CN204407972U - 一种新型在线式不间断变频电源 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种新型在线式不间断变频电源，包含整流模块、保险模块、逆变模块、充电模块、电池组、静态开关模块、监控显示模块、空气开关K1、控制模块，空气开关K2，整流模块将交流电源变成直流电源，逆变模块将整流模块或电池组提供的直流电源变成交流电源，电池组通过逆变模块将直流电变成交流电向负载供电，可以实现对电动机的变频启动，控制模块完成对整流模块、逆变模块及静态开关模块的控制或检测，监控显示模块完成参数的设置及显示，本装置有益效果是：在线式不间断变频电源具备传统不间断电源和变频器的双重功能，可以作为电动机等感性负载的电源，还可以实现重载及轻载的软起动功能。
Description
技术领域
本实用新型涉及不间断电源技术领域，尤其是一种采用蓄电池与变频器组成的不间断电源装置。
背景技术
不间断电源主要利用电池等储能装置在停电时给服务器、存储设备、网络设备、计算机、通信网络系统或工业控制系统、需要持续运转的工业设备等提供不间断的电力供应。当市电输入正常时，不间断电源将市电稳压后供应给负载使用，此时的不间断电源就是一台交流市电稳压器，同时它还向储能装置如电池组充电，当市电中断（事故停电）时，不间断电源立即将储能装置（如电池组或飞轮储能系统）的电能，通过逆变转换的方法向负载继续供应交流电，使负载维持正常工作并保护负载软、硬件不受损坏。不间断电源设备通常对电压过大和电压太低都提供保护。
变频器是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备，变频器靠内部IGBT的开断来调整输出电源的电压和频率，根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压，进而达到节能、调速的目的，另外，变频器还有很多的保护功能，如过流、过压、过载保护等等。随着工业自动化程度的不断提高，变频器也得到了非常广泛的应用。
在传统不间断电源所带的负载基本上都是计算机或通讯设备等容性负载或阻性负载，如果遇到交流感应式电动机一类的感性负载，那么传统不间断电源的缺陷就显露了出来。
最大的缺陷就是启动问题，无法实现重载软起动，交流电动机的起动电流通常是其额定电流的4～6倍甚至更高，如果想要不间断电源能够承受电动机起动电流的过载能力，势必要大大增加不间断电源的额定容量，这无疑将加大设备投资，造成浪费，而且还不一定能解决问题。
因此上述问题亟待解决，需要提供一种成本低，能够供电给这类电动机负载的不间断电源的设计方案。
发明内容
为了解决上述问题，本实用新型公开了一种新型在线式不间断变频电源，包含整流模块、保险模块、逆变模块、充电模块、电池组、静态开关模块、监控显示模块、空气开关K1、控制模块、空气开关K2。
所述的整流模块和所述的空气开关K1电连接，所述的整流模块和所述的保险模块电连接，所述的保险模块和所述的逆变模块电连接，所述的充电模块和所述的整流模块电连接，所述的充电模块和所述的电池组电连接，所述的电池组和所述的静态开关模块电连接，所述的静态开关模块和所述的逆变模块电连接，所述的监控显示模块和所述的控制模块电连接，所述的控制模块和所述的整流模块电连接，所述的控制模块和所述的静态开关模块电连接，所述的控制模块和所述的逆变模块电连接。所述的逆变模块和所述的空气开关K2电连接。
所述的空气开关K1控制主回路三相交流电源输入，所述的整流模块将交流电源变成所需要的直流电源，所述的静态开关模块控制所述的电池组与所述的逆变模块的通断，所述的逆变模块进行 DC/AC 变换，将所述的整流模块或所述的电池组提供的直流电源变成交流电源，所述的电池组在交流停电时通过所述的逆变模块将直流电变成交流电向负载供电（包括实现对电动机的变频启动），所述的充电模块完成市电状态下对所述的电池的充电功能，所述的控制模块主要完成对所述的整流模块、所述的逆变模块及所述的静态开关模块的控制或检测，所述的监控显示模块主要完成各种参数的设置、控制及显示功能。
所述的电池组为48V20AH， 所述的整流模块型号为MFS-60A， 所述的空气开关K1和空气开关K2型号为NBE7-3P-63A，所述的静态开关模块中包含双向可控硅，双向可控硅型号为BTA80-800B，所述的逆变模块中包含MOS管，MOS管型号为FQL40N50，所述的控制模块为Atmel公司的AT89S52。
本实用新型的有益效果是：本实用新型具备传统不间断电源和变频器的双重功能，可以作为电动机等感性负载的电源，对于不允许停电的电动机负载，选择本实用新型比选择普通不间断电源具有很高的性能价格比。本实用新型还可以实现重载及轻载的软起动功能，即可作为软启动器，而普通软启动器只能适用于轻载起动，无法实现重载软起动，在线式不间断变频电源恰恰具备了这种功能，还具有成本低、易维护、寿命长等优点。
附图说明
图1是实用新型实施例的总体框图。
图2是实用新型实施例中整流部分的框图。
图3是实用新型实施例中部分电路原理图。
图4是实用新型实施例中逆变输出部分的框图。
图5是实用新型实施例中逆变输出电路示意图。
图中：1.空气开关K1，2.整流模块，3.保险模块，4.逆变模块，5 .空气开关K2，6.充电模块，7.电池组，8.静态开关模块，9.控制模块，10.监控显示模块，11.三相交流输入，12. 整流桥，13.DC+/DC-，14.逆变桥，15.逆变输出。
具体实施方式
通过结合附图对本实用新型做进一步的说明。本实用新型公开了一种新型在线式不间断变频电源，包含整流模块、保险模块、逆变模块、充电模块、电池组、静态开关模块，监控显示模块、空气开关K1、控制模块，空气开关K2。
如图1所示，整流模块和空气开关K1电连接，整流模块和保险模块电连接，保险模块和逆变模块电连接，充电模块和整流模块电连接，充电模块和电池组电连接，电池组和静态开关模块电连接，静态开关模块和逆变模块电连接，监控显示模块和控制模块电连接，控制模块和整流模块电连接，控制模块和静态开关模块电连接，控制模块和逆变模块电连接。逆变模块和空气开关K2电连接。
空气开关K1控制主回路三相交流电源输入，整流模块将交流电源变成所需要的直流电源，静态开关模块控制电池组与逆变模块的通断，逆变模块进行 DC/AC 变换，将整流模块或电池组提供的直流电源变成交流电源，电池组在交流停电时通过逆变模块将直流电变成交流电向负载供电（包括实现对电动机的变频启动），充电模块完成市电状态下对电池的充电功能，控制模块主要完成对整流模块、逆变模块及静态开关模块的控制或检测，监控显示模块主要完成各种参数的设置、控制及显示功能。
如图 2 所示的电路组成框图和图3的原理示意图，AG1，BG1，CG1为可控硅信号输入端，在有市电的情况下，市电经整流后产生稳定的低纹波的直流电，向逆变器及电池组供电，在开机启动过程中可控硅在控制模块的控制下，整流电压缓慢上升直至设定值，配合逆变模块的变频控制实现电机的软启动或变频调速运行。整流桥采用可控硅整流。整流输出的脉动信号经过滤波就可得到很好的直流电压，采样的直流电压反馈给控制模块，和设定的电压比较通过控制模块计算产生可控整流桥中的可控硅的信号，改变驱动信号脉冲的宽度可改变整流输出电压的值。其中输入交流电压为3相 380VAC±10%/50Hz，整流输出电压为0～580VDC可调，根据电池组配备情况可相应设置整流输出电压的大小。
充电模块采用IGBT等电子器件组成的直流变换器，PWM工作频率为200kHz，单模块输出电流为20～40A，可对400～800Ah的电池组进行充电。
如图 4 所示的电路组成框图和图5的原理示意图，a1，a2，b1，b2，c1，c2为SPWM信号输入端，逆变模块由逆变桥及控制器组成。它完成 DC/AC 转换，输出三相交流电压。逆变桥采用三相全桥逆变器，经过滤波之后就可输出三相交流正弦波。控制模块完成 SPWM 信号驱动、信号采样、信号转换及变频控制等功能。控制器根据外部的输入指令和数据决定输出给定信号的频率和幅值大小，通过改变给定信号的频率和幅值大小就可以调节或改变最后输出交流电压的频率和幅值大小。通过调节给定信号的幅值大小而改变 SPWM 信号的脉冲宽度，从而调节逆变器输出电压的幅值，通过改变给定信号的频率则可以改变逆变器输出电压的频率。逆变器输出电压为0～380 VAC±5% ，输出频率为0～800 Hz 。
控制模块的核心为一块单片机，产生可控硅驱动信号，提供变频器所需要的电压及频率信号，提供 SPWM 逆变驱动所需要的高频斩波信号，进行各种信号采样及静态开关控制。
监控显示模块包括键盘、液晶显示屏、显示驱动电路、多路信号采样电路、信号转换及信号控制电路等。显示各种参数数据及状态指示，通过键盘给系统发出指令或进行参数的设置及调整。
静态开关模块由双向可控硅组成，在控制器的控制下执行电池组与直流母线DC+/DC-的通断功能。
对于一款Y3-801-2-三铜-0.75KW电机，所用的电池型号为48V20AH， 所用的整流模块型号为MFS-60A， 所用的空气开关K1和空气开关K2型号为NBE7-3P-63A，所用的静态开关中双向可控硅型号为BTA80-800B，所用的逆变桥中MOS管采用FQL40N50，所用的控制模块为Atmel公司的AT89S52。
上述实施例仅示例性说明实用新型的原理与功效，以及部分实施例，对于本领域的技术人员，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型保护范围。
Claims (2)
1.一种新型在线式不间断变频电源，其特征是：包含整流模块、保险模块、逆变模块、充电模块、电池组、静态开关模块、监控显示模块、空气开关K1、控制模块、空气开关K2，所述的整流模块和所述的空气开关K1电连接，所述的整流模块和所述的保险模块电连接，所述的保险模块和所述的逆变模块电连接，所述的充电模块和所述的整流模块电连接，所述的充电模块和所述的电池组电连接，所述的电池组和所述的静态开关模块电连接，所述的静态开关模块和所述的逆变模块电连接，所述的监控显示模块和所述的控制模块电连接，所述的控制模块和所述的整流模块电连接，所述的控制模块和所述的静态开关模块电连接，所述的控制模块和所述的逆变模块电连接，所述的逆变模块和所述的空气开关K2电连接。
2.根据权利要求1所述的一种新型在线式不间断变频电源，其特征是：所述的电池组为48V20AH， 所述的整流模块型号为MFS-60A， 所述的空气开关K1和空气开关K2型号为NBE7-3P-63A，所述的静态开关模块中包含双向可控硅，双向可控硅型号为BTA80-800B，所述的逆变模块中包含MOS管，MOS管型号为FQL40N50，所述的控制模块为Atmel公司的AT89S52。
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