CN101295934B - 一种具有宽输入电压范围的不间断电源 - Google Patents
一种具有宽输入电压范围的不间断电源 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101295934B CN101295934B CN2007101029628A CN200710102962A CN101295934B CN 101295934 B CN101295934 B CN 101295934B CN 2007101029628 A CN2007101029628 A CN 2007101029628A CN 200710102962 A CN200710102962 A CN 200710102962A CN 101295934 B CN101295934 B CN 101295934B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- input
- rectifier
- output
- transducer
- boost type
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Abstract
本发明涉及一种具有宽输入电压范围的不间断电源，包括交流输入端、整流器、电池支路、逆变器和输出端，整流器的输入端与交流输入端相连，电池支路并联在整流器的输出端，逆变器的输入端与整流器的输出端相连，逆变器的输出端为交流输出，所述整流器包括交流-交流转换器和升压式整流器，所述交流-交流转换器的输出端与所述升压式整流器的输入端相连；还包括控制电路，当交流输入端的输入电压高于升压式整流器的工作上限时，所述控制电路控制交流-交流转换器完成降压功能；当交流输入端的输入电压低于升压式整流器的工作上限时，所述控制电路控制升压式整流器完成升压功能。本发明将可将UPS的工作电压范围扩展到+/-40％以上。
Description
技术领域
本发明涉及电源技术领域，更具体地说，涉及一种具有宽输入电压范围的不间断电源。
背景技术
不间断电源(Uninterruptible Power Supply，简称为UPS)是一种恒频、稳压、纯净、不间断的高品质电源，随着信息技术的高速发展和计算机的广泛应用，它已成为许多重要场合不可缺少的电源装置。图1给出了通常的UPS电路拓扑，一般的双变换UPS由整流器(AC/DC)和逆变器构成(DC/AC)。输入电压在正常的范围内波动，整流器将母线稳定在一定数值，逆变器稳定工作，保证输出电压的品质。当输入电压高于或低于一定值，UPS将切换到电池工作，母线仍稳定在规定的范围，逆变器正常工作，保证重要设备不受影响。通常整流器的输入电压范围是+/-15％，超出范围则转到电池供电。现在常见的整流器拓扑可以分为降压式整流器和升压式整流器。
如图2所示，是降压式整流器的电路图。降压式将较宽范围变化的输入电压稳定在较低的母线电压，保证在最低输入电压时母线电压仍可以受控而稳定，常用可控硅(Silicon Controlled Rectifier，简称为SCR)全控桥整流器。它的特点是：输入功率因数不太高，一般在0.9左右；输入谐波电流大；输入电压较高时，仍可以工作，当输入电压低于一定值，UPS将转电池工作。
如图3所示，是升压式整流器的电路图。升压式整流器将较宽范围变化的输入电压稳定在较高的母线电压，保证在最高输入电压时母线电压仍高于输入电压峰值，使母线电压稳定受控。当输入电压高于设计上限时，输入接触器跳开，转电池工作。常用绝缘栅双极晶体管(Insulated Gate BipolarTransistor，简称为IGBT)开关整流器。它的特点是：输入功率因数高；输入谐波电流小；输入电压低时，仍可以工作，当输入电压高于一定值，UPS将转电池工作。
由上述的工作原理可见，降压式整流器UPS输入电压低于设计值时将转电池工作，而升压式整流器UPS在输入电压太高时将转电池工作。两者均有其固有的范围限制，由于成本和性能的原因，两种整流器的电压范围均不是特别宽，一般在+/-15％左右。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有UPS的上述输入电压范围有限的缺陷，提供一种具有宽输入电压范围的不间断电源。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种具有宽输入电压范围的不间断电源，包括交流输入端、整流器、电池支路、逆变器和输出端，整流器的输入端与交流输入端相连，电池支路并联在整流器的输出端，逆变器的输入端与整流器的输出端相连，逆变器的输出端为交流输出，所述整流器包括交流-交流转换器和升压式整流器，所述交流-交流转换器的输出端与所述升压式整流器的输入端相连；还包括控制电路，当交流输入端的输入电压高于升压式整流器的工作上限时，所述控制电路控制交流-交流转换器完成降压功能；当交流输入端的输入电压低于升压式整流器的工作上限时，所述控制电路控制升压式整流器完成升压功能。
在本发明所述的具有宽输入电压范围的不间断电源中，所述交流-交流转换器包括交流开关和降压变换器；所述交流开关用于当交流输入端的输入电压低于升压式整流器的工作上限时实现完全接通和当交流输入端的输入电压高于升压式整流器的工作上限时交流调压的功能。
在本发明所述的具有宽输入电压范围的不间断电源中，所述交流开关由硅控整流器SCR组成。
在本发明所述的具有宽输入电压范围的不间断电源中，所述交流-交流转换器进行降压时，所述控制电路根据母线电压的高低调节交流开关的导通时间，形成稳定的交流电压后送入升压式整流器进行整流，得到稳定的直流母线电压。
在本发明所述的具有宽输入电压范围的不间断电源中，所述升压式整流器包括功率因数校正电路和升压变换器。
在本发明所述的具有宽输入电压范围的不间断电源中，所述升压变换器由IGBT PWM整流器构成。
在本发明所述的具有宽输入电压范围的不间断电源中，所述升压式整流器进行升压时，控制电路控制交流开关处于完全接通状态，由升压变换器稳定母线电压。
在本发明所述的具有宽输入电压范围的不间断电源中，所述电池支路并联在所述升压式整流器输出端。
本发明还涉及一种宽输入电压范围的不间断电源，包括交流输入端、整流器、电池支路、逆变器和输出端，整流器的输入端与交流输入端相连，逆变器的输入端与整流器的输出端相连，逆变器的输出端为交流输出，其中所述整流器包括交流-交流转换器和升压式整流器，所述电池支路连接在所述交流-交流转换器和所述升压式整流器之间，所述交流-交流转换器的输入端与交流输入端相连，所述升压式整流器的输出端与所述逆变器的输入端相连，所述交流-交流转换器包括交流开关和降压变换器；所述电池支路包括电池组、单向可控硅S1-2、单向可控硅S2-2、单向可控硅S3-2、单向可控硅S4-2、单向可控硅S5-2、单向可控硅S6-2、电感L1、电感L3、电感L5、电感L6、电感L4以及电感L2，所述单向可控硅S1-2的阳极、所述单向可控硅S2-2的阳极、所述单向可控硅S3-2的阳极分别与所述电池组的正极连接，所述单向可控硅S4-2的阴极、所述单向可控硅S5-2的阴极、所述单向可控硅S6-2的阴极分别与所述电池组的负极连接，所述单向可控硅S1-2的阴极分别与所述交流-交流转换器的输出端和通过电感L1与所述升压式整流器的输入端连接，所述单向可控硅S2-2的阴极分别与所述交流-交流转换器的输出端和通过电感L3与所述升压式整流器的输入端连接，所述单向可控硅S3-2的阴极分别与所述交流-交流转换器的输出端和通过电感L5与所述升压式整流器的输入端连接，所述单向可控硅S4-2的阳极分别与所述交流-交流转换器的输出端和通过电感L2与所述升压式整流器的输入端连接，所述单向可控硅S5-2的阳极分别与所述交流-交流转换器的输出端和通过电感L4与所述升压式整流器的输入端连接，所述单向可控硅S6-2的阳极分别与所述交流-交流转换器的输出端和通过电感L6与所述升压式整流器的输入端连接；还包括控制电路，当交流输入端的输入电压高于升压式整流器的工作上限时，所述控制电路控制交流-交流转换器的交流开关完成交流降压的功能；当交流输入端的输入电压低于升压式整流器的工作上限时，所述交流-交流转换器的交流开关完全接通，所述控制电路控制升压式整流器完成升压功能。
实施本发明的具有宽输入电压范围的不间断电源，具有以下有益效果：本发明将交流-交流转换器和升压式整流器结合在一起，保证UPS可以在较宽的输入电压范围下稳定的工作，可将UPS的工作电压范围扩展到+/-40％以上。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是现有技术中UPS电源的电路拓扑示意图；
图2是现有技术中降压式整流器的电路图；
图3是现有技术中升压式整流器的电路图；
图4是本发明UPS电源的电路原理方框图；
图5是本发明第一实施例的电路图；
图6是本发明第二实施例的电路图。
具体实施方式
如图4所示，是本发明UPS电源的电路原理方框图。在图1中，UPS电源包括交流输入端、交流开关和降压变换器1、功率因数校正(Power FactorCorrection，简称为PFC)电路和升压变换器2、电池支路3、逆变器4、控制电路5和输出端。交流开关和降压变换器1构成交流-交流转换器(应用降压式整流器的交流降压功能)，其输入端与交流输入端相连，输出端与PFC电路和升压变换器2相连。PFC电路和升压变换器2构成升压式整流器。电池支路3可并联在PFC电路和升压变换器2的输出端两侧，当然，电池支路3也可连接在交流-交流转换器和升压式整流器之间。逆变器4与PFC电路和升压变换器2的输出端相连，逆变器4的输出端为交流输出。控制电路分别与交流开关和降压变换器1、PFC电路和升压变换器2、以及逆变器4相连，用于控制它们的工作。
本发明UPS的工作原理如下：将交流电源经交流输入端输入到交流开关和降压变换器1，然后再送入到PFC电路和升压变换器2中，相当于将降压式整流器的交流降压功能和升压式整流器的升压整流功能进行结合。当输入电压低于设定值时，该设定值可以是升压式整流器的工作上限，控制电路5将控制交流开关和降压变换器1中的交流开关工作在完全接通的状态，此时，交流开关相当于短接状态。控制电路5控制PFC电路和升压变换器2稳定母线电压。当输入电压高于设定值时，该设定值可以是升压式整流器的工作上限，交流开关并不完全开通，控制电路5控制交流开关工作在交流调压状态。此时交流开关不仅是简单的交流开关，还要能实现单独调节每相电路的导通时间的功能，即每个交流开关要能单独调节，实现交流调压的功能。控制电路5将根据母线电压的高低，控制交流开关的导通时间，即调节输入到PFC电路和升压变换器2的交流有效值，形成一个稳定的交流电压后，再送入到PFC电路和升压变换器2。然后经PFC电路和升压变换器2整流后，得到稳定的直流母线电压。
如图5所示，是本发明第一实施例的具体电路图。UPS的整流器由两个部分构成：能够实现降压的交流开关部分和能够实现升压的Boost部分。其中交流开关由SCR构成，Boost电路由IGBT PWM整流器构成。SCR部分可以完成完全接通和交流调压的功能，PWM整流器实现升压的功能，两部分的协调由控制电路根据母线电压的高低进行调节。当输入电压低于设定值时，交流开关直接接通，后级Boost电路完成母线电压稳定的功能。当输入电压高于设定值时，控制电路将Boost电路部分的IGBT脉冲全部封锁，依靠IGBT反并联的二极管构成整流电路。交流开关并不完全开通，控制电路将检测母线电压大小来调节交流开关正反向SCR的导通角，即调节输入到Boost电路的交流有效值，形成稳定的交流电压。而与Boost电路的IGBT反并联的二极管工作在三相不控整流的状态，得到稳定的直流母线电压。这样两部分电路工作的结合，可以将整流器的工作范围扩展到+/-40％以上。
如图6所示，是本发明第二实施例的具体电路图。在图6中，对交流开关进行了变形，但整流器仍由两部分构成：a)SCR构成的交流开关和交流调压装置，b)IGBT Boost升压器。第二实施例与第一实施例的不同点在于电感的工作方式不同，导致电感的数量由原来的3个变成了6个。这样做虽然增加了电感数量，但电池可以接在交流-交流转换器和升压式整流器之间。电池可以利用BOOST升压器进行升压，即电池与市电可以共享电感和升压的IGBT开关管。电池的具体的连接方式如下：所述电池支路包括电池组、单向可控硅S1-2、单向可控硅S2-2、单向可控硅S3-2、单向可控硅S4-2、单向可控硅S5-2、单向可控硅S6-2、电感L1、电感L3、电感L5、电感L6、电感L4以及L2，所述单向可控硅S1-2的阳极、所述单向可控硅S2-2的阳极、所述单向可控硅S3-2的阳极分别与所述电池组的正极连接，所述单向可控硅S4-2的阴极、所述单向可控硅S5-2的阴极、所述单向可控硅S6-2的阴极分别与所述电池组的负极连接，所述单向可控硅S1-2的阴极分别与所述交流-交流转换器的输出端和通过电感L1与所述升压式整流器的输入端连接，所述单向可控硅S2-2的阴极分别与所述交流-交流转换器的输出端和通过电感L3与所述升压式整流器的输入端连接，所述单向可控硅S3-2的阴极分别与所述交流-交流转换器的输出端和通过电感L5与所述升压式整流器的输入端连接，所述单向可控硅S4-2的阳极分别与所述交流-交流转换器的输出端和通过电感L2与所述升压式整流器的输入端连接，所述单向可控硅S5-2的阳极分别与所述交流-交流转换器的输出端和通过电感L4与所述升压式整流器的输入端连接，所述单向可控硅S6-2的阳极分别与所述交流-交流转换器的输出端和通过电感L6与所述升压式整流器的输入端连接。
本发明将交流-交流转换器和升压式整流器结合在一起，保证UPS可以在较宽的输入电压范围下稳定的工作，可将UPS的工作电压范围扩展到+/-40％以上。
Claims (8)
1.一种具有宽输入电压范围的不间断电源，包括交流输入端、整流器、电池支路、逆变器和输出端，整流器的输入端与交流输入端相连，电池支路并联在整流器的输出端，逆变器的输入端与整流器的输出端相连，逆变器的输出端为交流输出，其特征在于，
所述整流器包括交流-交流转换器和升压式整流器，所述交流-交流转换的输入端与交流输入端相连，所述交流-交流转换器的输出端与所述升压式整流器的输入端相连，所述交流-交流转换器包括交流开关和降压变换器；；
还包括控制电路，当交流输入端的输入电压高于升压式整流器的工作上限时，所述控制电路控制交流-交流转换器的交流开关完成降压功能；当交流输入端的输入电压低于升压式整流器的工作上限时，所述交流-交流转换器的交流开关完全接通，所述控制电路控制升压式整流器完成升压功能。
2.根据权利要求1所述的具有宽输入电压范围的不间断电源，其特征在于，所述交流开关由硅控整流器SCR组成。
3.根据权利要求1或2所述的具有宽输入电压范围的不间断电源，其特征在于，所述交流-交流转换器进行降压时，所述控制电路根据母线电压的高低调节交流开关的导通时间，形成稳定的交流电压后送入升压式整流器进行整流，得到稳定的直流母线电压。
4.根据权利要求1所述的具有宽输入电压范围的不间断电源，其特征在于，所述升压式整流器包括功率因数校正电路和升压变换器。
5.根据权利要求4所述的具有宽输入电压范围的不间断电源，其特征在于，所述升压变换器由IGBT PWM整流器构成。
6.根据权利要求4或5所述的具有宽输入电压范围的不间断电源，其特征在于，所述升压式整流器进行升压时，控制电路控制交流开关处于完全接通状态，由升压变换器稳定母线电压。
7.根据权利要求1所述的具有宽输入电压范围的不间断电源，其特征在于，所述电池支路并联在所述升压式整流器输出端。
8.一种具有宽输入电压范围的不间断电源，包括交流输入端、整流器、电池支路、逆变器和输出端，整流器的输入端与交流输入端相连，逆变器的输入端与整流器的输出端相连，逆变器的输出端为交流输出，其特征在于，
所述整流器包括交流-交流转换器和升压式整流器，所述电池支路连接在所述交流-交流转换器和所述升压式整流器之间，所述交流-交流转换器的输入端与交流输入端相连，所述升压式整流器的输出端与所述逆变器的输入端相连，所述交流-交流转换器包括交流开关和降压变换器；
所述电池支路包括电池组、单向可控硅S1-2、单向可控硅S2-2、单向可控硅S3-2、单向可控硅S4-2、单向可控硅S5-2、单向可控硅S6-2、电感L1、电感L3、电感L5、电感L6、电感L4以及电感L2，所述单向可控硅S1-2的阳极、所述单向可控硅S2-2的阳极、所述单向可控硅S3-2的阳极分别与所述电池组的正极连接，所述单向可控硅S4-2的阴极、所述单向可控硅S5-2的阴极、所述单向可控硅S6-2的阴极分别与所述电池组的负极连接，所述单向可控硅S1-2的阴极分别与所述交流-交流转换器的输出端和通过电感L1与所述升压式整流器的输入端连接，所述单向可控硅S2-2的阴极分别与所述交流-交流转换器的输出端和通过电感L3与所述升压式整流器的输入端连接，所述单向可控硅S3-2的阴极分别与所述交流-交流转换器的输出端和通过电感L5与所述升压式整流器的输入端连接，所述单向可控硅S4-2的阳极分别与所述交流-交流转换器的输出端和通过电感L2与所述升压式整流器的输入端连接，所述单向可控硅S5-2的阳极分别与所述交流-交流转换器的输出端和通过电感L4与所述升压式整流器的输入端连接，所述单向可控硅S6-2的阳极分别与所述交流-交流转换器的输出端和通过电感L6与所述升压式整流器的输入端连接；
还包括控制电路，当交流输入端的输入电压高于升压式整流器的工作上限时，所述控制电路控制交流-交流转换器的交流开关完成交流降压的功能；当交流输入端的输入电压低于升压式整流器的工作上限时，所述交流-交流转换器的交流开关完全接通，所述控制电路控制升压式整流器完成升压功能。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2007101029628A CN101295934B (zh) | 2007-04-28 | 2007-04-28 | 一种具有宽输入电压范围的不间断电源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2007101029628A CN101295934B (zh) | 2007-04-28 | 2007-04-28 | 一种具有宽输入电压范围的不间断电源 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101295934A CN101295934A (zh) | 2008-10-29 |
| CN101295934B true CN101295934B (zh) | 2012-04-25 |
Family
ID=40066012
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2007101029628A Active CN101295934B (zh) | 2007-04-28 | 2007-04-28 | 一种具有宽输入电压范围的不间断电源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101295934B (zh) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102684513B (zh) * | 2011-03-16 | 2016-02-03 | 力博特公司 | 不间断电源及其整流电路 |
| CN102593945A (zh) * | 2012-02-20 | 2012-07-18 | 华为技术有限公司 | 一种不间断电源电路 |
| CN103401466B (zh) * | 2013-06-24 | 2015-11-25 | 华为技术有限公司 | 逆变电源系统 |
| CN104734264B (zh) * | 2013-12-23 | 2018-09-28 | 伊顿制造（格拉斯哥）有限合伙莫尔日分支机构 | 在线互动式不间断电源及其控制方法 |
| CN104270013B (zh) * | 2014-09-30 | 2018-08-21 | 广东百事泰电子商务股份有限公司 | 升压自动匹配电路及智能旅行用电源转换装置 |
| CN106253463A (zh) * | 2016-08-30 | 2016-12-21 | 成都英格瑞德电气有限公司 | 一种采用静态切换开关技术的不间断供电设备 |
| CN111009963A (zh) * | 2019-12-24 | 2020-04-14 | 深圳市英威腾电源有限公司 | 一种ups系统以及一种ups系统的控制方法 |
| CN113315386A (zh) * | 2021-06-08 | 2021-08-27 | 深圳市瑞沃德生命科技有限公司 | 电源系统、冷冻切片机以及供电方法 |
| WO2024028769A1 (en) * | 2022-08-04 | 2024-02-08 | Epoch Innova Private Limited | Uninterrupted power supply system and method for providing power flow with input power factor correction |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1421976A (zh) * | 2001-11-30 | 2003-06-04 | 深圳市中兴通讯股份有限公司上海第二研究所 | 三电平输出单相升压功率因数校正电路的控制装置 |
| CN2624518Y (zh) * | 2003-05-16 | 2004-07-07 | 青岛经济技术开发区创统科技发展有限公司 | 中高频臭氧发生器用大功率电源 |
-
2007
- 2007-04-28 CN CN2007101029628A patent/CN101295934B/zh active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1421976A (zh) * | 2001-11-30 | 2003-06-04 | 深圳市中兴通讯股份有限公司上海第二研究所 | 三电平输出单相升压功率因数校正电路的控制装置 |
| CN2624518Y (zh) * | 2003-05-16 | 2004-07-07 | 青岛经济技术开发区创统科技发展有限公司 | 中高频臭氧发生器用大功率电源 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101295934A (zh) | 2008-10-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101295934B (zh) | 一种具有宽输入电压范围的不间断电源 | |
| Suryawanshi et al. | Unity-power-factor operation of three-phase AC–DC soft switched converter based on boost active clamp topology in modular approach | |
| CN106663940B (zh) | 三级电力拓扑 | |
| CN103683356B (zh) | 在线式不间断电源拓扑 | |
| Zhao et al. | Switched Z-source isolated bidirectional DC–DC converter and its phase-shifting shoot-through bivariate coordinated control strategy | |
| CN102918757B (zh) | 电力变换装置 | |
| EP2571154B1 (en) | PV inverter with input parallel output series connected flyback converters feeding a fullbridge grid converter | |
| EP2568592A1 (en) | Inverter topology circuit, inversion method and inveter | |
| US20130235625A1 (en) | Ac-ac converter | |
| CN102427293A (zh) | 一种低输出纹波的并联功率因数校正变换控制方法及其装置 | |
| CN102780409B (zh) | 单位功率因数升降压电路 | |
| CN104253549A (zh) | 一种基于lcl滤波的大功率pwm整流器电路拓扑结构 | |
| CN208675121U (zh) | 交直流输入自适应开关电源电路 | |
| CN102005915B (zh) | 一种boost与buck集成的无桥单级pfc电路 | |
| CN100377481C (zh) | 具有三相功率因数校正的集成变换装置 | |
| CN108667323A (zh) | 交直流输入自适应开关电源电路 | |
| KR20190115364A (ko) | 단상 및 3상 겸용 충전기 | |
| CN104124884A (zh) | 光伏逆变器和光伏空调系统 | |
| CN112152489A (zh) | 一种高低压直流双输出集成型三相pwm整流变换器及控制方法 | |
| Lee et al. | Design of a GAN totem-pole PFC converter using DC-link voltage control strategy for data center applications | |
| WO2021065447A1 (ja) | 電力変換装置 | |
| CN204190641U (zh) | 基于lcl滤波的大功率pwm整流器电路拓扑结构 | |
| Schuch et al. | Integrated ZVT auxiliary commutation circuit for input stage of double-conversion UPSs | |
| CN210327025U (zh) | 直流微电网系统 | |
| Wei et al. | Design of SiC MOSFET medium voltage bipolar dc-dc converter based on buck structure |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: Columbo Road, Ohio, Dearborn 1050 Patentee after: Vitamin Corporation Address before: Columbo Road, Ohio, Dearborn 1050 Patentee before: Libot Inc. |