CN202663185U - 一种单逆变器串并联ups电源 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了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；本实用新型的UPS电源工作效率高，负载能力强，成本低廉。
Description
技术领域
本实用新型涉及不间断电源，具体涉及一种单逆变器串并联UPS电源。
背景技术
UPS电源即不间断电源，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，分为后备式、在线互动式、在线式和双逆变器串并联UPS。
后备式UPS的逆变器市电正常时不工作，市电异常时逆变器工作，市电工作时只有简单的滤波或抽头式稳压；在线互动式和后备式一样，只是变换器长期工作，市电正常时变换器为充电器，市电异常时为逆变器；在线互动式UPS具有很高的供电质量，市电工作时经整流器将市电整成直流电，然后通过逆变器逆变出高质量的正弦交流电供电给负载，但是通过整流和逆变双变换效率低。而双逆变器串并联UPS在市电工作时由串联逆变器稳压工作补偿市电的电压和失真，变换功率小，效率高抗过载能力强，当市电正常时并联逆变器为充电器给蓄电池充电，当市电异常时，通过转换关闭串联逆变器，快速转换为并联逆变器逆变输出，但是，双逆变器串并联UPS没有在线式UPS那么好的供电质量和零切换，且成本较高。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题，就是提供一种单逆变器串并联UPS电源，其工作效率高，负载能力强，成本低廉。
为解决上述技术问题，本实用新型采取的技术方案如下：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；
当市电输入正常时，市电输入通过切换电路和变压滤波电路串联供给输出端负载，同时市电输入还通过整流电路整流，再由控制电路调节逆变变换电路逆变变换输出补偿电压，矢量叠加在市电输入的电压上后输出；市电输入还通过整流电路给蓄电池组充电；
当市电输入异常时，由控制电路控制切换电路切换，使变压滤波电路与输出端负载并联，同时蓄电池组放电输出至逆变器，逆变出交流电供给输出端负载。
本实用新型所述单逆变器串并联UPS电源还包括软启动电路，该软启动电路连接于整流电路和逆变变换电路之间。
在上述基础上，本实用新型可作如下改进：
本实用新型所述逆变变换电路主要包括由四个IGBT管构成的IGBT逆变桥，所述控制电路的控制信号输出端与IGBT逆变桥的栅极相连，以通过控制电路输出逆变控制信号SPWM驱动波至IGBT逆变桥的栅极，调节逆变变换电路变换输出的补偿电压。
本实用新型所述单逆变器串并联UPS电源还包括采样电路，该采样电路的输入端分别连接切换电路的采样输出端、充电电路的采样输出端；所述采样电路的采样信号输出至控制电路。
本实用新型相比于现有技术的有益效果：
本实用新型在市电正常时，逆变器串联在负载回路上， 当市电异常时(电池逆变时)则通过切换电路，将逆变器转换为并联在输出端负载上，将蓄电池的电压逆变输出供电给负载，似的本UPS电源工作范围宽，效率高，负载能力强，并且具有工艺简单，成本低，可靠性高的特点。
附图说明
图1是本实用新型单逆变器串并联UPS电源的连接示意框图；
图2是本实用新型单逆变器串并联UPS电源的电路原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
如图1所示的一种单逆变器串并联UPS电源，它包括市电输入、整流电路、充电电路、蓄电池组、逆变器、控制电路、切换电路、软启动电路和采样电路，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；控制电路分别与逆变变换电路、切换电路相连；软启动电路连接于整流电路和逆变变换电路之间；采样电路的输入端分别连接切换电路的采样输出端、充电电路的采样输出端；采样电路的采样信号输出至控制电路，控制电路根据采样电路的采样信号来控制切换电路的切换、控制对逆变变换电路发出的逆变控制信号、控制充电电路充电。
当市电输入正常时，市电输入通过切换电路和变压滤波电路串联供给输出端负载，同时市电输入还通过整流电路整流，再由控制电路调节逆变变换电路逆变变换输出补偿电压，矢量叠加在市电输入的电压上后输出；市电输入还依次通过整流电路、充电电路给蓄电池组充电；
当市电输入异常时，由控制电路控制切换电路切换，使变压滤波电路与输出端负载并联，同时蓄电池组通过放电电路放电输出至逆变器，逆变出交流电供给输出端负载。
如图2所示，本实施例中，整流电路由输入由电抗器L1、四个整流二极管D1、D2、D3、D4组成。L1为消除整流器的谐波改善输入的功率因数；四个整流二极管D1、D2、D3、D4将输入的交流电整流为直流电；电阻R1、继电器RY2和电容C1构成软启动电路，电容C1为滤波电容，用于平滑整流后的直流电压；当开机时继电器RY2不吸合，由R1限流给滤波电容C1充电，当电容充满电后，才会闭合继电器RY2的触点，短接限流电阻R1，使整流电路与逆变变换电路接通。
逆变器包括变压滤波电路和逆变变换电路，即由总线熔断器F1、四个IGBT管Q1A、Q1B、Q1C、Q1D构成的IGBT逆变桥、变压器T1和滤波电容器C2组成。IGBT逆变桥和电容C3构成逆变变换电路，变压器T1和滤波电容器C2组成变压滤波电路。总线熔断器F1用于保护逆变器过流或短路；控制电路的控制信号输出端与IGBT逆变桥的栅极相连，以通过控制电路输出逆变控制信号SPWM驱动波至IGBT逆变桥的栅极，进行桥式斩波变换，调节逆变变换电路变换输出的补偿电压。变压器T1和滤波电容器C2是将斩波变换SPWM电压进行电压转换并滤成纯净的交流电。
切换电路由单刀双掷继电器RY1组成，其具有1-2触点和1-3触点，是对UPS进行市电逆变补偿运行和电池逆变运行的切换。当市电输入正常时，控制电路将继电器RY1切换到1-2触点，将逆变器串联在负载回路上，通过调节SPWM的电压，将市电的输入电压和逆变电压串联进行矢量叠加，输出稳定的交流电；当市电输入高时，逆变器输出一个和输入反相的补偿交流电压进行叠加，使输出电压稳定；当市电输入低时，逆变器输出一个和输入正相的补偿交流电压进行叠加，使输出电压稳定；同时逆变器还补偿输入电压的谐波，保证输出电压的纯净稳定；当市电输入异常时(电池逆变时)则继电器RY1切换到1-3触点，将逆变器并联在输出端负载回路上，蓄电池组放电输出至逆变器，逆变出交流电供给输出端负载。
充电电路主要由熔断器F2、IGBT管Q2A、续流二极管D6、储能电感L2和滤波电容C4组成，用于给蓄电池组充电。市电(165～275V)工作时，整理电路整流出的直流电压在230～388VDC，经熔断器F2送给IGBT管Q2A、续流二极管D6、储能电感L2和滤波电容C4组成的BUCK变换电路，降压为220VDC的浮充电压，经RS1给电池充电，当测量充电电流达到设定值时，转为恒流模式充电，直到电池充到220VDC时转为浮充电压；充电电路是通过充电电流和充电电压采样双闭环调节，以控制IGBT管Q2A的PWM脉冲信号。
电池放电电路主要由电池开关K4和逆止二极管D5组成。市电正常运行时，整流电压高于电池电压，此时由逆止二极管D5反向阻断；当市电中断时，蓄电池电压通过电池开关K4和逆止二极管D5送到直流总线，然后通过总线熔断器F1送给IGBT逆变桥进行SPWM桥式斩波变换，再经变压器T1和滤波电容器C2变换滤波，输出纯净的交流电。
开关K1为输入开关，采用小型断路器，用于手动控制交流输入的通断并作为输入过流短路脱扣保护；开关K3为输出开关，也可采用小型断路器，用于手动控制交流输出的通断并作为输出过流短路脱扣保护；开关K2为手动旁路开关，采用小型断路器，用于负载不断电地进行UPS 电源的检修维护，开关K2串接在交流输入和负载端之间。当需进行UPS电源的检修维护时，闭合旁路开关K2，此时交流输入直接供电给负载，然后断开输入开关K1和输出开关K3，使UPS电源内部断开与交流输入和负载的连接，实现在线不停电维修。
上述实施例仅为本实用新型的较佳实施例，并非用来限定本实用新型的实施范围；即凡依本实用新型内容所作的变化与变型，都为本实用新型权利要求所要求保护的范围所涵盖。
Claims (4)
1.一种单逆变器串并联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；
当市电输入正常时，市电输入通过切换电路和变压滤波电路串联供给输出端负载，同时市电输入还通过整流电路整流，再由控制电路调节逆变变换电路逆变变换输出补偿电压，矢量叠加在市电输入的电压上后输出；市电输入还通过整流电路给蓄电池组充电；
当市电输入异常时，由控制电路控制切换电路切换，使变压滤波电路与输出端负载并联，同时蓄电池组放电输出至逆变器，逆变出交流电供给输出端负载。
2.根据权利要求1所述的单逆变器串并联UPS电源，其特征在于：所述单逆变器串并联UPS电源还包括软启动电路，该软启动电路连接于整流电路和逆变变换电路之间。
3.根据权利要求2所述的单逆变器串并联UPS电源，其特征在于：所述逆变变换电路主要包括由四个IGBT管构成的IGBT逆变桥，所述控制电路的控制信号输出端与IGBT逆变桥的栅极相连，以通过控制电路输出逆变控制信号SPWM驱动波至IGBT逆变桥的栅极，调节逆变变换电路变换输出的补偿电压。
4.根据权利要求1-3任一项所述的单逆变器串并联UPS电源，其特征在于：所述单逆变器串并联UPS 电源还包括采样电路，该采样电路的输入端分别连接切换电路的采样输出端、充电电路的采样输出端；所述采杆电路的采样信号输出至控制电路。
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