CN100502198C - 一种多制式ups电源及其实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多制式UPS电源及实现多制式选择的方法，该UPS电源主要由三路单相PFC整流电路、三路单相逆变电路、集中旁路部分、蓄电池组、DSP处理器和制式选择输入装置组成，其中用户通过制式选择输入装置输入用户指令给DSP处理器，该用户指令经译码分析出需要的控制参数后，由DSP处理器控制相应的输出电压、输出相位、输出频率，最后输出逆变驱动信号给三路单相逆变电路，经其中的三相逆变器逆变后，通过集中旁路部分输出正弦波交流电，本发明具有多种工作制式，能满足所有用户的供电要求。

Description

一种多制式UPS电源及其实现方法

技术领域

本发明涉及一种多制式UPS电源及实现多制式选择的方法。

背景技术

UPS电源从产生到现在已经经历了近40年时间，从技术方而来讲已经是非常成熟。但是从用户使用角度看，通常一种机型并不能满足所有用户的供电需求。不同的用户根据用电环境的不同，对各种用电参数，如输入电压、输入频率、输出电压、输出频率、输入相数、输出相数等的要求是不同的。所以，必须有不同的产品以适应不同的客户要求，这样给UPS生产商以及用户带来诸多不便。并且随着用电环境的改变，用户的机型必须做相应的改变，无形中增加了用户的投入成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可以满足不同输入、输出电压，输入、输出频率和输入、输出相数等用电参数要求的多制式UPS电源和实现多制式选择的方法。

为了实现上述目的，本发明一种多制式UPS电源，主要由三路单相PFC整流电路、三路单相逆变电路、集中旁路部分、蓄电池组、DSP处理器和制式选择输入装置组成，其中用户通过制式选择输入装置输入用户指令给DSP处理器，该用户指令经译码分析出需要的控制参数后，由DSP处理器控制相应的输出电压、输出相位和输出频率，最后DSP处理器输出逆变驱动信号给三路单相逆变电路，经三路单相逆变电路中的三路单相逆变器逆变后，通过集中旁路部分输出正弦波交流电。

在一种多制式UPS电源中实现多制式选择的方法，包括以下步骤：

(1)、开机前用户通过制式选择输入装置输入所需的输入输出相数、输入输出电压和输入输出频率；

(2)、多制式UPS电源中的DSP处理器在上电初始化时，按用户输入的用户指令初始化相应变量初始值；然后依次设置输出频率、输出电压和输出相位；最后DSP处理器输出逆变驱动信号给三路单相逆变电路，经三路单相逆变电路中的三路单相逆变器逆变后，通过集中旁路部分输出正弦波交流电。

本发明利用了特有的拓扑电路结构，可以解决用户对电网供电的不一致性及对功率的不确定性，该产品可以满足所有用户供电的需求。这样方便了用户的选择、也减少了生产商的生产过程。产品可以适应不同输入、输出电压、输入、输出频率等特点，方便产品的出口，可以解决因不同国家对供电要求的不相同。而不用因为以往的供电电压不同、供电频率不同、输入输出方式不一样而产生的选型不便。

附图说明

图1为本发明多制式UPS电源的电路连接框图；

图2为本发明多制式UPS电源制式选择实现框图；

图3为本发明单相输入、单相输出的电流路径示意图；

图4为本发明三相输入、单相输出的电流路径示意图；

图5为本发明三相输入、三相输出的电流路径示意图；

图6为本发明单相输入、三相输出的电流路径示意图；

图7为发明实现多制式选择的流程图；

图8为本发明可实现的制式组合图表。

具体实施方式

如图1、2所示，本发明一种多制式UPS电源，主要由三路单相PFC整流电路1、三路单相逆变电路2、集中旁路部分3、蓄电池组4、DSP处理器5和制式选择输入装置6组成，其中用户通过制式选择输入装置6输入用户指令给DSP处理器5，该用户指令经译码分析出需要的控制参数后，由DSP处理器5控制逆变器相应的输出电压、输出相位、输出频率，最后输出逆变驱动信号给三路单相逆变电路2，经其中的逆变器逆变后，通过集中旁路部分3输出正弦波交流电。

如图1所示，三路单相PFC整流电路1由三路单相PFC电路并联组成，输入交流端可以取用单相交流电或三相交流电，当使用单相输入时只需将三路输入并联即可。输入的交流电通过PFC整流电路1变换成稳定平滑的直流电，并提高了交流输入侧的功率因数和输出直流电压，最后接入公共的直流母线。另外由于用户要求的输入、输出电压范围不同，经PFC整流后的直流母线电压值也会不同。PFC升压后的直流母线电压受DSP处理器5发出的给定信号控制，所以只需更改DSP处理器5内部PWM的宽度就可完成母线电压的设定，以适应不同交流输出电压所需的不同母线电压值。

所述的三路单相逆变电路2中三路单相逆变器互相独立，即Y形输出的三相逆变器，该三路逆变器的控制信号均由DSP处理器5内部的定时器产生，因此更改DSP处理器5内部的相应定时参数就可以控制输出交流电压的幅值、频率等参数。若要输出三相交流电只要将三路输出交流电压的相位差改为120度；若要输出单相交流电则需将三路输出交流电压的相位差改为0度，在旁路输出端将三路输出短路就可形成单相输出。由于逆变器本身具有均流控制功能，所以不必担心并联后输出电流不均的现象，输出频率的改变只需更改DSP处理器5内部定时器的周期值。

由于采用了集中旁路切换方式，所以非常适合多种制式的转换。在单相输入时，将集中旁路的旁路输入、UPS输入、UPS输出的R、S、T相并联，就可以完成单相输入、单相输出；在三相输入单相输出时，只需将集中旁路的旁路输入、UPS输出的R、S、T相并联，UPS输入不变，就可以完成三相输入、单相输出的功能。

本发明一种UPS电源实现多制式选择的方法，包括以下步骤：

1、开机前用户通过制式选择输入装置6输入所需的输入输出相数、输入输出电压和输入输出频率；

2、UPS模块中的DSP处理器5在上电初始化时，按用户输入的用户指令初始化相应变量初始值；然后依次设置输出频率、输出电压和输出相位，最后输出逆变驱动信号给三路单相逆变电路2，经三路单相逆变电路2中的逆变器逆变后，通过集中旁路部分3输出正弦波交流电。

现详细描述不同制式下的实现方法；

1、三相输入、三相输出的实现方法：DSP处理器5检测到用户输入的指令，将用户指令译码分析后，改变三路输出电压相位使三路均相差120度，并将输出电压、输出频率等参数设定为相应值，由于输入端三相与单相通用，所以不用设定输入参数直接将三相交流输入即可，工作电流走向如图5所示；

2、三相输入、单相输出的实现方法：DSP处理器5检测到用户输入的指令，将用户指令译码分析后，改变输出电压相位使三路均相差0度，并使能输出相间均流程序，将输出电压、输出频率等参数设定为相应值；由于输入端三相与单相通用，所以不用设定输入参数直接将三相交流输入即可；在集中旁路的UPS输出端将三相交流输出并联，使其输出单相电源，工作电流走向如图4所示；

3、单相输入、单相输出的实现方法：DSP处理器5检测到用户输入的指令，将用户指令译码分析后，改变输出电压相位使三路均相差0度，并使能输出相间均流程序，将输出电压、输出频率等参数设定为相应值；由于输入端三相与单相通用，所以不用设定输入参数直接将三相交流输入端并联即可；在集中旁路的UPS输出端将三相交流输出并联，使其输入、输出单相电源；工作电流走向如图3所示；

4、单相输入、三相输出的实现方法：DSP处理器5检测到用户输入的指令，将用户指令译码分析后，改变输出电压相位使三路均相差120度，将输出电压、输出频率等参数设定为相应值；由于输入端三相与单相通用，所以不用设定输入参数直接将三相交流输入端并联即可，使其输入单相电源，输出三相电源；工作电流走向如图6所示；

如图7所示，为本发明的可实现多制式选择的具体实施方式。在设定参数的步骤中，先选择设置输出频率50HZ或者60HZ；然后选择设置输出电压为220V、230V或者240V；再选择输出相位是单相或者三相。最后可获得如图8所示的可满足不同国家的供电要求的24种工作制式。

本发明既适用于单模块的UPS电源，也适用于多模块的UPS电源，如图2所示的模块1~模块n则为多个UPS模块。

本发明的发明精神在于：用户在开机前选择好所需的工作制式及输入输出电压和频率，UPS模块中的DSP处理器在上电初始化时，按用户要求初始化相应数据，由DSP处理器控制相应的输出电压、输出相位、输出频率，最后输出逆变驱动信号给三路单相逆变电路，经逆变器逆变后，通过集中旁路部分输出正弦波交流电。DSP控制逆变输出电压，是依靠改变正弦脉宽调制(SPWM)的调制比来实现的，调制比的改变也应改变了SPWM的调制脉宽，也就改变了输出电压的幅值；DSP控制逆变输出频率，是改变了SPWM的载波周期来实现的，在正弦表不变的情况下，载波频率的改变实际就是改变了正弦波的输出频率；DSP控制逆变输出相位是，改变了三路逆变器正弦表的查表起始值来实现的，当在同一载波周期，三路正弦值都为一样时，表示三路输出电压相位相差0°，当在同一载波周期，三路正弦值相差120°时，表示三路输出电压相位相差120°，也就是输出三相电压。

在本发明中，配合了单路三相整流器和单路三相逆变器，才能根据用户输入的用电的制式要求，包括输入所需的输入输出相数、输入输出电压和输入输出频率等参数，通过DSP处理器的控制，实现多制式的目的。

Claims (2)

1、一种多制式UPS电源，其特征在于：主要由三路单相PFC整流电路、三路单相逆变电路、集中旁路部分、蓄电池组、DSP处理器和制式选择输入装置组成，该制式选择输入装置是用于输入所需的输入输出相数、输入输出电压和输入输出频率，其中用户通过制式选择输入装置输入用户指令给DSP处理器，该用户指令经译码分析出需要的控制参数后，由DSP处理器控制相应的输出电压、输出相位和输出频率，最后DSP处理器输出逆变驱动信号给三路单相逆变电路，经三路单相逆变电路中的三路单相逆变器逆变后，通过集中旁路部分输出正弦波交流电。

2、在权利要求1所述的一种多制式UPS电源上实现多制式选择的方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)、开机前用户通过制式选择输入装置输入所需的输入输出相数、输入输出电压和输入输出频率；

(2)、多制式UPS电源中的DSP处理器在上电初始化时，按用户输入的用户指令初始化相应变量初始值；然后依次设置输出频率、输出电压和输出相位；最后DSP处理器输出逆变驱动信号给三路单相逆变电路，经三路单相逆变电路中的三路单相逆变器逆变后，通过集中旁路部分输出正弦波交流电。

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