CN219659470U - 一种隔离式高频在线不间断电源 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种隔离式高频在线不间断电源，包括开关电源、电池、电池升压电路、隔离变压器、高频整流电路和逆变器；所述开关电源的输入端用于接入交流电，并转换成直流电为所述电池供电以及所述电池升压电路供电；所述电池升压电路供电在所述交流电异常时切换至由电池供电；所述电池升压电路的输出端经所述隔离变压器隔离后为所述高频整流电路供电；所述高频整流电路的输出端连接至所述逆变器，并以所述逆变器的输出作为所述隔离式高频在线不间断电源的输出。本实用新型保证了在市电正常和异常变化期间，UPS输能量没有间断，实现UPS基本功能；而且在电池升压和高频整流间加入的隔离变压器，实现了UPS市电输入同UPS输出的隔离。
Description
技术领域
本实用新型属于不间断电源(以下简称UPS)技术领域，涉及高频在线式UPS，满足从市电和电池供电侧同不间断电源输出侧达到隔离的一种电路构架。
背景技术
目前的高频在线式UPS普遍采用的是所谓双变换技术，电路构架如图1所示.
市电正常时，市电一路经高频整流电路给正负直流母线供电，此为一次变换；另一路经充电器给电池供电。市电异常时高频整流电路停止工作，同时启动电池DC/DC电路对正负直流母线供电。正负直流母线上的电能经逆变器转换成交流提供输出，此即为双变换中的第二次变换。在这种构架中，市电输入的零线、正负直流母线的中性线和UPS输出线的零线(N)是直通的，没有隔离。在多数普通应用场合，这种没有隔离的电路是允许的。然而在医疗、工业和电力等场合使用的UPS要求输入输出隔离，在这种场合下通常的做法是传统UPS加工频隔离变压器实现,如图2。工频隔离变压器工作在50Hz，在同样传输功率的情况下，同高频变压器比，不可避免的是体积重量大、成本高效率偏低。若将工频隔离变压器放在UPS输入端，考虑到UPS的效率和充电功率，则需要更大功率的工频变压器；若放在UPS输出端变压器功率要求稍低，但变压器因绕线内阻和硅钢片损耗的存在导致负载增加时，尽管UPS输出电压不变，但经过工频隔离变压器后输出电压跟着下降，从而导致负载电压不稳的问题。
本专利很好的解决了上述问题，除保留传统高频UPS体积小重量轻成本低的优点外，在架构上用高频变压器隔离输入零线与输出零线的联系，实现了市电输入与UPS输出的隔离，从而不再受加工频隔离变压器导致的上述弊端。
实用新型内容
为改善现有技术中的不足之处，本实用新型提出一种隔离式高频在线不间断电源结构。
为此，提供一种隔离式高频在线不间断电源，包括开关电源、电池、电池升压电路、隔离变压器、高频整流电路和逆变器；所述开关电源的输入端用于接入交流电，并转换成直流电为所述电池供电以及所述电池升压电路供电；所述电池升压电路供电在所述交流电异常时切换至由电池供电；所述电池升压电路的输出端经所述隔离变压器隔离后为所述高频整流电路供电；所述高频整流电路的输出端连接至所述逆变器，并以所述逆变器的输出作为所述隔离式高频在线不间断电源的输出。
进一步的，所述隔离变压器工作于高频。
进一步的，所述电池的两端跨接在所述电池升压电路的输入端使得所述开关电源同步为电池升压电路供电。
进一步的，所述隔离式高频在线不间断电源还设置有母线电容，所述母线电容跨接于所述高频整流电路的输出端。
进一步的，所述开关电源的输入端接入市电。
本实用新型结构简单、可使用小容量的直流母线电容、成本低、体积小、重量轻地实现了UPS功能，同时实现了市电输入同输出的隔离。本电路保证了在市电正常和异常变化期间，UPS输能量没有间断(即所谓的0中断)，即实现了在线式UPS的基本功能；而且本实用新型在电池升压和高频整流间加入的高频隔离变压器，实现了UPS市电输入同UPS输出的隔离。
上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本实用新型的具体实施方式。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的台件。
在附图中：
图1示出了传统双变换电路结构。
图2示出了传统UPS实现隔离通常使用的方法。
图3示出了本专利电路结构。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
如图3所示，本专利的隔离式高频在线不间断电源，包括开关电源、电池、电池升压电路、隔离变压器、高频整流电路和逆变器；开关电源的输入端用于接入交流电，并转换成直流电为电池供电以及电池升压电路供电；电池升压电路供电在所述交流电异常时切换至由电池供电；电池升压电路的输出端经隔离变压器隔离后为高频整流电路供电；高频整流电路的输出端连接至逆变器，并以逆变器的输出作为隔离式高频在线不间断电源的输出。
本实用新型中，开关电源的输入端可以接入市电、交流发电机输出的交流电，此处不做限定。以市电接入为例，市电正常时，交流输入经开关电源转换为合适的直流电为电池充电并为电池升压电路供电。市电异常时开关电源停止输出，电池为电池升压电路提供能量。隔离变压器一方面匹配了电池升压电路和高频整流电路电压，同时实现了两侧电路的隔离。高频整流电路将隔离变压器耦合过来的高频交流电转换成直流电向直流母线提供电能；逆变器将直流母线上的直流电能逆变成交流电做为UPS的输出。本电路保证了在市电正常和异常变化期间，UPS输能量没有间断(即所谓的0中断)，即实现了在线式UPS的基本功能；而且本实用新型在电池升压和高频整流间加入的隔离变压器，实现了UPS市电输入同UPS输出的隔离。
本实用新型除保留传统高频UPS体积小重量轻成本低的优点外，在架构上用高频变压器隔离输入零线与输出零线的联系，实现了市电输入与UPS输出的隔离，从而不再受加工频隔离变压器导致的上述弊端。
进一步的，设置隔离变压器工作于高频，达到体积重量小、成本低效率高的特点，同时改善工频变压器因绕线内阻和硅钢片损耗的存在导致负载增加。
本实用新型中，开关电源为电池供电、为电池升压电路供电的方式，以及电池为电池升压电路供电的方式，可以采用为通过开关控制实现切换，例如在第一时刻通过开关切换使得开关电源的输出端既电连接电池又电连接电池升压电路，此时电池升压电路与电池之间断开，在异常时刻通过开关切换使得电池接入电池升压电路。但作为改进方案，本实用新型中，优选设置为电池的两端跨接在电池升压电路的输入端使得开关电源同步为电池升压电路供电，换言之，电池并联在电池升压电路的输入端，此时，能够达到无间隙地为电池升压电路提供能量，同时简化电路结构，进一步降低成本。
进一步，本实用新型的隔离式高频在线不间断电源还设置有母线电容，母线电容跨接于高频整流电路的输出端，对高频整流电路的输出端的直流母线进行滤波稳压，改善逆变器输出电流纹波质量。
最后应当说明的是，以上实施例仅用于说明本实用新型的技术方案而非对本实用新型保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。
Claims (5)
1.一种隔离式高频在线不间断电源，其特征在于：
包括开关电源、电池、电池升压电路、隔离变压器、高频整流电路和逆变器；
所述开关电源的输入端用于接入交流电，并转换成直流电为所述电池供电以及所述电池升压电路供电；
所述电池升压电路供电在所述交流电异常时切换至由电池供电；
所述电池升压电路的输出端经所述隔离变压器隔离后为所述高频整流电路供电；
所述高频整流电路的输出端连接至所述逆变器，并以所述逆变器的输出作为所述隔离式高频在线不间断电源的输出。
2.如权利要求1所述的隔离式高频在线不间断电源，其特征在于：所述隔离变压器工作于高频。
3.如权利要求1所述的隔离式高频在线不间断电源，其特征在于：所述电池的两端跨接在所述电池升压电路的输入端使得所述开关电源同步为电池升压电路供电。
4.如权利要求1所述的隔离式高频在线不间断电源，其特征在于：所述隔离式高频在线不间断电源还设置有母线电容，所述母线电容跨接于所述高频整流电路的输出端。
5.如权利要求1所述的隔离式高频在线不间断电源，其特征在于：所述开关电源的输入端接入市电。
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- 2022-12-31 CN CN202223577984.9U patent/CN219659470U/zh active Active
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