CN110752661A - 一种双向全桥高频隔离的单相串并补偿式ups - Google Patents
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Abstract
本发明涉及并串联UPS领域，具体是一种双向全桥高频隔离的单相串并补偿式UPS，包括输入模块、切换电路、变换模块、蓄电池组、控制模块、采样模块与输出模块，所述输入模块的输出端通过信号线分别连接切换电路、变换模块、采样模块、控制模块的输入端形成电性连接，所述输入模块的输出端通过导电线与蓄电池的输入端形成电性连接，所述输入模块为市电输入，所述切换电路由主静态开关与旁路静态开关组成。通过变换模块、采样模块与控制模块，对双向全桥高频隔离的单相串并补偿式UPS进行可调整的控制，使市电电源电网检修或发生故障时，及时的进行控制与电源的供应与输出，运行效果较好。
Description
技术领域
本发明涉及并串联UPS领域，具体是一种双向全桥高频隔离的单相串并补偿式UPS。
背景技术
随着全球经济不断发展，工业化水平日益提高，能量消耗量与日俱增，全球能源紧缺是我们面临的一大挑战，面对全球能源日益枯竭，功耗低，效率高的电子产品大量出现在工业生产和人类生活中，UPS即不间断电源，是一种含有储能装置，以逆变器为主要组成部分的恒压恒频的不间断电源，主要用于给单台计算机、计算机网络系统或其它电力电子，设备提供不间断的电力供应。当市电输入正常时，UPS将市电稳压后供应给负载使用，此时的UPS就是一台交流市电稳压器，同时它还向机内电池充电；当市电中断时，UPS立即将机内电池的电能，使负载维持正常工作并保护负载软、硬件不受损坏。UPS设备通常对电压过大和电压太低都提供保护，可靠的UPS在如今的工业生产和国民生活中是必备的，我们所熟悉的变换器多数是单向工作的，而双向DC-DC变换器是指在保持变换器两端的直流电压极性不便的情况下，能够根据需要调节能量双向传输的直流到直流变换器。
中国专利号CN201220329696.9提供一种单逆变器串并联UPS电源，包括市电输入、整流电路、充电电路、蓄电池组、逆变器和控制电路，逆变器包括逆变变换电路和变压滤波电路，其特征在于：还包括切换电路，所述市电输入依次连接切换电路、变压滤波电路后输出，市电输入还依次连接整流电路、逆变变换电路和变压滤波电路后输出；蓄电池组连接于整流电路和逆变变换电路之间；所述控制电路分别与逆变变换电路、切换电路相连。
现有双向全桥高频隔离的单相串并补偿式UPS在系统发生故障时，有时电源的负载量较大，供电的可供电效果较差，持续供电的可靠性低，当市电网检修或发生故障时，单相串并补偿式UPS使用效果不佳，影响单相串并补偿式UPS的运行，因此亟需研发一种双向全桥高频隔离的单相串并补偿式UPS。
发明内容
本发明的目的在于提供一种双向全桥高频隔离的单相串并补偿式UPS，以解决上述背景技术中提出的有时电源的负载量较大，供电的可供电效果较差，持续供电的可靠性低，当市电网检修或发生故障时，单相串并补偿式UPS使用效果不佳，影响单相串并补偿式UPS的运行的问题。
本发明的技术方案是：一种双向全桥高频隔离的单相串并补偿式UPS，包括输入模块、切换电路、变换模块、蓄电池组、控制模块、采样模块与输出模块，所述输入模块的输出端通过信号线分别连接切换电路、变换模块、采样模块、控制模块的输入端形成电性连接，所述输入模块的输出端通过导电线与蓄电池的输入端形成电性连接，所述输入模块为市电输入，所述切换电路由主静态开关与旁路静态开关组成，所述变换模块由串联变换器、并联变换器、双向全桥DC-DC变换器组成，所述并联变换器的输出端直流连接蓄电池组的出入端，所述采样模块的输入端通过导电线连接切换电路的采样输出端，所述输入模块的市电输入通过整个电路进入到蓄电池组内部，所述控制模块控制各个模块切换，且控制模块分别与主静态开关与旁路静态开关相连，所述控制模块的输出端通过信号线与变换模块和切换电路输入端之间形成电性连接，所述控制模块的输出端通过导电线与蓄电池的输入端形成电性连接。
进一步地，所述串联变换器由S1、S2、S3、S4构成，能工作于双向四象限，且通过电感L1串联在主电路中，电容C1接在电网与负载之间，承受电网电压与负载电压的差值。
进一步地，所述并联变换器由S13、S14、S15、S16组成，同样可双向四象限运行，且通过电感L2和C2并联在负载端。
进一步地，所述双向全桥DC-DC变换器由S5、S6、S7、S8、S9、S10、S11、S12组成，且通过电容C3和C4分别与串联变换器和并联变换器实现共直流母线，其中电容C3为低压侧，电容C4为高压侧。
进一步地，所述主静态开关为A1，所述旁路静态开关为A2，在电网电压正半周期和负半周期分别导通。
进一步地，所述并联变换器的直流挂载蓄电池组，且当电网断电时，负载所需全部功率由蓄电池组提供。
进一步地，电网电压和负载电压存在差值时，差值加在所述电容C1上，且由串联变换器通过电容C1补偿网侧和负载侧的电压差值。
进一步地，输入模块的市电输入中断时，所述蓄电池组经过并联变换器为负载提供所需的有功功率。
进一步地，电网电压和负载电压存在电压幅值差时，所述双向全桥DC-DC变换器设置为双向流动，且双向全桥DC-DC变换器的满载功率仅为负载额定功率的25％。
本发明通过改进在此提供一种双向全桥高频隔离的单相串并补偿式UPS，与现有技术相比，具有如下改进及优点：
(1)当市电网检修或发生故障时，通过变换模块、采样模块与控制模块，对双向全桥高频隔离的单相串并补偿式UPS进行可调整的控制，使市电电源电网检修或发生故障时，及时的进行一定操作功能的控制与电源的供应与输出，单相串并补偿式UPS运行效果较好。
(2)通过双向全桥高频隔离的单相串并补偿式UPS内设置的蓄电池组，双向全桥高频隔离的单相串并补偿式UPS将电能储存到蓄电池组，电流从蓄电池的正极经过电路流向蓄电池的负极，其单相串并补偿式UPS持续供电的可靠性高。
(3)双向全桥高频隔离的单相串并补偿式UPS在运行时，增大了输入和输出电压适用范围，可以把低耐压的开关管应用到高电压场合降低了整机成本，提高了运行效率，电源工作效率高，单相串并补偿式UPS负载能力较强，且使用的成本低廉，适用于电力供应。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步解释:
图1是本发明的立体结构流程示意图；
图2是本发明的立体结构电路示意图。
图3是本发明的立体结构电路示意图。
具体实施方式
下面将结合附图1至图2对本发明进行详细说明，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明通过改进在此提供一种双向全桥高频隔离的单相串并补偿式UPS，如图1-图3所示，一种双向全桥高频隔离的单相串并补偿式UPS，包括输入模块、切换电路、变换模块、蓄电池组、控制模块、采样模块与输出模块，输入模块的输出端通过信号线分别连接切换电路、变换模块、采样模块、控制模块的输入端形成电性连接，输入模块的输出端通过导电线与蓄电池的输入端形成电性连接，双向全桥高频隔离的单相串并补偿式UPS将电能储存到蓄电池组，电流从蓄电池的正极经过电路流向蓄电池的负极，其单相串并补偿式UPS持续供电的可靠性高，输入模块为市电输入，切换电路由主静态开关与旁路静态开关组成，变换模块由串联变换器、并联变换器、双向全桥DC-DC变换器组成，并联变换器的输出端直流连接蓄电池组的出入端，采样模块的输入端通过导电线连接切换电路的采样输出端，输入模块的市电输入通过整个电路进入到蓄电池组内部，控制模块控制各个模块切换，且控制模块分别与主静态开关与旁路静态开关相连，对双向全桥高频隔离的单相串并补偿式UPS进行可调整的控制，使市电电源电网检修或发生故障时，及时的进行一定操作功能的控制与电源的供应与输出，单相串并补偿式UPS运行效果较好，控制模块的输出端通过信号线与变换模块和切换电路输入端之间形成电性连接，控制模块的输出端通过导电线与蓄电池的输入端形成电性连接。
进一步地，串联变换器由S1、S2、S3、S4构成，能工作于双向四象限，且通过电感L1串联在主电路中，电容C1接在电网与负载之间，承受电网电压与负载电压的差值。
进一步地，并联变换器由S13、S14、S15、S16组成，同样可双向四象限运行，且通过电感L2和C2并联在负载端，当串联变换器吸收功率时，并联变换器发出功率，当串联变换器发出功率时，并联变换器吸收功率。
进一步地，双向全桥DC-DC变换器由S5、S6、S7、S8、S9、S10、S11、S12组成，且通过电容C3和C4分别与串联变换器和并联变换器实现共直流母线，其中电容C3为低压侧，电容C4为高压侧。
进一步地，主静态开关为A1，旁路静态开关为A2，在电网电压正半周期和负半周期分别导通，主静态开关与旁路静态开关在进行一定的操作后可以进行电流的调控。
进一步地，并联变换器的直流挂载蓄电池组，且当电网断电时，负载所需全部功率由蓄电池组提供，将电能储存到蓄电池组，在电压过低时，电流从蓄电池的正极经过电路流向蓄电池的负极，其单相串并补偿式UPS持续供电的可靠性高。
进一步地，电网电压和负载电压存在差值时，差值加在电容C1上，且由串联变换器通过电容C1补偿网侧和负载侧的电压差值。
进一步地，输入模块的市电输入中断时，蓄电池组经过并联变换器为负载提供所需的有功功率。
进一步地，电网电压和负载电压存在电压幅值差时，双向全桥DC-DC变换器设置为双向流动，且双向全桥DC-DC变换器的满载功率仅为负载额定功率的25％。
工作原理：当双向全桥高频隔离的单相串并补偿式UPS系统正常工作时，串联变换器S1S4同时导通，S2S3同时导通，电网输入电流，串联变换器输出的有功功率与并联变换器输出的有功功率大小相等，方向相反。因此当串联变换器吸收功率时，并联变换器发出功率，当串联变换器发出功率时，并联变换器吸收功率，一般情况下，当电网电压波动时，为了保证输入输出功率平衡，两个变换器一个处于整流状态，另一个处于逆变状态，而双向全桥DC-DC变换器在串并联变换器存在有能量交换的时候，才开始工作，起到能量传递的作用，输入双向全桥高频隔离的单相串并补偿式UPS通过将全桥DC-DC变换器电路进行串联实现了高输入输出电压条件下降低开关管电压应力、增大了输入和输出电压适用范围，可以把低耐压的开关管应用到高电压场合降低了整机成本，提高了运行效率，采样模块的采样信号输出至控制模块，控制模块根据采样模块的采样信号来控制切换电路的切换，通过切换电路电路来控制电流的输送，UPS内设置的蓄电池组，将电能储存到蓄电池组，在电压过低时，电流从蓄电池的正极经过电路流向蓄电池的负极，其单相串并补偿式UPS持续供电的可靠性高。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (9)
1.一种双向全桥高频隔离的单相串并补偿式UPS，包括输入模块、切换电路、变换模块、蓄电池组、控制模块、采样模块与输出模块，其特征在于：所述输入模块的输出端通过信号线分别连接切换电路、变换模块、采样模块、控制模块的输入端形成电性连接，所述输入模块的输出端通过导电线与蓄电池的输入端形成电性连接，所述输入模块为市电输入，所述切换电路由主静态开关与旁路静态开关组成，所述变换模块由串联变换器、并联变换器、双向全桥DC-DC变换器组成，所述并联变换器的输出端直流连接蓄电池组的出入端，所述采样模块的输入端通过导电线连接切换电路的采样输出端，所述输入模块的市电输入通过整个电路进入到蓄电池组内部，所述控制模块控制各个模块切换，且控制模块分别与主静态开关与旁路静态开关相连，所述控制模块的输出端通过信号线与变换模块和切换电路输入端之间形成电性连接，所述控制模块的输出端通过导电线与蓄电池的输入端形成电性连接。
2.根据权利要求1所述的一种双向全桥高频隔离的单相串并补偿式UPS，其特征在于：所述串联变换器由S1、S2、S3、S4构成，能工作于双向四象限，且通过电感L1串联在主电路中，电容C1接在电网与负载之间，承受电网电压与负载电压的差值。
3.根据权利要求1所述的一种双向全桥高频隔离的单相串并补偿式UPS，其特征在于：所述并联变换器由S13、S14、S15、S16组成，同样可双向四象限运行，且通过电感L2和C2并联在负载端。
4.根据权利要求1所述的一种双向全桥高频隔离的单相串并补偿式UPS，其特征在于：所述双向全桥DC-DC变换器由S5、S6、S7、S8、S9、S10、S11、S12组成，且通过电容C3和C4分别与串联变换器和并联变换器实现共直流母线，其中电容C3为低压侧，电容C4为高压侧。
5.根据权利要求1所述的一种双向全桥高频隔离的单相串并补偿式UPS，其特征在于：所述主静态开关为A1，所述旁路静态开关为A2，在电网电压正半周期和负半周期分别导通。
6.根据权利要求1所述的一种双向全桥高频隔离的单相串并补偿式UPS，其特征在于：所述并联变换器的直流挂载蓄电池组，且当电网断电时，负载所需全部功率由蓄电池组提供。
7.根据权利要求1所述的一种双向全桥高频隔离的单相串并补偿式UPS，其特征在于：电网电压和负载电压存在差值时，差值加在所述电容C1上，且由串联变换器通过电容C1补偿网侧和负载侧的电压差值。
8.根据权利要求1所述的一种双向全桥高频隔离的单相串并补偿式UPS，其特征在于：输入模块的市电输入中断时，所述蓄电池组经过并联变换器为负载提供所需的有功功率。
9.根据权利要求1所述的一种双向全桥高频隔离的单相串并补偿式UPS，其特征在于：电网电压和负载电压存在电压幅值差时，所述双向全桥DC-DC变换器设置为双向流动，且双向全桥DC-DC变换器的满载功率仅为负载额定功率的25％。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200204 |