CN101651355A - 一种不间断电源 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种不间断电源，包括整流器、逆变器和蓄电池，整流器和蓄电池的输出分别耦合到逆变器输入，还包括太阳能电池板，太阳能电池板输出耦合到整流器输出与逆变器输入之间。本发明还公开了一种不间断电源，包括整流器、逆变器和蓄电池，整流器和蓄电池的输出分别耦合到逆变器输入，还包括太阳能电池板、第二逆变器和第三防倒灌器件，太阳能电池板输出经第三防倒灌器件与第二逆变器输入相耦合，第二逆变器输出为负载提供电源。本发明提出的改进的UPS结构，该结构以太阳能作为传统UPS的另外一种输入源，与电网和电池联合供电，可以进一步提高UPS的可靠性，提高系统效率，而且该能源是清洁能源，对于减少二氧化碳的排放，减少维护均有好处。

Description

一种不间断电源
技术领域
本发明涉及一种不间断电源。
背景技术
如图1所示，传统的不间断电源(UPS)，一般结构为先AC/DC进行整流，然后再DC/AC进行逆变，其电力来源为交流电网。当交流电网停电时，备用的蓄电池(Battery)通过DC/DC输出电能。这可以提供备份时间的电能，用电设备的输入源波形也非常好。但是，当发生停电情况时除了蓄电池储备的一部分可以释放的电能以外，没有其他输入源。此外还有一个问题：UPS的负载一般在额定功率的30％-40％。在UPS设计时器件选择通常要要考虑到过载情况，按照满足过载要求设计，30％-40％这么低的负载长时间运行，UPS的整机运行效率比较低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题就是为了克服以上的不足，提出了一种不间断电源，可以提高可靠性并提高效率。
本发明的技术问题通过以下的技术方案予以解决：
一种不间断电源，包括整流器、逆变器和蓄电池，所述整流器和蓄电池的输出分别耦合到逆变器输入，还包括太阳能电池板，所述太阳能电池板输出耦合到整流器输出与逆变器输入之间。
所述的不间断电源还包括第一DC/DC变换器和第一防倒灌器件，所述太阳能电池板输出经第一防倒灌器件耦合到整流器输出与逆变器输入之间，所述第一DC/DC变换器第一端与蓄电池耦合、第二端耦合到整流器输出与逆变器输入之间。
所述第一防倒灌器件为第一二极管，所述第一二极管阳极与太阳能电池板输出相连、所述第一二极管阴极连接在整流器输出与逆变器输入之间。
所述第一防倒灌器件包括第一开关和检测控制器，所述第一开关第一端与太阳能电池板输出耦合、所述第一开关第二端耦合整流器输出与逆变器输入之间，所述检测控制器耦合在太阳能电池板输出与第一开关之间，所述检测控制器检测出太阳能电池板输出的电流小于预设值时控制开关断开。
所述不间断电源还包括第一DC/DC变换器和第二DC/DC变换器，所述太阳能电池板输出经第二DC/DC变换器耦合到整流器输出与逆变器输入之间，所述第一DC/DC变换器第一端与蓄电池耦合、第二端耦合到整流器输出与逆变器输入之间。
所述的不间断电源还包括第二开关和第一DC/DC变换器，所述太阳能电池板输出经第二开关、第一DC/DC变换器耦合到整流器输出与逆变器输入之间，所述太阳能电池板输出还经所述第二开关与蓄电池相耦合。
所述的不间断电源还包括还包括第三开关和第二防倒灌器件和第一DC/DC变换器，所述太阳能电池板输出经第二防倒灌器件、第一DC/DC变换器耦合到整流器输出与逆变器输入之间，所述蓄电池经所述第三开关与所述第一DC/DC变换器耦合。
所述第二防倒灌器件为第三二极管，所述第三二极管阳极接太阳能电池板输出、阴极接在第三开关与第一DC/DC变换器之间。
一种不间断电源，包括整流器、逆变器和蓄电池，所述整流器和蓄电池的输出分别耦合到逆变器输入，还包括太阳能电池板、第二逆变器和第三防倒灌器件，所述太阳能电池板输出经第三防倒灌器件与第二逆变器输入相耦合，所述第二逆变器输出为负载提供电源。
本发明与现有技术对比的有益效果是：本发明提出的改进的UPS结构，该结构以太阳能作为传统UPS的另外一种输入源，与电网和电池联合供电，可以进一步提高UPS的可靠性，提高系统效率，而且该能源是清洁能源，对于减少二氧化碳的排放，减少维护均有好处。
附图说明
图1是现有技术的结构示意图；
图2是本发明具体实施例1的结构示意图；
图3是本发明具体实施例2的结构示意图；
图4是本发明具体实施例3的结构示意图；
图5是本发明具体实施例4的结构示意图；
图6是本发明具体实施例5的结构示意图；
图7是本发明具体实施例6的结构示意图；
图8是本发明具体实施例7的结构示意图。
具体实施方式
下面通过具体的实施方式并结合附图对本发明做进一步详细说明。
实施例1
如图2所示，一种不间断电源，包括整流器、逆变器和蓄电池Battery，所述整流器和蓄电池的输出分别耦合到逆变器输入。所述不间断电源还包括太阳能电池板，所述太阳能电池板输出耦合到整流器输出与逆变器输入之间。
实施例2
如图3所示，本实施例与实施例1的不同之处在于：所述的不间断电源还包括第一DC/DC变换器和第一防倒灌器件，所述太阳能电池板输出经第一防倒灌器件耦合到整流器输出与逆变器输入之间，所述第一DC/DC变换器第一端与蓄电池耦合、第二端耦合到整流器输出与逆变器输入之间。
在本实施例中，所述第一防倒灌器件为第一二极管D1，所述第一二极管阳极与太阳能电池板输出相连、所述第一二极管D1阴极连接在整流器输出与逆变器输入之间。
这样，当没有太阳时，可以防止市电或/和蓄电池对太阳能电池板进行倒灌。
本实施例的工作原理如下：
市电电网正常时，如果太阳能电池板的电能大于输出负载、而且蓄电池不是在充满状态时，控制整流器不输出电能。太阳能电能一部分通过逆变器提供给负载，另一部分电能通过第一DC/DC变换器给蓄电池充电。可以通过调节蓄电池充电电流来实现太阳能电池板的最大功率输出(Maxpower point tracking，简称MPPT)。
市电电网正常时，如果太阳能电池板的电能大于输出负载、而且蓄电池处在充满状态，太阳能电能一部分通过逆变器提供给负载，另一部分可以通过整流器回馈电网，这样的话，通过调整回馈电网的电能来实现太阳能电池板的MPPT。
市电电网正常时，如果太阳能电池板的电能小于输出负载时，而且蓄电池不是在充满状态，控制整流器电流和为蓄电池充电电流的大小能实现太阳能电池板的MPPT。
市电电网正常时，如果太阳能电池板的电能小于输出负载时，蓄电池处在充满状态，控制整流器电流来实现太阳能电池板的MPPT。
市电电网不正常时，整流器不工作。当太阳能电池板的电能大于输出负载时，蓄电池处不是在充满状态，太阳能电能一部分通过逆变器提供给负载，一部分用来给蓄电池充电。通过调节蓄电池的充电电流来实现太阳能电池板的MPPT。
市电电网不正常时，整流器不工作。当太阳能电池板的电能大于输出负载时，蓄电池处在充满状态，太阳能电能通过逆变器提供给负载。
市电电网不正常时，整流器不工作。当太阳能电池板的电能小于输出负载时，蓄电池和太阳能电能共同提供给负载。可以通过调节蓄电池的放电电流来实现太阳能电池板的MPPT。
实施例3
如图4所示，本实施例与实施例2的不同之处在于：所述第一防倒灌器件包括第一开关SW1和检测控制器，所述第一开关第一端与太阳能电池板输出耦合、所述第一开关第二端耦合整流器输出与逆变器输入之间，所述检测控制器耦合在太阳能电池板输出与第一开关之间，所述检测控制器检测出太阳能电池板电压大于整流器输出电压时闭合开关，当太阳能电池板输出的电流小于预设值时控制开关断开。所述第一开关可以是继电器。所述第一开关还可以是场效应管等具有开关性质的器件SW。
实施例4
如图5所示，本实施例与实施例1的不同之处在于：所述不间断电源，还包括第一DC/DC变换器和第二DC/DC变换器，所述太阳能电池板输出经第二DC/DC变换器耦合到整流器输出与逆变器输入之间，所述第一DC/DC变换器第一端与蓄电池耦合、第二端耦合到整流器输出与逆变器输入之间。这样，当太阳能电池板输出的电能较小时就可以通过第二DC/DC变换器升压后提供给逆变器。通过控制第二DC/DC变换器还可以调整太阳能电池板的工作状态，如MPPT状态或非MPPT状态。
实施例5
如图6所示，本实施例与实施例1的不同之处在于：本实施例的不间断电源还包括第二开关和第一DC/DC变换器，所述太阳能电池板输出经第二开关、第一DC/DC变换器耦合到整流器输出与逆变器输入之间，所述太阳能电池板输出还经所述第二开关与蓄电池相耦合。
本实施例中太阳能电池板和蓄电池共用第一DC/DC变换器，可节约成本。在本实施例中当太阳能电池的电压大于Battery电压时可以把第二开关SW2导通，当太阳能电流小于0时切断第二开关SW2。
实施例6
如图7所示，本实施例与实施例1的不同之处在于：本实施例中的不间断电源还包括第三开关sw3、第二防倒灌器件和第一DC/DC变换器。所述太阳能电池板输出经第二防倒灌器件、第一DC/DC变换器耦合到整流器输出与逆变器输入之间，所述蓄电池经所述第三开关sw3与所述第二DC/DC变换器耦合。
在图7中第二防倒灌器件为第二二极管D2，当然也可以参照实施例3。本实施例中太阳能电池板能给蓄电池充电。当蓄电池充满后断开第三开关SW3，太阳能电池板通过第二DC/DC变换器向逆变器处提供电能。
实施例7
如图8所示，一种不间断电源，包括整流器、逆变器和蓄电池，所述整流器和蓄电池的输出分别耦合到逆变器输入，还包括太阳能电池板、第二逆变器和第三防倒灌器件，所述太阳能电池板输出经第三防倒灌器件与第二逆变器输入相耦合，所述第二逆变器输出为负载提供电源。
在图8中第三防倒灌器件为第三二极管D3，当然也可以参照实施例4。第三防倒灌器件可以防止负载向太阳能电池板反灌电能。
本实施例的工作原理简述如下：如果负载大于太阳能电池板可提供的电能，逆变器和太阳能电池板共同为负载提供电能。如果负载小于太阳能电池板可提供的电能，太阳能电池板单独为负载提供电能。多余的太阳能电池电能可以通过把逆变器变为整流方式，用来为蓄电池电池充电或者把整流器变为逆变工作方式，实现电能回馈电网。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种不间断电源，包括整流器、逆变器和蓄电池，所述整流器和蓄电池的输出分别耦合到逆变器输入，其特征在于：还包括太阳能电池板，所述太阳能电池板输出耦合到整流器输出与逆变器输入之间。
2.根据权利要求1所述的不间断电源，其特征在于：还包括第一DC/DC变换器和第一防倒灌器件，所述太阳能电池板输出经第一防倒灌器件耦合到整流器输出与逆变器输入之间，所述第一DC/DC变换器第一端与蓄电池耦合、第二端耦合到整流器输出与逆变器输入之间。
3.根据权利要求2所述的不间断电源，其特征在于：所述第一防倒灌器件为第一二极管，所述第一二极管阳极与太阳能电池板输出相连、所述第一二极管阴极连接在整流器输出与逆变器输入之间。
4.根据权利要求2所述的不间断电源，其特征在于：所述第一防倒灌器件包括第一开关和检测控制器，所述第一开关第一端与太阳能电池板输出耦合、所述第一开关第二端耦合整流器输出与逆变器输入之间，所述检测控制器耦合在太阳能电池板输出与第一开关之间，所述检测控制器检测出太阳能电池板输出的电流小于预设值时控制开关断开。
5.根据权利要求1所述的不间断电源，其特征在于：还包括第一DC/DC变换器和第二DC/DC变换器，所述太阳能电池板输出经第二DC/DC变换器耦合到整流器输出与逆变器输入之间，所述第一DC/DC变换器第一端与蓄电池耦合、第二端耦合到整流器输出与逆变器输入之间。
6.根据权利要求1所述的不间断电源，其特征在于：还包括第二开关和第一DC/DC变换器，所述太阳能电池板输出经第二开关、第一DC/DC变换器耦合到整流器输出与逆变器输入之间，所述太阳能电池板输出还经所述第二开关与蓄电池相耦合。
7.根据权利要求5所述的不间断电源，其特征在于：还包括第三开关和第二防倒灌器件和第一DC/DC变换器，所述太阳能电池板输出经第二防倒灌器件、第一DC/DC变换器耦合到整流器输出与逆变器输入之间，所述蓄电池经所述第三开关与所述第一DC/DC变换器耦合。
8.根据权利要求7所述的不间断电源，其特征在于：所述第二防倒灌器件为第三二极管，所述第三二极管阳极接太阳能电池板输出、阴极接在第三开关与第一DC/DC变换器之间。
9.一种不间断电源，包括整流器、逆变器和蓄电池，所述整流器和蓄电池的输出分别耦合到逆变器输入，其特征在于：还包括太阳能电池板、第二逆变器和第三防倒灌器件，所述太阳能电池板输出经第三防倒灌器件与第二逆变器输入相耦合，所述第二逆变器输出为负载提供电源。
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