CN1068465C - 工频整流负载供电方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种以高频交流电源或零频直流电源以及实时多个独立有效电源变换为直流“或”逻辑组合直流电源直接对工频整流负载供电方法及其装置，突破了仅须工频交流电源供电的偏见禁锢及其UPS不间断电源供电方法和装置的壁垒、定势和误区。

Description

工频整流负载供电方法及其装置

本发明涉及计算机等工频整流负载电子电器供电方法及其装置。

计算机等种类众多繁杂的电子电器绝大部分均属工频整流负载。工频整流负载系指由工频交流电源或市电及其等同、等效、尤其是UPS不间断电源直接供电整流工作的负载、对整流负载为工频交流电源供电。计算机等电子电器的实质工作电源是直流电源，但其主要供电电源却是工频交流电源，故必须首先将工频交流电源整流变换为直流电源方可供其工作。

计算机等电子电器必须确保优质供电，优质供电系指具有高可靠、高稳定、高效率、不间断、抗干扰、低噪音、全自动、体积小、重量轻等之一或其综合功能性能的供电。

电源，是决定电子计算机等现代电子电器工作性能和寿命的心脏和动力之源。电器的故障及损坏90％出于电源及由不良电源引起，世界每年因此而造成的损失高达800亿美元！为此，世界各国均投入巨资研究制造优质高效稳定可靠的电源，UPS不间断电源应运而生。UPS不间断电源至今已有数十年不断提高完善的发展史，被现今世界视为不间断供电的“理想电源”！其做为美国、日本、西欧的集各种高新供电技术于一体的高科技产品畅销世界各地。

《通信电源》日本原田安雄原著，日本通信电源研究会1980年3月主编修订新版，1985年4月译，人民邮电出版社1987年10月第一版，系统阐述了通信电源的供电系统。通信电源以市电作为一次能源，蓄电池作为短时备用能源，柴油、汽油、燃气内燃发电机作为长时备用能源。其具体由可以是来自不同变电所的两个系统的市电、变压器、配电盘、可以是不能反复充放电的一次电池或可反复充放电的蓄电池、由硒整流元件、锗二极管、硅二极管、可控硅、晶体三极管等半导体器件将交流电变换为直流电的整流器、将一种直流电变换为另一种或几种直流电的直流变换器、将直流电变换为工频交流电的逆变器、柴油发电机等组成，向静止型发展并已标准化。通信电源方式分为包括直流供电方式和交流供电方式的市电电源方式和独立电源方式或变换供电方式、稳压供电方式、稳流供电方式、分散电源方式、集中电源方式等。独立电源方式包括内燃机发电、太阳能电池、一次电池、燃料电池、风力发电与蓄电池合用等方式。直流供电方式包括尾电池、阀形、升压、直流变换、整流元件降压、反电池降压、直流电阻降压、炭柱降压等方式。蓄电池具有备用能源、滤波、缓冲、高突变负载力、高稳定、高可靠供电功用。交流供电方式由市电经变压器和整流器或整流器和变换器获得负载所需多种直流电压。交流不停电由电动发电机、整流器、逆变器变换部分和飞轮或蓄电池储能部分组成。

《通信电源》邮电高等函授试用教材，人民邮电出版社1991年6月第一版，系统阐述了通信电源的供电系统。通信电源一般由交流供电系统、直流供电系统、接地系统组成。交流供电系统由一或二路高压市电、高压配电屏、降压变压器、交流不间断电源、油机发电机、低压交流配电屏等组成。直流供电系统由整流器、蓄电池、开关电源、直流配电屏等组成。直流供电有全浮充制、半浮充制、充放电制三种。

《现代通信电源》中国通信学会主编，人民邮电出版社1987年2月第一版，系统阐述了一般的高低压、交直流通信电源系统、变流电路、线性稳压电源、开关稳压电源、交流不间断电源等。通信电源的要求是可靠、稳定、小型、高效，由交流供电系统、直流供电系统、接地系统组成。交流供电系统由一或二路高压市电、交流高低压配电屏、内燃发电机、以及由整流器、蓄电池、逆变器、静态开关构成的交流不间断电源等组成。直流供电系统由整流器、蓄电池、直流变换器、直流配电屏等组成，整流器的交流电源由交流配电屏输入，整流器的输出由直流配电屏与蓄电池和负载连接。直流供电方式有并联浮充供电、尾电池供电、硅管降压供电、直流变换器供电等方式。

《电源变换技术》人民邮电出版社1990年6月第一版，全面系统地介绍了电源变换技术。供电电源必须满足现代电子设备多种电压和电流的需要，稳定可靠、低耗、高效。有将蓄电池或浮充供电的直流电通过逆变变换成用电设备所需交流电的直流-交流变换供电；有将直流电逆变成交流电再整流成用电设备所需直流电的直流-直流变换供电；有将交流电整流变换为直流电再逆变变换为用电设备所需的交流电的交流-交流变换供电；有将交流电整流变换成直流电再逆变成交流电再整流变换为用电设备所需直流电的交流-直流变换供电。为减少电源设备品种尤其是蓄电池的组数，降低成本，只设一二种整流电源和蓄电池电源作为基础电源，在通信系统中我国规定24V和60V直流电源为基础电源，其它不同种类的电源采用直流变换供电。交流不间断电源与市电并联供电，必须与市电同频率、同相位、同电压、同波形，对交流不间断电源尤其是其逆变技术提出了更高要求。发达国家已充分认识到电源的重要，其发展主要体现在三个方面：新技术、新器件、新设备的开发；供电体制、系统、管理的研究和改进；新能源的开发利用和能源节约。改革旧的供电体制，确立新的供电系统迫在眉睫，势在必行。

《电源》(中小型UPS不间断电源及直流稳压电源)电子工业出版社1990年4月第一版，第三章详细介绍了数种典型微型计算机用直流稳压电源，它们都是脉冲宽度调制变换式开关直流稳压电源，直接输入50Hz220V市电，经整流滤波产生300V直流高压向直流变换器供电。直流变换器一般均工作在20kHz以上高频，脉冲宽度由输出电压负反馈控制，仅用一个较小的高频变压器即可实现电压变换和输入与输出隔离，整流滤波得到各种所需直流电源，体积小、重量轻、效率高。其中尤其是第四、五、六章分别系统详尽地介绍分析了从国外引进的销量最大、最具代表性的后备式方波输出、后备式正弦波输出、在线式正弦波输出三种不同类型UPS不间断电源的典型工作方式原理和装置结构。

《计算机世界》报1991年4月17日专题综述发表了数篇文献：

1、“静止型UPS的发展动向”指出：国外UPS的发展动态是逆变频率高频化、高效率小型化、微机控制智能化、提高可靠性和负载力、减少谐波。

日立公司1988年提出了高频逆变-隔离变压器-变频器的高频结构。变频器将20KHz高频变换为工频或将高频电压整流虑波为直流电压，再用另一个逆变器变换为工频电压输出。

南朝鲜采用串联谐振式逆变器，再经过隔离变压器和变频器，组成高频连接的UPS结构。

日本应用能量研究所1990年报导，自1987～1989的三年时间，开发了五种办公室自动化用的10KVA UPS，计有高频变频器式、高频DC/DC变换器式、高频多模块式、后备式、逆变器与电网并联式。除最后一种为三相200V外，其余均为单相100V。

日本富士公司应用高频开关型整流器和高频PWM逆变器方案组成新的UPS，其容量为5、7.5和10KVA。重量分别为210、280和360Kg，实验获得成功。

2、“迅速发展的高频链小型UPS技术”指出：高频链技术是采用高频开关技术式高频谐振技术进行逆变和换流。在输出端采用工频换流逆变器或循环整流器，把同极性或交变的正弦调制高频脉冲链，转变为50Hz的交流电，实现小型化、轻量化、无噪音化，全面提高了UPS的性能和指标，使传统技术大为改观，引起普遍重视和极大兴趣。

高频链技术即开关技术类和谐振技术类是今后小型UPS的主要技术手段和技术发展方向。

3、“UPS技术新动向”指出：计算机技术的飞速发展，促进了UPS技术不断更新换代，其主流是向高频化、集成化、智能化方向发展。但是，在特定条件下，小功率UPS技术出现了一些新动向和技术。

直流UPS，由直流UPS供电的计算机，其内部电源采用DC/DC变换器，与数字程控交换机供电体制相似。对大多为交、直两用型的便携式微机采用这种供电方案，国内已制成电池电压为36V用于微机群集系统的直流UPS电源。

不间断开关电源，是一种将UPS技术与开关电源技术溶为一体的不间断供电的开关电源。将普通UPS接开关电源需经过AC/DC-DC/AC-AC/DC-DC/DC的四次变换，减化为只需AC/DC-DC/DC两次变换。

瞬时UPS与信息保护系统，是将正在进行的信息处理现场保存起来，保证机器下次运行的连续性，提供数十毫秒至一秒瞬时电力用自动操作代替人工操作进行信息保护处理。

旋转型UPS，以与其质量、转速的平方成正比的飞轮储能，提高电动发电机组的维持时间，一般可达15～20分钟，输出功率达数千伏安。

电池供电，已不属于UPS技术范围，应用于便携式计算机。

4、“国内UPS市场现状”指出：能源紧缺长期未决，市场需求使得长时间供电UPS应运而生。介绍了几种后备式、在线式、方波、正弦波UPS的工作方式、结构特点、主要性能参数等。

东芝(TOSHIBA)在线UPS，输入整流由二极管全桥式改为开关式，使UPS在满载时输入功率系数为1.0。

日本山根(SENKEN)在线式UPS，采用高频链技术，逆变器是全桥电路，其输出经高频变压器耦合到同步开关电路形成正弦PWM波，经虑波后输出正弦波。

5、“对选用小型UPS的几点意见”指出：小型UPS分为后备供电方式和在线供电方式两种。

后备供电方式UPS的原理是：正常供电由市电输入，经UPS内部的转换继电器触点直接输出。市电中断时，通过转换继电器变市电供电为内部蓄电池和逆变电路供电，输出准方波式正弦波电压。适用于电网稳定、质量较好、主要防止突然断电的场合。其逆变器不可长时工作，其交流稳压器不能接受油机发电机输出的频率和幅值变化较大的交流电压。市电供电是其主要供电方式。

在线供电方式UPS的原理是：正常供电时由市电输入经交直流变换和蓄电池并接后供逆变电路输入，获得无间断的稳频、稳压、等同市电的正弦波交流电压。其逆变器长时工作，只有逆变电路故障时才转由市电供电，逆变供电是其主要供电方式。适应输入电压的能力较强，可采用汽油或柴油发电机供电。

6、“静态UPS应用中的若干问题”指出：须正确合理地选择配置使用UPS。UPS的静态、动态内阻远大于市电。UPS的核心部分无论采取什么样的工作方式和结构装置，为获得稳压稳频和较好的正弦波输出，总是采取闭环有差调解系统和由电感、电容组成的交流输出滤波器。如此，对由其所供负载的性质、大小就有一个要求，避免整个系统产生低频振荡。须综合考虑高质量供电、负载性质和大小、容量比、设备利用率等因素。容量比=UPS额定容量/负载最大容量；设备利用率=(UPS额定容量/负载实际容量)×％。容量比大，设备利用率低，UPS供电质量高，故障率低，设备寿命长，但不经济。容量比小，设备利用率高，UPS供电质量低，故障率高，设备寿命短，但不可行。一般取值应为：可控整流器负载，容量比为7，设备利用率为14.3％；不可控整流器负载，容量比为3，设备利用率为33％；定值单台计算机负载，容量比为2，设备利用率为50％。UPS在使用中应尽量减少开关次数，避免损坏。UPS故障75～80％是出于逆变器。

7、“应如何选购UPS”指出：波峰因素或称功率因素指标极其重要，不可忽视。功率因素的定义为实在平均功率与实在表现功率之比。波峰因素比是非线性负载峰值电流与相同平均功率线性负载峰值电流之比。

UPS80％是用于计算机供电，计算机内的开关电源是非线性负载。计算机的开关电源在UPS输出电压峰值每半周很窄一段时间内，吸取宽度很窄、幅度很高的脉冲峰值负载电流，其瞬时或峰值功率很高，平均实在功率却很小。故正弦波UPS对开关电源负载的功率因素只能达到0.65左右。开关电源的脉冲峰值负载电流，不但使UPS输出电压跌落波形失真，而且产生巨大的反峰电压及过大的脉充电流损坏逆变功率器件。UPS的波峰因素比应大于3∶1。

正弦波UPS较适合带动工频变压器负载，其容量选择须考虑实际负载的平均功率、浪涌功率、峰值功率。方波UPS较适合带动开关电源负载，功率因素高于正弦波UPS，带载能力强。其带动工频变压器负载时，含有50Hz的高、低次谐波，不利于变压器长时运行。

国际上已商品化的UPS的输出功率范围是250VA～180KVA。10KVA以下称为中小功率，10KVA以上称为大功率。小功率UPS分为后备式、在线式、方波、正弦波。中大功率UPS分为在线式、正弦波，有单相入、单相出；三相入、单相出；三相入、三相出。

各种UPS产品资料表明，现今世界的名牌UPS主要有：美国的创力UPSONIC、美国的山特SANTAK、美国的海特HiTA、美国的万时MAXIPOWER、美国的保康POWERCOM、美国国际动力机械的IPM、法国的梅兰日兰MERLIN GERIN、意大利的西力SiEL、美国的威格赛POWERWARE、美国的劲达DELTEC等等。

美国的劲达DEL TEC UPS，采用了三项美国尖端专利技术，其中两项是关于蓄电池的检测和充电技术，一项是将输入、输出工频变压器合二为一的三端口专利技术。

美国EXIDE电子公司，做为世界电力维护系统的设计、开发和制造的先驱和佼佼者，在UPS技术上不断创新，永远追求高科技、新设计、好工艺。其认识到：用于计算机的UPS纯正的正弦波已不是最佳波形，一种UPS的设计不应仅仅是复制原始的市电正弦波输入，而应提供计算机开关电源真正需要的电源波形和特性，最佳的UPS输出波形是其顶部电压的变化能保持与计算机电源电容器充电电压成正比。

其首创的最佳设计特殊优化正弦波、用户最佳波形用于EXIDE威格赛POWERWARE 1000VA小型在线式UPS，能在很大程度上改善提高现今计算机的性能：

1)、减少计算机电源输出的直流纹波20％以上，使计算机工作更加稳定。

2)、降低计算机电源的温度16％，提高了效率延长了计算机寿命。

3)、避免了高冲击电流，减少了电源中各元器件的应力，增强了计算机电源的可靠性。

4)、减小了负载波顶因素的影响，率先使用0。65PF功率因素，可带更多的计算机。

纵观现今世界对计算机等工频整流负载电子电器的供电方法及其装置：

电源可分为直流电源和交流电源两类。直流电源和交流电源可相互变换。变换是改变某一电源的电压、频率、波形、相位、相数之一或其组合的变压、变频、整流、逆变、直流变换、斩波等之一或其组合的变换方法及其装置。

直流电源即电压不随时间正负变化的电源，包括各种电池电源、蓄电池电源、交直流变换电源、交流整流半波脉动电源、开关电源、直流稳压电源、直流变换电源、直流斩波电源、直流发电机电源等。

交流电源是电压随时间按一定频率、波形、周期正负变化的电源。其按频率可分为50或60Hz工频和高于工频而低于1KHz的低频、1KHz～20KHz中频、20KHz～1MHz高频等，本发明统称其为高频；其按波形可分为正弦波、方波两种。工频交流电源是50或60Hz、正弦波电源，市电是相电压220V或110V单相或三相的工频交流电源。工频交流发电机电源、UPS不间断电源是市电的等同、等效电源。

UPS不间断电源是将市电输入变压、整流、滤波、向蓄电池充电，再将直流电源逆变为等同或方波等效市电进行不间断供电的工频交流市电不间断电源。UPS不间断电源的核心实质是逆变，逆变高频化是其发展方向。UPS输出频率为工频，波形为方波或正弦波两种，供电方式为后备式和在线式两种。

后备供电方式UPS的原理是：只在市电停断后才进行逆变供电，正常供电由市电输入，经UPS内部的转换继电器触点直接输出。市电中断时，通过转换继电器变市电供电为内部蓄电池和逆变电路供电，输出准方波或正弦波电压。

在线供电方式UPS的原理是：正常供电时一直进行逆变供电，由市电输入经交直流变换和蓄电池并接后供逆变电路输入，由逆变获得无间断的稳频、稳压、等效市电的正弦波交流电压，只在逆变供电故障时才转换由市电直接供电。

现今世界对计算机等工频整流负载电子电器均是采用由工频交流电源或市电及其等同、等效油机发电机、尤其是静止型恒频恒压UPS不间断电源直接供电方法及其装置。

发达国家已充分认识到电源的重要，其发展主要体现在三个方面：新技术、谢牛产、新设备的开发；供电体制、系统、管理的研究和改进；新能源的开发利用和能源节约。改革就的供电体制，确立新的供电系统迫在眉睫，势在必行。

计算机等工频整流负载电子电器由工频交流电源或市电及其等同、等效、尤其是UPS不间断电源直接供电，以计算机为例而言，有如下等诸多其无以克服的本质性缺点：

由工频交流电源或市电直接供电，虽只需AC/DC-DC/DC两次变换，但无法确保高质量、高可靠、高稳定、无间断供电。

由工频交流市电的UPS不间断电源供电，则需经过AC/DC-DC/AC-AC/DC-DC/DC的四次变换，供电过程繁琐、复杂、重复、耗资耗能高、故障率高、可靠性差、稳定性差、效率低下。

UPS不间断电源不但市电-逆变、逆变-市电及市电旁路开关转换均有数毫秒的转换间断时间，就是现今世界最理想的市电及其UPS不间断电源亦均是每隔10ms便间断一次！所谓的市电及其UPS不间断电源，均恰恰是间断电源！

间断电源尤其是所谓理想正弦波、最佳优化正弦波电源均更加造成数倍于正常工作电流的脉冲尖峰电流供电，造成电源电压迭落、尖峰、干扰、不稳和电磁污染，故所谓理想正弦波形、最佳优化正弦波形，恰恰是不理想波形！更不是最佳波形！

两个以上工频交流电源或市电及其UPS不间断电源联网供电，必须增设频率、波形、电压、相位、相数鉴测和同步锁定控制，过程更为复杂、技术难度更大、耗资耗能更为昂贵、难于实现。

更重要更实质的是工频交流或市电及其UPS不间断电源实时至多只能有一个独立有效电源供电，其极限作用只是提供一个不间断的标准工频交流市电，诸多重要性能已达极限，受其工作原理制式方法及其装置结构的根本性限制，很难再予提高和实质性改善！无法满足更高的可靠性、稳定性、高效率、无间断等要求。

UPS不间断电源工作于工频，其必不可少的工频变压器等，不可必免地使其体积大、重量大、耗能大、噪音大。工频交流电源尤其是工频正弦波电源，使UPS不间断电源和计算机等工频整流负载电子电器的电子器件所受电应力大、损耗大、温升高、易损坏、安全可靠性差、稳定性差、寿命缩短等。

改革就的供电体制，确立新的供电系统迫在眉睫，势在必行。

本发明的目的是：提供一种高频交流电源或者零频直流电源及其“或”逻辑组合直流电源直接对工频整流负载供电的方法及其装置。以其改变旧的供电体制，创立新的供电系统，实现发达国家对电源的新技术、新设备、新体制、新系统、新能源和能源节约的研究改进开发利用发展方向，取得巨大的社会效益和经济效益。

本发明目的可由工频整流负载施以下述电源供电方法及其装置实现。

1、高频交流电源直接供电方法。

将工频交流电源变换成频率大于工频、电压等于工频交流电源电压有效值的高频交流电源，利用该高频交流电源给工频整流负载直接供电。

2、直流电源直接供电方法。

将工频交流电源或上述高频交流电源整流成直流电源，由该直流电源给工频整流负载直接供电。

3、电池直接供电方法。

将工频交流电源或上述高频交流电源整流成直流电源给电池充电，由电池给工频整流负载直接供电。

4、由“或”逻辑直流电源直接供电方法。

将上述直流电源或电池组合成“或”逻辑直流电源，由该“或”逻辑直流电源同时给工频整流负载直接供电。

5、直流直接供电装置。

工频交流电源分别与一个交直流变换器和一个整流器的交流输入端连接，整流器的输出端与电池连接，电池正极与隔离二极管正极连接，隔离二极管负极与交直流变换器的直流输出端共同连接后再与工频整流负载直接连接。其中的交直流变换器、整流器、电池和隔离二极管分别可以是多个构成“或”逻辑连接。

本发明相比现有技术具有如下等诸多卓著优点和效果：

1、开拓了计算机类电子电器可用电源新种类及电源可用新领域，使其可通用工频正弦波或方波电源及其直流电压等效的高频电源、交流整流脉动电源、直流斩波电源、零频平直波电源、尤其是多电源实时网络系统电源，实现了理想的平直波电压、平直波电流稳压、稳流供电。

2、将计算机类电子电器实时至多一个工频交流电源尤其是市电及其等同或等效UPS不间断电源供电，变革为全新的零频平直波和至少一个独立有效等效通用电源的实时网络系统电源供电方法及其装置，使其供电的可靠性、稳定性、无间断性等重要性能空前地得到数量级或几何级数地提高，供电质量产生了无与伦比的质的飞越。

3、使计算机类电子电器由工频交流电源每十毫秒便一次的间断供电，变为零频平直波或实时网络系统电源全时毫无间断供电，将其整流工作由每十毫秒即开关一次降为仅开关机一次，此开关损耗降为零，并且彻底根除了谐波干扰及其损耗，使其降低损耗、温升、纹波干扰，延长寿命。

4、彻底变革了现今世界计算机类电子电器由工频交流电源尤其是市电及其UPS不间断电源的供电制式方法和装置结构，零频平直波或实时网络系统电源使诸多供电技术性能指标已达或近似达到理想极限指标。

5、将UPS不间断电源的实时至多一个电源分时供电，变革为实时至少一个电源多电源网络同时供电，只要有一个电源不出故障即可确保正常供电，将其每十毫秒一次的间断供电变革为毫无间断供电，将其不同电源供电的数毫秒的转换时间变革为无转换的零转换时间，真正彻底实现了纯零转换完全无间断供电。

6、一举解决了两台以上UPS不间断电源高可靠并行供电，必须确持其频率、相位、波形、电压严格同步、一致而结构复杂、造价昂贵、极难实现的重大难题，最简结构、最低造价、最为先进、科学、合理地实现了可万无一失的高可靠、全无间断、高效率、等效通用多电源实时网络系统电源供电。

7、一举彻底根除了现今世界UPS不间断电源必不可少的工频变压、逆变电路和装置及其所耗资源、能源和其不可避免的谐波干扰、损耗、噪音等，将谐波干扰、损耗、噪音等均降为零，体积、重量和所用电子元器件数量均可减至UPS不间断电源的数千分之一或数万分之一，将电路及其装置化为最简、成本降至最低、性能效率增至最高。

8、相对现今世界UPS不间断电源而言，数倍地提高了负载、负载启动、抗冲击、抗扰、净化、稳定供电能力，将负载对电源的干扰污染降至最小。

9、相对现今世界UPS不间断电源而言，对计算机类电子电器以零频平直波或实时网络系统电源供电，其供电时间100％、供电可靠性可达100％、供电效率近似100％、间断及转换时间全时纯零。

10、开拓性地一举实现了对现今世界UPS不间断电源诸多功能性能技术的质的突破，对其工作原理、制式方法及其装置结构进行了彻底革命，成为其不可抗拒的必然发展趋势，可以本发明实时网络系统电源技术广泛应用于所有计算机类电子电器，将其电源通用化、归一化、标准化、系统化、系列化、高可靠化、无间断化、高效化、无噪化、小型化、微型化、轻量化、自动化、冗余化、容错化、长寿化、最简化、最优化。

11、本发明实现了发达国家对电源的新技术、新设备、新体制、新系统、新能源和能源节约的研究改进开发利用发展方向，广泛实施可使世界每年减少数千亿美元的损失，达到以其取得十分巨大无可估量的社会效益和经济效益。

附图的图面说明如下：

图1是工频正弦波、方波和零频平直波电压波形图。

图2是工频正弦波、方波和零频平直波的整流脉冲波电压波形图。

图3是工频整流负载原理电路图。

图4是工频整流负载各种电源供电的电流波形图。

图5是工频交流市电UPS不间断电源典型系统方框图。

图6是本发明工频整流负载可用电源种类表图。

本发明结合附图和实施例再予详述：

计算机等工频整流负载电子电器由整流电路(8)、滤波电容(9)、直流负载(10)组成，现今世界仅仅必须由工频交流电源(7)供电。

工频交流电源(7)是50Hz或60Hz正弦波电压(1)或方波电压(2)，其半波周期分别为10毫秒或8.3毫秒的电源。工频交流电源(7)是便于变换和输送，根本不是电子电器的实质工作电源，以其对计算机等电子电器供电，首先必须对其由整流电路(8)进行整流，电压波形变为(4)或(5)，再由滤波电容(9)加以滤波、稳压电压波形变为(6)，方可供直流负载(10)正常工作。直流负载(10)真正所需的实质工作电源理想电压波形是低纹波、无干扰尤其是最纯净的零频平直波电压(3)。

工频交流电源(7)向由整流电路(8)、滤波电容(9)、直流负载(10)组成的计算机等电子电器供电，正弦波电压的电流波形为(11)、方波电压的电流波形为(12)、用户最佳电压波形的电流波形为(13)，均对电源(7)、整流器(8)、滤波电容(9)、直流负载(10)造成瞬时尖峰大电流冲击、供电不稳，加大电子器件应力、缩短寿命、易损坏。理想电流波形为平直波(15)或微纹波平直波(14)。

同理，尤其是绝大部分是作为计算机等工频整流负载电子电器电源的工频市电UPS不间断电源，其转换间断时间必须小于10毫秒，工频50Hz已是可用交流电源的下限频率。UPS不间断电源的典型工作过程是市电输入噪声滤波器(16)、滤波后输入工频变压器(17)变压、由交直流变换器(18)将工频交流电变换为直流电，同时由整流器(19)将工频交流电整流为直流脉动电对蓄电池(20)充电，市电正常时由交直流变换器(18)供电、市电停电时由蓄电池(20)供电，由UPS不间断电源的核心工频逆变器(22)将直流电重新逆变为工频交流电源、再由工频变压器(23)变为市电电压经静态转换开关(24)和噪声滤波器(16)输出，工频逆变器(22)故障时市电直接经静态转换开关(24)和噪声滤波器(16)输出，作为市电工频交流电源(7)向工频整流负载(8)供电。工频市电UPS不间断电源的极限作用只是不间断地提供一个等同等效市电电源。

UPS不间断电源经如此繁琐变换诸多缺点地却一再苛求恒频恒压纯正弦波地再生市电工频交流电源(7)作为工频整流负载(8)的电源，同理确证恰恰是一种最不理想、本质错误的供电方法和装置。其与市电的转换尤其是两个以上交流电源并行供电必须确保频率、波形、电压、相位、相数严格一致、精确鉴测和同步锁定控制，过程更为复杂、技术难度更大、耗资耗能更为昂贵、更难于实现。

本发明可将UPS不间断电源变革为高频化，彻底根除工频逆变，即将工频逆变输出变革为高频交流输出及其整流直流输出。尤其是零频化、直流化、实时多电源网络化、系统化，则以最简最优方法一举彻底革除UPS不间断电源的(16)、(17)、(18)、(21)、(22)、(23)、(24)等诸多繁琐复杂的变换过程及其装置，仅以各种等效电源直接输入整流器(19)、其输出与蓄电池(20)并行，即可作为工频整流负载(8)的实时双电源优质全无间断电源。更可以采用一个(19)多个(20)或多个(19)一个(20)或多个(19)多个(20)方案，多(20)方案时可相应增加(21)各自隔离，各个(19)与各个(20)之间可设有调频或调宽或斩波或倍压稳压充电供电控制，以此构成实时多电源可扩展“或”逻辑网络系统电源，实现现今世界UPS不间断电源无以实现无与伦比优异奇特安稳保险的实时网络系统供电方法及其装置。

本发明将电源(7)变革为零频化或高频化电源尤其是多电源实时网络系统电源向由整流电路(8)、滤波电容(9)、直流负载(10)组成的计算机等电子电器供电，均可使其电压波形变为(3)、电流波形变为(14)或(15)，达最理想电源安稳保险全无间断供电目的。

基于将工频交流电源或市电及其等同、等效、尤其是UPS不间断电源供电方法及其装置，变革为高频化、尤其是零频化、直流化、实时多电源网络化、系统化的实时网络系统电源这一全新概念总的发明构思，便可全然明了本发明具有极其显著实质性技术进步，图6所示各种可用电源尤其是直流化的各种电源及其实时可扩展“或”逻辑网络系统电源等所有技术方案都比现今世界仅须以工频交流电源或市电及其UPS不间断电源作为计算机等工频整流负载电子电器电源更为先进、科学、合理、优越、可行。

具体亦可按下述方案实施：

1、高频交流电源直接供电方法。

将工频交流电源变换成频率大于工频的低频、中频、高频、电压等于工频交流电源电压有效值的高频交流电源，利用该高频交流电源给工频整流负载直接供电。

2、直流电源直接供电方法。

将工频交流电源或上述高频交流电源整流成直流电源，由该零频、交流整流脉动及其滤波稳压、斩波等直流电源给工频整流负载直接供电。

3、电池直接供电方法。

将工频交流电源或上述高频交流电源整流成直流电源给电池充电，由电池给工频整流负载直接供电。

4、由“或”逻辑直流电源直接供电方法。

将上述直流电源或电池组合成“或”逻辑直流电源，由该“或”逻辑直流电源同时给工频整流负载直接供电。

5、直流直接供电装置。

工频交流电源分别与一个交直流变换器(18)和一个整流器(19)的交流输入端连接，整流器(19)的输出端与电池(20)连接，电池(20)正极与隔离二极管(21)正极连接，隔离二极管(21)负极与交直流变换器(18)的直流输出端共同连接后再与工频整流负载(8)直接连接。

其中的交直流变换器(18)、整流器(19)、电池(20)、隔离二极管(21)分别可以是多个构成“或”逻辑连接。

Claims (6)

1、 一种工频整流负载的供电方法，其特征在于包括下列步骤：

①将工频交流电源变换成频率大于工频、电压等于工频交流电源电压有效值的高频交流电源，

②利用该高频交流电源给工频整流负载直接供电。

2、 根据权利要求1所述的供电方法，其特征在于还包括步骤：

③将工频交流电源或上述高频交流电源整流成直流电源，

④由该直流电源给工频整流负载直接供电。

3、 根据权利要求2所述的供电方法，其特征在于还包括步骤：

⑤上述直流电源给电池充电

⑥由电池给工频整流负载直接供电。

4、 根据权利要求3所述的供电方法，其特征在于还包括步骤：

⑦将上述直流电源或电池组合成“或”逻辑直流电源，

⑧由该“或”逻辑直流电源同时给工频整流负载直接供电。

5、 一种工频整流负载供电装置，包括一个交直流变换器(18)、一个整流器(19)、一个电池(20)、一个隔离二极管(21)和一个工频整流负载(8)，其特征是工频交流电源分别与交直流变换器(18)和整流器(19)的交流输入端连接，整流器(19)的输出端与电池(20)连接，电池(20)的正极与隔离二极管(21)正极连接，隔离二极管(21)负极与交直流变换器(18)的直流输出端共同连接后再与工频整流负载(8)直接连接。

6、 根据权利要求5所述的供电装置，其特征是交直流变换器(18)、整流器(19)、电池(20)和隔离二极管(21)可以是多个构成“或”逻辑连接。

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