)部內(nèi)置有兩相插頭CN1，兩相插頭CN1的進線端的腳2與交流模塊中三相整流橋的D2、D4正端相連，兩相插頭CN1的進線端的腳1與交流模塊中的三相整流橋的D1、D3負端相連，兩相插頭CN1出線端的腳1和腳2分別與直流模塊輸入端的兩根進線相連，直流模塊輸出端的正負兩根線分別與直流輸出插座的兩輸出端子相連。
圖2所示兩相插頭CN1進線端的腳1與交流模塊中的蓄電池組的正極相連，兩相插頭CN1進線端的腳2與交流模塊中的蓄電池組的負極相連，CN1的出線端與直流模塊的輸入端相連。
圖3所示兩相插頭CN1進線端的腳1和腳2分別與交流模塊中交流輸出插座的兩輸出端子相連，CN1的出線端與直流模塊的輸入端相連。
圖1、圖2和圖3所示交直流雙輸出電力專用UPS的交流模塊工作原理市電220V經(jīng)UPS的火線(L)、零線(N)進入，經(jīng)過開關(guān)K1-A，電感L1，由自耦變壓器B1降壓后進入三相橋整流。三相整流橋內(nèi)部由六個二極管(D1-D6)組成，它有三個輸入端口。其中D1正極與D2負極連接處為一個端口，D3正極與D4負極連接處為另一個端口，D5正極與D6負極連接處為第三個端口，單相220V從前二個端口輸入，而電池經(jīng)開關(guān)K1-B后由三相橋第三個端口輸入。三相橋中的D5起隔離作用，由于市電220V經(jīng)降壓、整流、濾波后電壓高于電池電壓，故市電正常時，D5截止，電池電流不得流入UPS。市電斷電時，自耦變壓器B1無輸出電壓，D5導通，UPS轉(zhuǎn)為電池供電狀態(tài)。
輸入端的電容C3有濾除雜波作用，其作用有二其一、防止線路干擾進入UPS；其二、防止UPS中的大功率開關(guān)模塊產(chǎn)生的雜波返回電網(wǎng)造成污染。電感L1有抑制浪涌之功效，可使輸入功率因數(shù)得到提升。圖中的繼電器J1與啟動電阻R1構(gòu)成開機緩沖電路。開機時，繼電器J1暫不吸合，兩組常開觸點J1-1、J1-2均斷開。整流后的脈動直流或電池送來的直流經(jīng)啟動電阻R1限流，對濾波電容C5、C6、C7充電，當充電電壓達到額定電壓的70％時，J1吸合，兩組常開觸點J1-1、J1-2接通，一組短路R1，另一組對輔助電源供電。由濾波電容C5、C6、C7輸出的平滑電流，進入由逆變模塊A和逆變模塊B組成的逆變?nèi)珮?。逆變?nèi)珮蜉敵龅慕涣麟妷航?jīng)逆變變壓器B2隔離升壓到220V后，由次級經(jīng)旁路繼電器J2的常開觸點輸送到輸出插座。當機器出現(xiàn)故障時，旁路繼電器J2釋放，市電220V經(jīng)旁路保險F1，J2的常閉觸點輸送到輸出插座，由旁路供電。
圖中的B3是一電流傳感器，用來檢測濾波電容C5、C6、C7的電流，此電流即流過逆變模塊的電流，當逆變模塊過流時，通過B3檢測可適時保護。
圖中的C4是交流輸出濾波電容。可濾除輸出電壓中殘存的高頻分量。與之串聯(lián)在一起的B4是另一電流傳感器，用來適時檢測流過C4的電流做為電流反饋。
圖4和圖5所示，它是一種適合高壓操作較大功率輸出的直流模塊輸出220V電壓的實施例輸入部分由插頭CN1、保險絲F1、負溫度系數(shù)熱敏電阻NTC1、NTC2、阻尼電阻R1和C1、C2、C3、C4及L2組成的噪聲濾波器來組成。輸入部分把送來的直流電壓(或交流電壓)饋送至整流橋ZL1。
2、整流濾波部分由整流橋ZL1和電容EC1、EC2、EC3、EC4來組成，由交流輸出插座直接輸入時，整流橋ZL起整流作用，由蓄電池組和交流模塊的三相整流橋輸入時整流橋ZL1不安裝而將其相應處短接。
3、主功率開關(guān)由高反壓大功率VMOS管Q1、Q2來擔任，采用串聯(lián)方式，可減小每個開關(guān)管上的電壓應力，提高可靠性，適合大功率情況。
4、隔離變壓器B的次級經(jīng)高頻整流濾波以后輸出。
5、控制部分由脈寬調(diào)制專用集成電路UC3845及外圍元件組成。
UC3845-7腳是正電源輸入端。啟動時由啟動電阻R7、R8降壓后經(jīng)常閉合熱敏繼電器及濾波電容C7、EC6供電。啟動后由變壓器上的輔助電源繞組經(jīng)二極管D1整流，C20濾波，R9降壓供電。
UC3845-5腳是接地端。
UC3845-2腳是內(nèi)部誤差放大器反相輸入端，本電路接地。
UC3845-1腳是內(nèi)部誤差放大器輸出端，本電路做反饋輸入端。
UC3845-8腳是內(nèi)部+5V穩(wěn)壓電源輸出端。
UC3845-3腳是內(nèi)部電流傳感比較器的一個輸入端，輸入超過1V時，內(nèi)部動作，封鎖脈沖輸出，用來作為過電流保護。
UC3845-4腳是內(nèi)部振蕩器時間常數(shù)，改變4腳上的電阻R12和C5即可改變振蕩頻率，本電路設計為40KHz。
UC3845-6腳是驅(qū)動脈沖輸出端，它的輸出經(jīng)R33送入推動電路。
6、推動部分由導電極性相反的對管Q3和Q4組成的推挽電路及推動變壓器B1組成，由于兩只功率開關(guān)管的源極直流電位不一致，上管需要“懸浮”驅(qū)動，故用推動變壓器B1對兩路驅(qū)動信號隔離。EC5為隔直電容，R10和R6為兩只防振電阻。
7、隔離穩(wěn)壓部分由光耦U4(P521)和可變穩(wěn)壓管U5(TL431)及電壓取樣電阻R26、R31、電位器RH1等元件組成，RH1用來調(diào)整輸出電壓。輸出電壓的變化通過R26引起U5(TL431)穩(wěn)壓值的變化，這個變化通過U4(P521)耦合至U1(UC3845)的1腳。U1通過改變其6腳輸出脈沖的寬度來調(diào)整功率開關(guān)管的導通時間，從而實現(xiàn)穩(wěn)壓。
8、過電壓保護部分過電壓保護部分由光耦U2(P521)和可變穩(wěn)壓管U3(TL431)及電壓取樣電阻R29、R30等元件組成。當輸出過電壓時通過R29采樣，使U3(TL431)穩(wěn)壓值急速降低，通過U2(P521)耦合至U1(UC3845)的-4腳，使之與地短路，而封鎖6腳脈沖的輸出，使電路停止工作，保護負載不致于被燒壞。
9、過電流保護部分本電路采用逐個脈沖檢測方式，對流過功率開關(guān)的電流進行檢測，流過功率開關(guān)管的電流，由R2、R3、R4、R5進行采樣，轉(zhuǎn)變?yōu)榕c之對應的電壓信號，再經(jīng)R6、C6濾除雜波后，送入U1(UC3845)的-3腳，內(nèi)部比較器的基準電壓被偏置在1V，對3腳送來信號進行識別，這個信號只要超過1V，即被認為主功率開關(guān)過流，立即封鎖6腳脈沖輸出，使主功率開關(guān)關(guān)閉而免受損壞。本機過熱保護由熱敏繼電器來完成，電路中D5、EC7、C15是風機電源。
圖6和圖7所示，它是一種適合于較低電壓操作，較小功率輸出的直流模塊輸出36V電壓的實施例1、輸入部分由輸入插頭CN1，負溫度系數(shù)熱敏電阻NTC，保險絲FUSE、及由1C1、1C2、1C3、1C4、L1、L2組成的噪聲濾波器來組成。
2、整流濾波部分由整流橋DB1及電容C1、C2組成，其中整流橋在直流輸入時不安裝，而將相應處用導線短路。
3、控制部分仍由開關(guān)電源專用脈寬調(diào)制集成塊IC1(UC3845)來擔任。
4、功率變換部分B是高頻開關(guān)變壓器，Q1、Q2是功率開關(guān)管，R11、R12、C9、C10及二極管D6組成dv/dt吸收回路，D4是高頻整流管，C11、R13組成另一路dv/dt吸收，防止幅射干擾，D7是隔離二極管，D5、C14組成風機電源。
5、過流保護部分R5、R6是電流取樣電阻，R4、C8是濾除雜波元件。
6、穩(wěn)壓部分由光耦I(lǐng)C2(P521)及可變穩(wěn)壓管Q3(TL431)及電壓取樣電阻R17、R18、電位器RH1組成，RH1用來調(diào)整輸出電壓。
圖5所示的直流模塊的工作原理為該系統(tǒng)交流輸入部分為兩相插頭CN1連接UPS的交流模塊的逆變器輸出端，穩(wěn)定而可靠的交流220V一路直接供交流負載用，另一路經(jīng)CN1的1、2到EMI濾波器中，EMI濾波器由R1、C1、L1、L2、C2、C3、C4等組成，后到橋式整流濾波電路中，把AC220V變?yōu)镈C300V，由電路ZL1、EC1、EC2、EC3、EC4組成的電路來完成。
該300V的直流直接加在開關(guān)管IRFP360的漏極上，另一方面通過R7、R8啟動電阻向UC3845的電源腳7腳供電，UC3845腳6輸出一連串受控高頻脈沖，Q3(2SD667)、Q4(2SD647)和推動變壓器組成的推動放大和裂相電路直接激勵開關(guān)管IRFP360的柵極，IRFP360和高頻變換變玉器組成一個受控的直流開關(guān)電路，在高頻變換器中以電磁電的行式感應到次級，經(jīng)高頻整流濾波直接輸出直流電源以供直流負載使用。
次級整流濾波電路由D4、EC8、D7、C19組成。C14、R21、R22為dv/dt吸收電路，輸出電壓經(jīng)R26、R31、RH1分壓做為取樣電壓，取樣電壓經(jīng)U5(TL431)、U4(P521)等組成的反饋電路，取樣電壓信號經(jīng)光電隔離直接加在UC3845的電壓誤差控制1腳上，從而達到輸出電壓穩(wěn)定。使輸入交流和輸出直流達到完全隔離的目的。
權(quán)利要求1.交直流雙輸出電力專用UPS，由交流模塊、直流模塊、輸入端口、輸出端口等組成，它的交流模塊由市電輸入變壓器、整流電路、濾波電路、逆變輸出電路、電池組及充電電路、交流旁路等組成，它的直流模塊由輸入電路、整流濾波電路、功率開關(guān)、控制電路、推動電路輸出電路等組成，其特征在于它的輸入端有一個交流輸入端口，它的輸出端有交流輸出插座和直流輸出插座，在它的內(nèi)部設置有兩相插頭CN1，兩相插頭CN1的進線端的腳2與交流模塊中三相整流橋的D2、D4正端相連，兩相插頭CN1的進線端的腳1與交流模塊中的三相整流橋的D1、D3負端相連，兩相插頭CN1出線端的腳1和腳2分別與直流模塊輸入端的兩根進線相連，直流模塊輸出端的正負兩根線分別與直流輸出插座的兩輸出端子相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交直流雙輸出電力專用UPS其特征在于兩相插頭CN1進線端的腳1與交流模塊中的蓄電池組的正極相連，兩相插頭CN1進線端的腳2與交流模塊中的蓄電池組的負極相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交直流雙輸出電力專用UPS其特征在于兩相插頭CN1進線端的腳1和腳2分別與交流模塊中交流輸出插座的兩輸出端子相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交直流雙輸出電力專用UPS其特征在于兩相插頭CN1為2-4個，兩相插頭CN1的進線端的腳1或腳2均為并連接，每個兩相插頭CN1的出線端與一個直流模塊的輸入端的兩根進線相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交直流雙輸出電力專用UPS其特征在于交流模塊輸出端輸出不間斷的220V變流電壓，直流模塊輸出端輸出不間斷的12V或24V或36V或48V或110V或220V直流電壓。
專利摘要本實用新型涉及一種不間斷電源，它是一種交直流雙輸出電力專用UPS，它內(nèi)置有交流模塊和直流模塊，它的輸入端有一個交流輸入端口，它的輸出端有交流輸出插座和直流輸出插座，在它的內(nèi)部內(nèi)置有兩相插頭CN1，兩相插頭CN1進線端的腳1和腳2接于交流模塊的輸出端，兩相插頭CN1的出線端的腳1和腳2接于直流模塊的輸入端，直流模塊的輸出端和交流模塊的輸出端分別與直流輸出插座和交流輸出插座相連，它是一種一機多用，使用安全、設備投資少，可同時輸出交、直流的電力專用UPS。
文檔編號H02J7/00GK2567852SQ0224796
公開日2003年8月20日 申請日期2002年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月16日
發(fā)明者朱計坤, 劉二堂 申請人:邯鄲市興周電子研究所