專利名稱：四端口在線式抗干擾不間斷電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于不間斷電源裝置，主要涉及的是一種四端口在線式抗干擾不間斷電源。
在計算機等高檔電子儀器、設(shè)備的應(yīng)用中，不間斷電源(UPS)已成為保證此類電器安全、正常運行的重要環(huán)節(jié)。因我國電網(wǎng)基礎(chǔ)較差，相當一部分地區(qū)的電壓晝夜波動很大，浪涌、尖峰、雷電等干擾也十分嚴重，普通的不間斷電源(UPS)已不能適應(yīng)需要。因此，廣大用戶迫切需要一種輸入電壓寬(穩(wěn)壓范圍寬)、抗干擾能力強、可靠性高的UPS。由于交流參數(shù)穩(wěn)壓器、穩(wěn)壓變壓器(CVT)等諧振式交流穩(wěn)壓電源具有穩(wěn)壓范圍寬(可達±45％)、抗干擾能力強、結(jié)構(gòu)簡單、可靠性極高等顯著特點，所以人們利用它們做為核心元件制造出一種三端口不間斷電源。以目前普遍采用的三端口不間斷電源，(以CVT為例)，其原理結(jié)構(gòu)如

圖1所示(圖2為CVT部分等效電路原理圖)在核心元件部分CVT上有三個主繞組線圈N1為市電輸入Ui繞組(市電端口)、N2為逆變充電繞組(逆變端口)、N3為諧振輸出繞組(輸出端口)，N1和N2繞組均繞在初級鐵芯柱上形成緊耦合，N3繞在次級鐵芯柱上。初、次級繞組之間由帶氣隙的磁分路鐵芯F進行隔離，因而初、次級間是松耦合。磁分路鐵芯F的作用相當于圖2等效電路中的線性電感L0，它將輸入端口與輸出端口隔離開，當市電供電時，繼電器J1閉合，Ui通過CVT直接輸出一個凈化、穩(wěn)定的交流電壓U0供給負載使用。此時，雙向逆變器(SXNB)起整流作用，給蓄電池E充電，檢測控制電路(JCCT)起監(jiān)視市電情況并進行適當控制作用，逆變主電路元件這時處于后備工作狀態(tài)。當市電停止供電時，檢測控制電路起作用，斷開繼電器J1，由蓄電池E通過雙向逆變器(SXNB)繼續(xù)給CVT提供輸入電源，經(jīng)CVT穩(wěn)壓、濾波后輸出給負載使用。由于N1和N2之間是緊耦合關(guān)系，當市電停止供電后，如果J1沒有及時斷開就將逆變器投入逆變工作狀態(tài)的話，電網(wǎng)中的所有負載都將成為逆變器的負載，這時逆變器就會處于嚴重超載工作狀態(tài)而導(dǎo)致功率器件的損壞，因此，必須等J1可靠斷開后，才能使逆變器投入逆變工作狀態(tài)。這時輸出電壓U0就有可能在切換過程中產(chǎn)生瞬間中斷，此外，當逆變器投入工作后，輸入、輸出之間因串有一個大電感L0(圖2所示)，從而使得次級振蕩電壓U0由于L0的限流作用而需要幾個以上的周期才能建立起來。由于這兩個因素的存在，導(dǎo)致了三端口不間斷電源UPS在切換過程中輸出電壓U0會有50-100ms的間斷，所以不能進入在線式UPS的行列。對計算機而言，不允許電源有10ms以上的間斷，否則會造成丟失數(shù)據(jù)，或損壞硬盤的后果。這樣就使得此類三端口UPS在推廣應(yīng)用中受到了限制。
本實用新型的目的即由此產(chǎn)生，提出一種輸出電壓U0在切換過程中無瞬間中斷現(xiàn)象的四端口在線式抗干擾不間斷電源。
為實現(xiàn)上述目的，本實用新型是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的其是在現(xiàn)有三端口不間斷電源UPS的設(shè)計基礎(chǔ)上，增設(shè)輔助逆變繞組N4，輔助逆變繞組N4繞在次級鐵芯柱上，并與諧振輸出繞組N3形成緊耦合，在逆變充電繞組N2與輔助逆變繞組N4之間串接繼電器開關(guān)J2、J3，同時在檢測控制電路(JCCT)中相應(yīng)設(shè)置繼電器J2、J3。
本實用新型由于在次級鐵芯上增設(shè)輔助逆變繞組N4，從而大大地改善了現(xiàn)有三端口UPS的缺陷，使得此類UPS進入了在線式UPS的行列，為廣大用戶提供了一種高可靠性、極寬輸入電壓、抗干擾能力強的在線式UPS品種，滿足了在惡劣電網(wǎng)條件下，計算機等高檔電子設(shè)備的需要。由于采用了在切換過程中輔助逆變繞組工作的方法，直接向次級輔助逆變繞組饋送能量，從而消除了輸出電壓U0的瞬間中斷現(xiàn)象。本實用新型與常規(guī)UPS性能相比如下(以1KVA為例)普通在線式UPS 三端口CVT式 四端口CVT式+15+35穩(wěn)壓范圍％ ％ ±45％-25-45重量48kg 70kg55kg噪音＜45db ＜50db ＜48db切換時間0 100ms左右 0上限空載1 5A 3A輸入電流波形失真＜3％ ＜3％ ＜3％價格7200元5000元7000元本實用新型有如下附圖。
附圖1為現(xiàn)有三端口不間斷電源電路原理圖。
附圖2為附圖1的部分等效電路原理圖。
附圖3為本實用新型實施例1電路元理圖。
附圖4為附圖3部分等效電路原理圖。
附圖5為本實用新型實施例2電路原理圖。
附圖6為本實用新型實施例3電路原理圖。
結(jié)合附圖，給出本實用新型實施例如下如圖3所示本實用新型主要由市電輸入繞組N1(市電端口)、逆變輸入繞組N2(逆變端口)、諧振輸出繞組N3(輸出端口)、輔助逆變繞組N4(輔助端口)、雙向逆變器SXNB、和檢測控制電路JCCT構(gòu)成(圖3所示)，市電繞組N1和逆變充電繞組N2均繞在初級鐵芯柱上形成緊耦合；諧振輸出繞組N3和輔助逆變繞組N4均繞在次級鐵芯柱上也為緊耦合，在初、次級繞組之間由帶氣隙的磁分路鐵芯F進行隔離。在逆變充電繞組N2與輔助逆變繞組N4之間串接有繼電器開關(guān)J2、J3，同時在檢測控制電路中增設(shè)繼電器J2、J3。本實用新型的工作過程如下當市電供電時，J1閉合，市電Ui直接通過CVT向負載供電輸出U0，同時通過雙向逆變器(SXNB)給蓄電池E充電，主逆變功率器件這時處于后備工作狀態(tài)。當市電Ui中斷時，逆變器立即給輔助逆變繞N4送電(J2閉合、J3斷開)，以保持輸出電壓U0不致中斷，這時，盡管J1尚未斷開，電網(wǎng)中的所有負載仍然會成為逆變器的負載，但由于逆變電源是加在輔助逆變繞組N4次級鐵芯柱上的，因初、次級繞組之間磁分路F的作用，初、次級繞組為松耦合，即使初級輸入繞組N1相當于短路，但由于輸入、輸出間的大電感L0(圖4所示)的限流作用，因而對N4繞組來說負載不會很重，短時間內(nèi)逆變電路完全可以承受。輸出電壓U0也不會中斷，當J1完全斷開后，再閉合J3，斷開J2，輔助逆變器N4停止工作，由主逆變繞組N2向負載供電。由于切換過程很短，約100-200ms，所以輔助繞組N4的容量不需很大，這樣，整機的體積并無明顯增加。本實用新型所采用的雙向逆變器SXNB和檢測控制電路JCCT為現(xiàn)有技術(shù)，其功能與三端口不間斷是源UPS類同。在本實用新型的實施中，還可將雙向逆變器(SXNB)的“充電逆變”功能分開成為“充電”“逆變”兩個獨立環(huán)節(jié)(如圖5所示)，以簡化電路設(shè)計，提高可靠性。也可以將輔助逆變繞組N4與輸出繞組N3共用同一繞組(如圖6所示)，以節(jié)約材料，縮小體積。但是，它們的本質(zhì)是不變的，(即在切換過程中，首先在次級繞組進行輔助逆變，以保證輸出電壓U0不致中斷。然后再由初級主逆變繞組N2進行正常逆變供電。)
權(quán)利要求1.一種四端口在線式抗干擾不間斷電源，包括雙向逆變器(SKNB)、檢測控制電路(JCCT)，市電輸入繞組N1、逆變充電繞組N2和諧振輸出繞組N3，N1與N2繞組均繞在初級鐵芯上，其特征在于同時還設(shè)置有輔助逆變繞組N4，輔助逆變繞組N4繞在次級鐵芯上；在逆變充電繞組N2與輔助逆變繞組N4之間串接有繼電器開關(guān)J2、J3，同時在檢測控制電路(JCCT)中相應(yīng)設(shè)置繼電器J2、J3。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四端口在線式抗干擾不間斷電源，其特征在于所述的雙向逆變器(SXNB)，其逆變電路與充電電路可分開設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四端口在線式抗干擾不間斷電源，其特征在于所述的諧振式輸出繞組N3與輔助逆變繞組N4可以共用一個繞組繞在次級鐵芯上。
專利摘要本實用新型公開了一種四端口在線式抗干擾不間斷電源。其是在現(xiàn)有三端口不間斷電源UPS的設(shè)計基礎(chǔ)上，增設(shè)輔助逆變繞組N
文檔編號H02J7/00GK2257419SQ9522292
公開日1997年7月2日 申請日期1995年9月22日 優(yōu)先權(quán)日1995年9月22日
發(fā)明者張安城 申請人:張安城