專(zhuān)利名稱(chēng)：絕緣柵雙極晶體管不間斷電源系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種絕緣柵雙極晶體管不間斷電源(IGBTUPS: insulated gate bipolar transistor uninterruptible power supply)系統(tǒng),凈寺另ll涉及的是一種本發(fā)明纟色纟彖 柵雙極晶體管不間斷電源系統(tǒng)可以通過(guò)微處理器監(jiān)浮見(jiàn)輸入電源是否順暢地輸出到 負(fù)載側(cè)，在輸入穩(wěn)定電源的過(guò)程中通過(guò)逆變器對(duì)內(nèi)置電池充電，檢測(cè)到不穩(wěn)定的 電源輸入時(shí)遮蔽上述輸入電源，通過(guò)直流/交流變換器把充電后的直流電壓轉(zhuǎn)換成 交流電壓，以無(wú)瞬斷方式向負(fù)載側(cè)供應(yīng)輸出電源，從而保護(hù)工作數(shù)據(jù)并穩(wěn)定地結(jié) 束連接到負(fù)載側(cè)的系統(tǒng)，而且供應(yīng) 一定時(shí)間的穩(wěn)定電源后輸入電源依然不穩(wěn)定或 維持停電狀態(tài)時(shí)，通過(guò)微處理器與輸出遮蔽單元把連接到負(fù)載側(cè)的系統(tǒng)強(qiáng)制結(jié)束。
背景技術(shù)：
中大型信息處理裝置在發(fā)生停電的類(lèi)的供電中斷事故時(shí)，通常會(huì)利用不停電 電源供應(yīng)裝置(Uninterrupted Power Supply,以下簡(jiǎn)稱(chēng)"UPS")繼續(xù)供應(yīng)電源，從而 可以在發(fā)生停電的類(lèi)的緊急情況時(shí)防止工作數(shù)據(jù)丟失。
因此，像大型電腦一樣執(zhí)行重要任務(wù)的電腦系統(tǒng)需要安裝不停電電源供應(yīng)裝 置(UPS),以便于電力公司的電源供應(yīng)中斷時(shí)也能繼續(xù)為電腦供應(yīng)電源。
此外，個(gè)人電腦(PC)為了避免在作業(yè)過(guò)程中因?yàn)橥ｋ姸馐軗p失，也需要配 置UPS，但現(xiàn)有UPS不僅價(jià)格高昂、體積龐大而需要額外的安裝空間，而且使用 也不方便。然而，近來(lái)由于個(gè)人電腦的高度普與性而使得人們?cè)谵k公室和家庭對(duì) 上述UPS的需要與應(yīng)用普遍增高。
AVR(Automatic Voltage Regulator)可以把輸入電壓的變動(dòng)所引起的不-見(jiàn)則電 壓轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定電壓后輸出，上述裝置通常和上述UPS —起使用而同時(shí)發(fā)揮停電補(bǔ) 償與電壓調(diào)節(jié)等多項(xiàng)功能，因此具有上述UPS與AVR的功能統(tǒng)合型產(chǎn)品被陸陸 續(xù)續(xù)地開(kāi)發(fā)并面世。
圖1與圖2是現(xiàn)有技術(shù)的UPS/AVR復(fù)合電源裝置的方塊圖。
圖1所示，現(xiàn)有技術(shù)的UPS/AVR復(fù)合電源裝置包括A/D轉(zhuǎn)換器(4),可以
把市電交流電源轉(zhuǎn)換成直流電源；D/A逆變器(7),可以把上述直流電源轉(zhuǎn)換成交 流電源后供應(yīng)到負(fù)載側(cè)；充電器(5),把上述市電電源轉(zhuǎn)換成直流后^f吏電池(BATT) 充電；DC-DC轉(zhuǎn)換器(6),可以維持固定電壓；同步切換開(kāi)關(guān)部(8)，對(duì)于上述D/A 逆變器(7)的異?；蜻^(guò)負(fù)載狀態(tài)，把市電交流電源或D/A逆變器(7)的交流電源轉(zhuǎn)換 成輸出交流電源后選擇性地供應(yīng)給外部系統(tǒng)；以及CPU(l)，監(jiān)視輸入電源并控制 上述同步切換開(kāi)關(guān)部(8)的動(dòng)作。圖中的2是可以指示電池(BATT)充電狀態(tài)與電源 供應(yīng)狀態(tài)等內(nèi)容的正面面板，3與9是噪音濾波器，D是二極管。
下面對(duì)上述現(xiàn)有UPS/AVR復(fù)合電源裝置的動(dòng)作做進(jìn)一步說(shuō)明。
首先，通過(guò)輸入端子輸入的市電交流電源在正常動(dòng)作時(shí)將通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器(4) 被轉(zhuǎn)換成直流電源，然后對(duì)充電器(5)上的多個(gè)電池(BATT)進(jìn)行充電。上述A/D 轉(zhuǎn)換器(4)的直流電源被D/A逆變器(7)轉(zhuǎn)換成交流電源后再通過(guò)同步切換開(kāi)關(guān)部 (8)與多個(gè)輸出端子供應(yīng)到外部系統(tǒng)。此時(shí)，DC-DC轉(zhuǎn)換器(6)按部就班地調(diào)節(jié)低 電壓與過(guò)電壓，把輸入電壓的變動(dòng)所造成的不規(guī)則電壓轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定電壓后輸出。
在上述狀態(tài)下，如果市電交流電源停電，已充電了上述設(shè)定電壓的電池(B ATT) 的直流電源將經(jīng)過(guò)DC-DC轉(zhuǎn)換器(6)與二極管(D)在D/A逆變器(7)被轉(zhuǎn)換成交流電 源，然后通過(guò)同步切換開(kāi)關(guān)部(8)供應(yīng)給外部系統(tǒng)，使所述的外部系統(tǒng)在停電的外 在條件下得以穩(wěn)定地工作。
在上述動(dòng)作中重新接入交流商業(yè)電源時(shí)，充電器(5)將重新對(duì)電池(BATT)充電。
上述D/A逆變器(7)發(fā)生異常時(shí)，CPU( 1 )將檢測(cè)到所述的異常并通過(guò)同步切換 開(kāi)關(guān)部(8)的切換動(dòng)作而把交流商業(yè)電源直接旁路(bypass)供應(yīng)到外部系統(tǒng)，此時(shí)， 使用者可以根據(jù)正面面板(2)的儲(chǔ)電池狀態(tài)而得知已經(jīng)發(fā)生了異常。
一臺(tái)電腦系統(tǒng)也具有電腦機(jī)體、顯示器、打印機(jī)、數(shù)字轉(zhuǎn)換器、集線器、繪 圖機(jī)與外置型調(diào)制解調(diào)器等設(shè)備，其中有些設(shè)備在停電時(shí)需要補(bǔ)償電源，有些設(shè) 備則不需要補(bǔ)償電源，也有的設(shè)備較易受到不規(guī)則電源的傷害，因此如果具有上 述結(jié)構(gòu)的現(xiàn)有技術(shù)同時(shí)具備UPS與AVR功能，就不必另外單獨(dú)購(gòu)置UPS與AVR， 從而得益節(jié)約了購(gòu)置費(fèi)用。
然而，以市電線路的角度來(lái)考慮時(shí)，就會(huì)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的不停電電源裝置不僅降 低了市電線路的效率，還造成諧波噪音與功率因數(shù)扭曲等有損在電源線路可靠性 的各種現(xiàn)象。尤其是近來(lái)因?yàn)殡娙菔截?fù)荷的增加而導(dǎo)致的諧波電流引起了發(fā)電廠
的障礙，高峰電力問(wèn)題也是日益緊張，反而需要針對(duì)不停電電源裝置本身的問(wèn)題 謀求對(duì)策。
如果以負(fù)載側(cè)的角度來(lái)考慮，在非線性負(fù)載時(shí)不停電電源裝置的輸出失真率 將對(duì)周邊設(shè)備產(chǎn)生不良影響而有礙在高品質(zhì)的電源供應(yīng)，需要從根本上解決上述 問(wèn)題。
為了解決上述問(wèn)題，人們開(kāi)發(fā)了可以防止輸出電壓的斷電并且較不受外部電 氣環(huán)境影響的不間斷電源，下面結(jié)合圖2對(duì)另 一個(gè)現(xiàn)有不間斷電源裝置做進(jìn)一 步 說(shuō)明。
圖2所示，現(xiàn)有技術(shù)的UPS/AVR復(fù)合電源裝置包括下列單元第一變壓器 (513),通過(guò)一次線圈把來(lái)自輸入開(kāi)關(guān)(511)的輸入電源輸出到負(fù)載側(cè)，可以把對(duì)應(yīng) 在輸入的輸出加以控制后輸出到負(fù)載側(cè)；濾波電路(514),控制上述第 一 變壓器(513) 的二次線圈的電壓/電流，可以針對(duì)上述第 一 變壓器(513)的輸入而控制其負(fù)載側(cè)的 輸出；第一逆變器(515)，可以控制上述濾波電路(514)的電壓與電流；電池(516), 可以供應(yīng)不停電電源；第二逆變器(517),停電時(shí)把上述電池(516)電源轉(zhuǎn)換成交流 電源后輸出到負(fù)載側(cè)，正常時(shí)從負(fù)載側(cè)接受上述輸入電源并轉(zhuǎn)換成直流電源后對(duì) 上述電池(516)充電；第二變壓器(518),連接到上述第二逆變器(517)與上述第一變 壓器(513)的輸出負(fù)載側(cè)之間，在電源正常時(shí)把負(fù)載側(cè)輸出電源輸出到上述第二逆 變器(517)側(cè)，停電時(shí)則把上述第二逆變器(517)的輸出電源輸出到上述負(fù)載側(cè)電
流(iS),在上述負(fù)載側(cè)的連接端檢測(cè)輸出電壓(VO)與輸出電流(iP),在上述電池(516) 檢測(cè)直流電壓(Vd)，在沒(méi)有被電阻電路延遲的情形下可以通過(guò)CT與PT快速檢測(cè) 到檢測(cè)信號(hào)；微處理器(90),接收上述快速檢測(cè)單元(80)所檢測(cè)的輸入/輸出電壓、 電流與直流電壓后，通過(guò)鍵板輸入方式設(shè)定各種功能，可以執(zhí)行不停電控制功能 與自動(dòng)電壓控制(AVR)功能、并且控制各種監(jiān)視、指示與保護(hù)功能；門(mén)驅(qū)動(dòng)芯片 (gatedriver)(70),根據(jù)上述微處理器(90)的PWM控制信號(hào)而輸出上述第一逆變器 (515)與上述第二逆變器(517)的PWM控制信號(hào)；鍵板(IOO)，允許操作人員進(jìn)行各 種功能設(shè)定、監(jiān)視控制與設(shè)定值控制等搡作；以及LCD(llO),可以指示各種狀態(tài)， 還可以在設(shè)定功能時(shí)提供相關(guān)菜單并指示設(shè)定值。
而且，具有上述結(jié)構(gòu)的復(fù)合電源裝置為了控制過(guò)電流而在上述輸入開(kāi)關(guān)(511) 與負(fù)載線之間通過(guò)一個(gè)SCR(512)加以連接。
因此，當(dāng)上述SCR(512)斷線或無(wú)法發(fā)揮其功能時(shí)，不間斷電源系統(tǒng)將無(wú)法控 制過(guò)電流與異常的發(fā)生，在正常運(yùn)行時(shí)也無(wú)法;險(xiǎn)測(cè)不間斷電源系統(tǒng)上的過(guò)電流。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的如下。
第 一 、提供一種不間斷電源，把主控制器作為微處理器使用，包括逆變器PWM 的生成與旁路電力半導(dǎo)體切換脈沖信號(hào)的生成等于內(nèi)的一切功能都被軟件化，使 用鍵板設(shè)定并記憶系統(tǒng)的各種相關(guān)變量，從而實(shí)現(xiàn)高功能化。
第二 、提供一種不間斷電源，對(duì)于鍵板輸入信號(hào)的處理與監(jiān)視用LCD的控制， 通過(guò)8-BITPIC微控制器與主控制器進(jìn)行通信的方式加以處理，較不受電氣外部環(huán) 境的影響且可分離運(yùn)行。
第三、提供一種在線式不間斷電源，使用線路電壓快速檢測(cè)技術(shù)在線路電壓 的相應(yīng)輸出電壓不斷電的情形下進(jìn)行輸出，免除切換時(shí)間。
第四、提供一種不間斷電源，在正常線路電壓下通過(guò)線路把能量高效率地供 應(yīng)給負(fù)載，逆變器則生成幾乎與線路電壓相同的電壓并進(jìn)行充電以應(yīng)付可能發(fā)生 的異常電壓。
第五、提供一種不間斷電源，當(dāng)SCR斷線或無(wú)法發(fā)揮其功能時(shí)，可以控制不 間斷電源系統(tǒng)的過(guò)電流與異?，F(xiàn)象，在正常運(yùn)行時(shí)也能檢測(cè)不間斷電源系統(tǒng)上的 過(guò)電流。
本發(fā)明為了解決上述課題，作為絕緣柵雙極晶體管不間斷電源系統(tǒng)，可以為 了盡可能地提高處在線路電壓時(shí)的效率而兼?zhèn)銩VR功能；作為不停電電源裝置， 逆變器功能可以把一切功能控制加以軟件化，進(jìn)而提供具有高效率、高功率因數(shù) (power factor)與高功能的不間斷電源系統(tǒng)。
而且，在不間斷電源功能方面，可以;f企測(cè)與測(cè)量流向負(fù)載側(cè)的輸出電源或控 制其輸出以使輸出電源順暢。
本發(fā)明不間斷電源包括下列單元第la、 lb輸入遮蔽單元，連接市電電源或 電池并供應(yīng)交流或直流輸入電源；輸入切換單元，由串聯(lián)連接到上述第la輸入遮 蔽單元的輸出部并可以控制上述輸入電源過(guò)電流的雙向性SCR構(gòu)成；第 一變壓 器，通過(guò)一次線圈把來(lái)自上述輸入切換單元的輸入電源輸出到負(fù)載側(cè)，可以把對(duì) 應(yīng)在輸入的輸出加以控制后輸出到負(fù)載側(cè)；濾波電路，控制上述第一變壓器的二
次線圈的電壓/電流，可以針對(duì)上述第一變壓器的輸入控制其相應(yīng)的輸出；第一逆 變器，連接上述濾波電路的輸出部，控制電壓、電流與頻率，發(fā)生過(guò)負(fù)載、短路
與漏電的類(lèi)的異常時(shí)可以保護(hù)電路，發(fā)生負(fù)載變動(dòng)時(shí)通過(guò)IGBT脈寬調(diào)制(PWM) 控制方式向負(fù)載側(cè)穩(wěn)定地供應(yīng)電源；電池，連接到上述第lb輸入遮蔽單元并供應(yīng) 不停電電源；第二逆變器，停電時(shí)把上述電池電源轉(zhuǎn)換成交流電源后輸出到負(fù)載 側(cè)，正常時(shí)從負(fù)載側(cè)接受上述輸入電源并轉(zhuǎn)換成直流電源后對(duì)上述電池充電；第 二變壓器，連接到上述第二逆變器與第lb輸出切換單元之間，電源正常時(shí)把負(fù)載 側(cè)的輸出電源輸出到上述第二逆變器，停電時(shí)則通過(guò)上述第lb輸出切換單元把上 述第二逆變器的輸出電源輸出到上述負(fù)載側(cè)電源；第la、 lb輸出切換單元，把雙 向性SCR連接到上述第二變壓器或上述輸入遮蔽單元的輸出部，可以控制流向負(fù) 載側(cè)的交流輸出電源的過(guò)電流；第la輸出遮蔽單元，串聯(lián)連接到上述第la輸出 切換單元的輸出部，可以供應(yīng)流向上述負(fù)載側(cè)的交流輸出電源；第lb輸出遮蔽單 元，人工旁路開(kāi)關(guān)(MBS)并聯(lián)連接到上述第la輸入遮蔽單元的輸入部與上述第la 輸出遮蔽單元的輸出部以完全切斷電源，可以在不間斷電源的故障修復(fù)或緊急狀 態(tài)時(shí)避免不間斷電源運(yùn)行；快速檢測(cè)單元，分別在上述輸入切換單元后端檢測(cè)輸
(iP)，在上述電池;險(xiǎn)測(cè)直流電壓(Vd)，在沒(méi)有^^皮電阻電^各延遲的情形下可以通過(guò)變 流器(CT; current transformer)與變壓器(PT; potential transformer)快速才全測(cè)到4企測(cè) 信號(hào)；微處理器，接收上述快速檢測(cè)單元所檢測(cè)的輸入/輸出電壓、電流與直流電 壓后，通過(guò)鍵板輸入方式設(shè)定各種功能，可以執(zhí)行不停電控制功能與自動(dòng)電壓控 制(AVR)功能、并且控制各種監(jiān)視、指示與保護(hù)功能；門(mén)驅(qū)動(dòng)芯片，根據(jù)上述微 處理器的脈寬調(diào)制(PWM)控制信號(hào)而輸出上述第一逆變器與上述第二逆變器的脈 寬調(diào)制(PWM)控制信號(hào)；鍵板，允許操作人員進(jìn)行各種功能設(shè)定、監(jiān)視控制與設(shè) 定值控制等操作；以及顯示部(LCD)，可以指示各種狀態(tài)，還可以在設(shè)定功能時(shí) 提供相關(guān)菜單并指示設(shè)定值。
上述微處理器包括輸出電壓控制單元，為了執(zhí)行AVR功能而控制上述第一 逆變器并通過(guò)濾波電路控制第一變壓器的二次線圈，進(jìn)而控制輸出電壓；電池充 電控制單元，可以控制上述電池的充電電壓與充電電流；線路電壓監(jiān)一見(jiàn)單元，監(jiān) 視輸入與輸出電壓，進(jìn)而執(zhí)行相關(guān)的指示控制與與告警控制等控制功能；模式相 關(guān)設(shè)定單元，可以?xún)?chǔ)存并管理各種模式相關(guān)設(shè)定值；主控制單元，控制上述各單
元、選擇系統(tǒng)運(yùn)行條件并進(jìn)行試運(yùn)行、告警控制、控制各種保護(hù)功能與旁路等功
能；PWM生成單元，根據(jù)上述各單元的控制功能接受上述主控制單元的控制而生 成可以控制上述第一逆變器與上述第二逆變器的門(mén)的PWM信號(hào)并輸出到上述門(mén) 驅(qū)動(dòng)芯片。
把可以處理鍵板輸入并具有指示控制功能的8-bit微控制器作為輸入/輸出控 制器使用并與上述微處理器通信，從而使上述鍵板與顯示部(LCD)具有獨(dú)立的控制器。
上述第lb輸出切換單元把雙向開(kāi)關(guān)并聯(lián)連接到上述第la輸入遮蔽單元的輸 出部與上述第la輸出切換單元的輸出部，可以針對(duì)流向負(fù)載側(cè)的輸出電源進(jìn)行檢 測(cè)、測(cè)量與控制。
上述第la、第lb輸出切換單元使用雙向性SCR控制過(guò)電流，當(dāng)變壓器、開(kāi) 關(guān)、遮蔽器件、整流器件、充電器件與逆變器出現(xiàn)障礙并造成不間斷電源功能無(wú) 法正常動(dòng)作時(shí)可以對(duì)負(fù)載側(cè)穩(wěn)定地供應(yīng)電源。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)的UPS/AVR復(fù)合電源裝置的方塊圖2是另 一現(xiàn)有技術(shù)的UPS/AVR復(fù)合電源裝置的概略電路圖3是本發(fā)明較佳實(shí)施例的不間斷電源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖4是圖1所示微處理器之內(nèi)部功能方塊圖5是本發(fā)明不間斷電源系統(tǒng)的不停電電源供應(yīng)系統(tǒng)的概略電路圖； 圖6a到圖6f是本發(fā)明不間斷電源系統(tǒng)在各動(dòng)作模式下的電源路線說(shuō)明圖； 圖7是本發(fā)明不間斷電源系統(tǒng)的鍵板與LCD的控制面板舉例圖。 附圖標(biāo)記說(shuō)明10-第一變壓器；94-電池充電控制單元；12 -輸入切換單 元；95 -線路電壓監(jiān)視單元；20 -濾波電路(Filter Circuit); 96 -模式相關(guān)設(shè)定單 元；30-第一逆變器；100-鍵板；40-電池；110-LCD; 50-第二逆變器；120 -輸入/輸出控制器 ；60-第二變壓器；211 -第la輸入遮蔽單元；70-門(mén)驅(qū)動(dòng) 芯片(gate driver);212 -第lb輸入遮蔽單元；80-快速檢測(cè)單元；213 -第la 輸出遮蔽單元；90-樣i處理器；214-第lb輸出遮蔽單元；91-PWM生成單元； 311 -第la輸出切換單元；92-輸出電壓控制單元；312 -第lb輸出切換單元； 93 -主控制單元。
具體實(shí)施例方式
下面參考附圖詳細(xì)地描述本發(fā)明的較佳實(shí)施例。
圖3是本發(fā)明較佳實(shí)施例的不間斷電源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，圖4是圖3所示微處理
器之內(nèi)部功能方塊圖，圖5是本發(fā)明不間斷電源系統(tǒng)的不停電電源供應(yīng)系統(tǒng)的概 略電路圖，圖6a到圖6f是本發(fā)明不間斷電源系統(tǒng)在各動(dòng)作模式下的電源路線說(shuō) 明圖，圖7是本發(fā)明不間斷電源系統(tǒng)的鍵板與LCD的控制面板舉例圖。
圖3到圖5所示，本發(fā)明的絕緣柵雙極晶體管不間斷電源系統(tǒng)通過(guò)第la輸入 遮蔽單元(211)連接市電(未圖示)電源并接受交流輸入電源，通過(guò)第lb輸入遮蔽單 元(212)連接電池(40)并接受直流輸入電源。此時(shí)，上述第lb輸入遮蔽單元(212) 可以進(jìn)行遮蔽/連接的切換動(dòng)作，在正常時(shí)使用來(lái)自負(fù)載側(cè)的電源對(duì)上述電池(40) 充電，停電時(shí)則可以把上述電池(40)電源輸出到負(fù)載側(cè)。
把輸入切換單元(12)串聯(lián)連接到上述第la輸入遮蔽單元(211)的輸出部，把第 一變壓器(10)串聯(lián)連接到上述輸入切換單元(12)。此時(shí)，上述輸入切換單元(12)應(yīng) 所述的使用雙向性SCR控制輸入電源的過(guò)電流。
上述第 一 變壓器(10)通過(guò)一次線圈把來(lái)自上述輸入切換單元(12)的輸入電源 輸出到負(fù)載側(cè)，可以把對(duì)應(yīng)在輸入的輸出加以控制后輸出到負(fù)載側(cè)。
把濾波電路(20)連接到上述第 一 變壓器(10)的二次線圈，可以控制對(duì)于上述第 一變壓器(10)的輸入的相應(yīng)電壓/電流并進(jìn)而控制其輸出。
通過(guò)連接到上述濾波電路(20)的第一逆變器(30)控制電壓、電流與頻率，發(fā)生 過(guò)負(fù)載、短路與漏電的類(lèi)的異常時(shí)可以保護(hù)電路，發(fā)生負(fù)載變動(dòng)時(shí)通過(guò)IGBT脈 寬調(diào)制(PWM)控制方式向負(fù)載側(cè)穩(wěn)定地供應(yīng)電源。
上述電池(40)連接上述第lb輸入遮蔽單元(212)并供應(yīng)不停電電源。正常時(shí)使 用來(lái)自負(fù)載側(cè)的電源對(duì)上述電池(40)充電，停電時(shí)則4巴上述電池(40)電源輸出到負(fù) 載側(cè)。
串聯(lián)連接到上述第一逆變器(30)的第二逆變器(50)可以在上述停電情況時(shí)把 上述電池(40)電源轉(zhuǎn)換成交流電源后輸出到負(fù)載側(cè)，正常時(shí)則從負(fù)載側(cè)接受上述 輸入電源并轉(zhuǎn)換成直流電源后對(duì)上述電池充電。
把第二變壓器(60)串聯(lián)連接到上述第二逆變器(50)與第lb輸出切換單元(311)
到上述第二逆變器(50),停電時(shí)則通過(guò)上述第lb輸出切換單元(311)把上述第二逆
變器(50)的輸出電源輸出到上述負(fù)載側(cè)電源。
使用雙向性SCR把上述第二變壓器(60)或上述輸入遮蔽單元(211)的輸出部連 接到第la輸出切換單元(311)或第lb輸出切換單元(312)。此時(shí)，上述第la、 lb 輸出切換單元(311，312)可以控制流向負(fù)載側(cè)的交流輸出電源的過(guò)電流。而且，上 述第lb輸出切換單元(312)把雙向開(kāi)關(guān)并聯(lián)連接到上述第la輸入遮蔽單元(211) 的輸出部與上述第la輸出切換單元(311)的輸出部，可以針對(duì)流向負(fù)載側(cè)的輸出 電源進(jìn)行檢測(cè)、測(cè)量與控制。
上述第la、第lb輸出切換單元(311,312)使用雙向性SCR控制過(guò)電流，當(dāng)變 壓器、開(kāi)關(guān)、遮蔽器件、整流器件、充電器件與逆變器出現(xiàn)障礙并造成不間斷電 源功能無(wú)法正常動(dòng)作時(shí)可以對(duì)負(fù)載側(cè)穩(wěn)定地供應(yīng)電源。
此時(shí)，第la輸出遮蔽單元(213)串聯(lián)連接到上述第la輸出切換單元(311)的輸 出部并可以供應(yīng)流向上述負(fù)載側(cè)的交流輸出電源。
此時(shí)，人工旁路開(kāi)關(guān)(MBS)并聯(lián)連接到上述第la輸入遮蔽單元(211)的輸入部 與上述第la輸出遮蔽單元(213)的輸出部以完全切斷電源，可以在不間斷電源的 故障修復(fù)或緊急狀態(tài)時(shí)避免不間斷電源運(yùn)行。
此外，還包括快速檢測(cè)單元(80),分別在上述第la輸入遮蔽單元(211)的輸 出部檢測(cè)輸入電壓(Vi)與輸入電流(iS)，在上述負(fù)載側(cè)的連接端檢測(cè)輸出電壓(VO) 與輸出電流(iP),在上述電池(40)檢測(cè)直流電壓(Vd),在沒(méi)有被電阻電路延遲的情 形下可以通過(guò)CT與PT快速檢測(cè)到檢測(cè)信號(hào)；微處理器(90),接收上述快速檢測(cè) 單元(80)所檢測(cè)的輸入/輸出電壓、電流與直流電壓后，通過(guò)鍵板輸入方式設(shè)定各 種功能，可以執(zhí)行不停電控制功能與自動(dòng)電壓控制(AVR)功能、并且控制各種監(jiān) 視、指示與保護(hù)功能；門(mén)驅(qū)動(dòng)芯片(70),根據(jù)上述微處理器(90)的PWM控制信號(hào) 而輸出上述第一逆變器(30)與上述第二逆變器(50)的PWM控制信號(hào)；鍵板(IOO)， 允許操作人員進(jìn)行各種功能設(shè)定、監(jiān)視控制與設(shè)定值控制等操作；以及LCD(llO)， 可以指示各種狀態(tài)，還可以在設(shè)定功能時(shí)提供相關(guān)菜單并指示設(shè)定值。
本說(shuō)明書(shū)的附圖雖然沒(méi)有表示可以檢測(cè)輸入端與輸出端的電壓電流的變壓器 (PT; Potential Transformer)與變流器(CT; Current Transformer)等器件，然而不間 斷電源系統(tǒng)電路的上述檢測(cè)作業(yè)對(duì)于同 一行業(yè)人士來(lái)說(shuō)是非常明顯的，因此為了 簡(jiǎn)化附圖而加以省略。
以并行在上述第 一變壓器(10)的方式在兩電源線中的另 一側(cè)電源線上安裝輸
入切換單元(12)的SCR,使微處理器(90)得以控制緊急遮蔽的類(lèi)的操作。
此外，上述微處理器(卯)通過(guò)程序(Program)控制本發(fā)明的核心功能，圖4以 方塊表示了上述功能。
上述微處理器(90)包括輸出電壓控制單元(92),為了執(zhí)行自動(dòng)電壓控制(AVR) 功能而控制上述第一逆變器(30)并通過(guò)濾波電路(20)控制第一變壓器(10)的二次線 圈，進(jìn)而控制輸出電壓；電池充電控制單元(94),可以控制上述電池(40)的充電電 壓與充電電流；線路電壓監(jiān)視單元(95),監(jiān)視輸入與輸出電壓，進(jìn)而執(zhí)行相關(guān)的 指示控制與與告警控制等控制功能；模式相關(guān)設(shè)定單元(96),可以?xún)?chǔ)存并管理各 種模式相關(guān)設(shè)定值；主控制單元(93),控制上述各單元、選擇系統(tǒng)運(yùn)行條件并進(jìn) 行試運(yùn)行、告警控制、控制各種保護(hù)功能與旁路等功能；PWM生成單元(91),根 據(jù)上述各單元的控制功能接受上述主控制單元(93)的控制而生成可以控制上述第 一逆變器(30)與上述第二逆變器(50)的門(mén)(gate)的PWM信號(hào)并輸出到上述門(mén)驅(qū)動(dòng) 芯片(70)。
圖5所示，上述鍵板與LCD(100，110)使用獨(dú)立的控制器時(shí)，如圖3所示把8-bit 微控制器作為輸入/輸出控制器(120)使用并與上述微處理器(90)通信，即可組成獨(dú) 立的結(jié)構(gòu)，還可以使其分擔(dān)微處理器的鍵板輸入處理功能與指示控制功能。
下面說(shuō)明具有上述結(jié)構(gòu)的本發(fā)明的作用與效果。
本發(fā)明可以同時(shí)發(fā)揮不停電電源裝置功能與AVR功能，通過(guò)把主控制加以軟 件化的方式，實(shí)現(xiàn)高效率高功能的在線式不間斷電源。為了盡可能地提高可用 (Avaliable)線路電壓的效率，逆變器將執(zhí)行AVR功能以控制輸出與輸入之間緩沖 電壓，把輸出電壓控制在固定電壓，輸出電力則由線路供應(yīng)。 一切功能都被軟件 化，并且通過(guò)鍵板設(shè)定系統(tǒng)的各相關(guān)變量并記憶。
首先，結(jié)合圖3與圖5的電路對(duì)基本流程進(jìn)行說(shuō)明。通過(guò)第la輸入遮蔽單元 (211)與輸入切換單元(12)接受輸入電源(Vi)后，通過(guò)第 一 變壓器(10)的 一 次線圈負(fù) 載側(cè)輸出。此時(shí)，通過(guò)濾波電路(20)控制上述第一變壓器(10)的二次線圈的電壓與 電流，進(jìn)而控制輸出電壓(Vo)并執(zhí)行AVR功能。
上述濾波電路(20)接受第 一逆變器(30)的控制，第 一逆變器(30)則由微處理器 (90)進(jìn)行PWM控制。此時(shí)，通過(guò)上述第一逆變器(30)控制電壓、電流與頻率，發(fā) 生過(guò)負(fù)載、短路與漏電的類(lèi)的異常時(shí)可以保護(hù)電路，發(fā)生負(fù)載變動(dòng)時(shí)改變SCR的 相位角并向負(fù)載側(cè)穩(wěn)定地供應(yīng)電源。
此時(shí)，只允許上述經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換的直流電壓通過(guò)第lb輸入遮蔽單元(212)并對(duì)電 池(40)充電。此時(shí)，上述電池(40)連接到上述第lb輸入遮蔽單元(212)并供應(yīng)不停 電電源。
也就是說(shuō)，輸入電源處在停電狀態(tài)時(shí)，通過(guò)微處理器(90)控制上述第二逆變 器(50),把上述電池(40)的直流電源轉(zhuǎn)換成交流電源，然后通過(guò)第二變壓器(60)、 第la輸出切換單元與第la輸出遮蔽單元供應(yīng)到輸出負(fù)載側(cè)，完成作為不停電電 源裝置的動(dòng)作。
本發(fā)明的PWM控制可以進(jìn)行逆變器正弦波電壓控制，雖然其控制方式比現(xiàn) 有的雙極PWM方式復(fù)雜，但使用了可以使紋波電壓降低2倍左右的單極 (unipolar)PWM方式，而且在圖4所示微處理器(90)之內(nèi)部程序中由PWM生成單 元(91)進(jìn)行控制。逆變器所輸出的正弦波頻率可以通過(guò)鍵板(100)進(jìn)行設(shè)定，也可 以和線路頻率采取不同的數(shù)值。也就是說(shuō)，快速檢測(cè)單元(80)在檢測(cè)輸入電壓(Vi) 時(shí)，通過(guò)電壓的過(guò)零(Zero crossing)檢測(cè)頻率，如果$#入頻率與輸出頻率不同，為 了符合已設(shè)定的輸出頻率而控制PWM并把輸出頻率自動(dòng)調(diào)整到已設(shè)定的頻率。
輸出電壓控制單元(92)可以針對(duì)使量測(cè)到的輸出電壓與基準(zhǔn)輸出電壓維持一 致的自動(dòng)電壓控制(Automatic voltage regulator: AVR)功能進(jìn)行控制，為了獲得對(duì) 于負(fù)載的響應(yīng)性與穩(wěn)定性而對(duì)電壓控制與輸出電流進(jìn)行補(bǔ)償控制。通過(guò)上述快速 檢測(cè)單元(80)檢測(cè)輸入電壓與輸入電流、輸出電壓與輸出電流，進(jìn)行演算處理而 使輸出電流與設(shè)定的輸出電壓一致，對(duì)上述第一逆變器(30)進(jìn)行PWM控制，進(jìn)而 在通過(guò)濾波電路(2 0)控制上述第 一 變壓器(10)的二次線圏電壓與電流，對(duì)輸出電壓 與輸出電流進(jìn)行補(bǔ)償，執(zhí)行AVR功能。
電池充電控制單元(94)可以4丸行一直充電到 一般浮充電壓(float charging voltage)的浮動(dòng)充電，也可以執(zhí)行第 一 次安裝或者放電到電池低電壓后再充電時(shí)一 直充電到最大充電電壓的均等充電，充電電流被限制在最大充電電流以?xún)?nèi)。均等 充電時(shí)，如果充電電流為最大充電電流值的10%以下，則進(jìn)入浮動(dòng)充電才莫式。
充電電流的控制方式為，通過(guò)輸入電流與輸出電流的差計(jì)算實(shí)效值電流并沖全 測(cè)電池充電電流，充電時(shí)限制在最大充電電流值以?xún)?nèi)，達(dá)到滿充電狀態(tài)時(shí)將通過(guò) 固定電壓控制功能減少充電電流，充電電流響應(yīng)性則由充電控制增益決定。在均 等充電電壓的溫度補(bǔ)償方面，氣溫卩氐在常溫時(shí)才是高充電電壓，氣溫高在常溫時(shí)則 降低充電電壓。當(dāng)氣溫高在常溫時(shí)，溫度補(bǔ)償使用陽(yáng)溫度補(bǔ)償方式；當(dāng)氣溫低在
常溫時(shí)，溫度補(bǔ)償使用陰溫度補(bǔ)償方式。
線路電壓監(jiān)視單元(95)憑借線路電壓與正常電壓的差來(lái)判斷線路電壓的正常 與否，所述的值大于設(shè)定值時(shí)將啟動(dòng)逆變器。通過(guò)對(duì)輸入電壓的監(jiān)視與控制，在 檢測(cè)線路電壓時(shí)，可以在線路電壓的降壓警戒值使用遲滯電壓消除線路運(yùn)行與逆 變器運(yùn)行之間的頻繁切換現(xiàn)象。
對(duì)線路電壓的異常與否進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，可以使用線路電壓的檢測(cè)時(shí)間常數(shù)(Time Constant)降低線路電壓的敏感度，當(dāng)線路電壓的頻率超過(guò)了指定值的容許變化范 圍時(shí)，將不進(jìn)行線路運(yùn)行而只運(yùn)行逆變器并以電池電壓輸出。
也就是說(shuō)，電壓監(jiān)視將適用系統(tǒng)遲滯電壓，使用系統(tǒng)電壓時(shí)間常數(shù)減少頻繁 的變化，如果超出系統(tǒng)異常頻率或系統(tǒng)異常電壓，則不使用線路電壓運(yùn)行而只運(yùn) 行逆變器。不使用線路電壓運(yùn)行而只運(yùn)行逆變器的意義為，憑借微處理器(90)的 控制而遮蔽SCR(12)并防止作為輸入電壓的線路電壓被供應(yīng)到輸出負(fù)載，啟動(dòng)第 二逆變器(50)把電池(40)的充電電源轉(zhuǎn)換成交流電源并輸出到負(fù)載側(cè)輸出電壓 (Vo)。
模式相關(guān)設(shè)定單元(96)可以設(shè)置各種設(shè)定值，通過(guò)鍵板(100)的菜單選擇操作 而設(shè)置并儲(chǔ)存各種設(shè)定值。在選擇功能方面，可以選擇使用60Hz或50Hz的系統(tǒng) 運(yùn)行頻率、通過(guò)逆變器使電池完全放電后再輸入線路電壓時(shí)是否自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)、 以及控制板的繼電器接點(diǎn)端子(a接點(diǎn)與b接點(diǎn))運(yùn)行方式。為了進(jìn)行微調(diào)(Fine calibration)而從模擬數(shù)據(jù)接受數(shù)值或輸出數(shù)值時(shí)，如果轉(zhuǎn)換增益不正確，則會(huì)在 處理器引起誤差，進(jìn)而需要重新調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換增益。
此時(shí)可以在微調(diào)(Fine calibration)參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，電池電壓增益可以調(diào)節(jié)電池 電壓的測(cè)定增益、輸出電壓增益可以調(diào)節(jié)輸出電壓的測(cè)定增益、輸出電流增益可 以調(diào)節(jié)輸出電流的測(cè)定增益、充電電流增益可以調(diào)節(jié)充電電流的測(cè)定增益、以及 輸入電壓增益可以調(diào)節(jié)輸入電壓的測(cè)定增益。上述變量可以通過(guò)額定輸出電流顯 示在LCD(120)上。輸出電壓增益增加時(shí)，在線路模式下顯示在LCD的值將增加， 在逆變器模式的固定電壓控制下將減少。
主控制單元(93)不僅控制上述各單元，還可以根據(jù)各單元的控制功能而控制 PWM生成單元(91),進(jìn)而在實(shí)際上執(zhí)行不間斷電源系統(tǒng)的主控制功能。
告警功能在正常線路電壓時(shí)蜂鳴器不響，在異常線路電壓下啟動(dòng)逆變器時(shí)則 蜂鳴器響。蜂鳴聲將根據(jù)逆變器運(yùn)行、保護(hù)功能所引起的異常、電池電量過(guò)低等
狀況而不同。
逆變器動(dòng)作時(shí)將使蜂鳴器響，按下鍵板(100)的告警靜音開(kāi)關(guān)則不響，再按所 述的開(kāi)關(guān)則重新響。處在異常狀態(tài)時(shí)，蜂鳴器將持續(xù)響；不是異常狀態(tài)而只是瞬
間過(guò)負(fù)載時(shí)，蜂鳴器將持續(xù)響，但消除過(guò)負(fù)載狀態(tài)就會(huì)停止響聲；不間斷電源系 統(tǒng)停止時(shí)也會(huì)響。
保護(hù)功能可以通過(guò)保護(hù)功能控制電池低電壓狀態(tài)、過(guò)電流、過(guò)負(fù)載、電池異 常與旁路過(guò)電流等現(xiàn)象，下面將對(duì)上述狀態(tài)說(shuō)明其動(dòng)作。
電池低電壓狀態(tài)，電池電壓;j文電到額定電壓的85%而無(wú)法^^輸出電壓維持在 容許值時(shí)發(fā)送電池低電壓信號(hào)。此時(shí)，逆變器的運(yùn)行時(shí)間最多為30秒，在電池《氐 電壓狀態(tài)下修復(fù)了線路電壓時(shí)，將恢復(fù)正常運(yùn)行。
過(guò)電流狀態(tài)，在逆變器運(yùn)行過(guò)程中，輸出電流因?yàn)樨?fù)載狀態(tài)的異常而使過(guò)電 流持續(xù)超過(guò)300%時(shí)，為了保護(hù)逆變器而中止系統(tǒng)。
過(guò)負(fù)載狀態(tài)，為了在過(guò)負(fù)載狀態(tài)下保護(hù)逆變器，當(dāng)輸出電流大于額定電流時(shí)， 如果超過(guò)了設(shè)定過(guò)負(fù)載在一分鐘內(nèi)所能積累的量，就將其判斷為過(guò)負(fù)載。
電池異常狀態(tài)，在逆變器運(yùn)行過(guò)程中，電池電壓放電到額定電壓的85%時(shí)將 發(fā)送異常信號(hào)并中止逆變器。如果在接受輸入電源時(shí)電池依然開(kāi)放，則警告電池 異常，此時(shí)將繼續(xù)運(yùn)行逆變器并且在連接電池后恢復(fù)到正常狀態(tài)。
旁路過(guò)電流狀態(tài)，在線路電壓運(yùn)行過(guò)程中，輸出短路或發(fā)生異常而需要保護(hù) 旁路開(kāi)關(guān)時(shí)，將關(guān)閉(OFF)旁路開(kāi)關(guān)。異常電流的基準(zhǔn)值為過(guò)電流值。
初始化功能包括故障(fault)初始化、參數(shù)初始化與系統(tǒng)初始化，故障初始化可 以清除以前發(fā)生的故障記錄并進(jìn)入準(zhǔn)備狀態(tài)，參數(shù)初始化則把一切變量或選擇功 能恢復(fù)到默認(rèn)(Defult)值。系統(tǒng)初始化時(shí)將重新啟動(dòng)系統(tǒng)。
另外，當(dāng)鍵板與LCD使用獨(dú)立的控制器時(shí)，如圖3所示配置可以和微處理器 (90)通信的8-bit微控制器作為輸入/輸出控制器(120)使用。如圖7所示，具有獨(dú)立 結(jié)構(gòu)的鍵板與LCD所構(gòu)成的控制面板在上端配置了可以顯示系統(tǒng)流向的狀態(tài)圖 與2個(gè)LED,包括表示輸入電源正常的"Line"、表示由逆變器運(yùn)行的"Inverter"、 表示輸入電源被供應(yīng)為輸出的"Bypass"、表示系統(tǒng)異常的"Fault"、以及"Overload"。
在LCD(110)的配置方面，第一列表示了不間斷電源的整體情況，第二列表示 了不間斷電源的各種內(nèi)部變量?？梢燥@示電池電壓容量、電池電壓、電池電流、 輸出電壓、輸出電流、輸入電壓、輸入電流、輸出頻率、溫度、狀態(tài)指示、停電
次數(shù)、日期與時(shí)間等內(nèi)容，可以使用鍵板(100)的上下鍵讀取選擇值。
鍵板(100)的"Mode"可以允許進(jìn)出菜單，可以控制變量的位置移動(dòng)，上下移動(dòng) 鍵可以增減變量數(shù)值、改變菜單種類(lèi)與顯示部上的變量，ALARM可以改變告警 的開(kāi)/閉(ON/OFF)狀態(tài)，"O"和'T，可以對(duì)菜單進(jìn)行選擇、設(shè)定變量、中止或運(yùn)行系 統(tǒng)、在故障時(shí)重新啟動(dòng)系統(tǒng)。
由執(zhí)行上述功能的微處理器所驅(qū)動(dòng)的本發(fā)明不間斷電源系統(tǒng)可以控制線路運(yùn) 行、逆變器運(yùn)行與旁路，其狀態(tài)如圖6a到圖6f所示。
正常動(dòng)作為線路運(yùn)行模式，如圖6a所示輸入電源被供應(yīng)到負(fù)載側(cè)，通過(guò)第一 逆變器(30)與濾波電路(20)控制第一變壓器(10)的二次線圈且只控制AVR功能， 根據(jù)第二逆變器(50)功能而對(duì)電池(40)充電，此為正常運(yùn)行。
停電動(dòng)作為，如圖6b所示檢測(cè)到輸入電源的停電狀態(tài)時(shí)，控制第二逆變器(50) 而把電池(40)的電源輸出到負(fù)載側(cè)，此為逆變器運(yùn)行模式。
停電修復(fù)為，如圖6c所示輸入被供應(yīng)到負(fù)載側(cè)，從輸出側(cè)反饋的電源通過(guò)第 二逆變器對(duì)電池(40)采取充電模式動(dòng)作，通過(guò)第 一逆變器(30)與濾波電路(20)控制 第一變壓器(10)的二次側(cè)，通過(guò)AVR功能恢復(fù)到正常運(yùn)行。
旁路可以控制下列功能，如圖6d所示在不控制逆變器的情形下，即不間斷電 源不動(dòng)作的情形下，使輸入電源直接傳導(dǎo)到負(fù)載側(cè)的旁路功能。
緊急旁路為，如圖6e所示具備了與本發(fā)明不間斷電源系統(tǒng)并聯(lián)的人工旁路開(kāi) 關(guān)(MBS),輸入電源通過(guò)所述的緊急開(kāi)關(guān)被供應(yīng)到負(fù)載側(cè)，通過(guò)對(duì)SCR的遮蔽動(dòng) 作而使電源完全無(wú)法供應(yīng)到不間斷電源側(cè)，可以在不間斷電源的故障修復(fù)或其它 緊急狀況時(shí)避免不間斷電源運(yùn)行。
在過(guò)負(fù)載或器件異常狀態(tài)下也如圖6f所示不進(jìn)入逆變器運(yùn)行模式，使輸入電 源自動(dòng)通過(guò)旁路路徑供應(yīng)到負(fù)載側(cè)，通常在不間斷電源系統(tǒng)內(nèi)部無(wú)法承受的情形 下采取所述的運(yùn)行模式。
前文結(jié)合較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做了詳細(xì)說(shuō)明，但在本發(fā)明的技術(shù)思想范疇內(nèi)， 可以根據(jù)本發(fā)明的詳細(xì)說(shuō)明而實(shí)現(xiàn)各種變形與修改，這在同 一行業(yè)人士來(lái)說(shuō)是非 常明顯的，因此上述實(shí)施例不能限定本發(fā)明，本發(fā)明真正的權(quán)利范圍應(yīng)根據(jù)權(quán)利 要求范圍及其等值范圍的技術(shù)思想而決定。
權(quán)利要求
1. 一種絕緣柵雙極晶體管不間斷電源系統(tǒng)，其特征在于包括下列單元第1a、1b輸入遮蔽單元，連接市電電源或電池并供應(yīng)交流或直流輸入電源；輸入切換單元，由串聯(lián)連接到上述第1a輸入遮蔽單元的輸出部并控制上述輸入電源過(guò)電流的雙向性SCR構(gòu)成；第一變壓器，通過(guò)一次線圈把來(lái)自上述輸入切換單元的輸入電源輸出到負(fù)載側(cè)，把對(duì)應(yīng)在輸入的輸出加以控制后輸出到負(fù)載側(cè)；濾波電路，控制上述第一變壓器的二次線圈的電壓/電流，針對(duì)上述第一變壓器的輸入控制其相應(yīng)的輸出；第一逆變器，連接上述濾波電路的輸出部，控制電壓、電流與頻率，發(fā)生過(guò)負(fù)載、短路與漏電之類(lèi)的異常時(shí)保護(hù)電路，發(fā)生負(fù)載變動(dòng)時(shí)通過(guò)IGBT脈寬調(diào)制(PWM)控制方式向負(fù)載側(cè)穩(wěn)定地供應(yīng)電源；電池，連接到上述第1b輸入遮蔽單元并供應(yīng)不停電電源；第二逆變器，停電時(shí)把上述電池電源轉(zhuǎn)換成交流電源后輸出到負(fù)載側(cè)，正常時(shí)從負(fù)載側(cè)接受上述輸入電源并轉(zhuǎn)換成直流電源后對(duì)上述電池充電；第二變壓器，連接到上述第二逆變器與第1b輸出切換單元之間，電源正常時(shí)把負(fù)載側(cè)的輸出電源輸出到上述第二逆變器，停電時(shí)則通過(guò)上述第1b輸出切換單元把上述第二逆變器的輸出電源輸出到上述負(fù)載側(cè)電源；第1a、1b輸出切換單元，把雙向性SCR連接到上述第二變壓器或上述輸入遮蔽單元的輸出部，控制流向負(fù)載側(cè)的交流輸出電源的過(guò)電流；第1a輸出遮蔽單元，串聯(lián)連接到上述第1a輸出切換單元的輸出部，供應(yīng)流向上述負(fù)載側(cè)的交流輸出電源；第1b輸出遮蔽單元，人工旁路開(kāi)關(guān)并聯(lián)連接到上述第1a輸入遮蔽單元的輸入部與上述第1a輸出遮蔽單元的輸出部以完全切斷電源，在不間斷電源的故障修復(fù)或緊急狀態(tài)時(shí)避免不間斷電源運(yùn)行；快速檢測(cè)單元，分別在上述輸入切換單元后端檢測(cè)輸入電壓與輸入電流，在上述負(fù)載側(cè)的連接端檢測(cè)輸出電壓與輸出電流，在上述電池檢測(cè)直流電壓，在沒(méi)有被電阻電路延遲的情形下通過(guò)變流器與變壓器快速檢測(cè)到檢測(cè)信號(hào)；微處理器，接收上述快速檢測(cè)單元所檢測(cè)的輸入/輸出電壓、電流與直流電壓后，通過(guò)鍵板輸入方式設(shè)定各種功能，執(zhí)行不停電控制功能與自動(dòng)電壓控制功能、并且控制各種監(jiān)視、指示與保護(hù)功能；門(mén)驅(qū)動(dòng)芯片，根據(jù)上述微處理器的脈寬調(diào)制控制信號(hào)而輸出上述第一逆變器與上述第二逆變器的脈寬調(diào)制控制信號(hào)；鍵板，允許操作人員進(jìn)行各種功能設(shè)定、監(jiān)視控制與設(shè)定值控制等操作；以及顯示部，指示各種狀態(tài)，還在設(shè)定功能時(shí)提供相關(guān)菜單并指示設(shè)定值。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕緣柵雙極晶體管不間斷電源系統(tǒng)，其特征在于 上述微處理器包括輸出電壓控制單元，為了執(zhí)行自動(dòng)電壓控制功能而控制上述第一逆變器并 通過(guò)濾波電路控制第一變壓器的二次線圈，進(jìn)而控制輸出電壓； 電池充電控制單元，控制上述電池的充電電壓與充電電流； 線路電壓監(jiān)視單元，監(jiān)視輸入與輸出電壓，進(jìn)而執(zhí)行相關(guān)的指示控制與與告 警控制控制；模式相關(guān)設(shè)定單元，儲(chǔ)存并管理各種模式相關(guān)設(shè)定值；主控制單元，控制上述各單元、選擇系統(tǒng)運(yùn)行條件并進(jìn)行試運(yùn)行、告警控制、 控制各種保護(hù)功能與旁路；以及脈寬調(diào)制信號(hào)生成單元，根據(jù)上述各單元的控制功能接受上述主控制單元的 控制而生成控制上述第一逆變器與上述第二逆變器的門(mén)的脈寬調(diào)制信號(hào)并輸出到 上述門(mén)驅(qū)動(dòng)芯片。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的絕緣柵雙極晶體管不間斷電源系統(tǒng)，其特征在 于 把處理鍵板輸入并具有指示控制功能的8-bit微控制器作為輸入/輸出控制 器使用并與上述微處理器通信，從而使上述鍵板與顯示部具有獨(dú)立的控制器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕緣柵雙極晶體管不間斷電源系統(tǒng)，其特征在于 上述第lb輸出切換單元把雙向開(kāi)關(guān)并聯(lián)連接到上述第la輸入遮蔽單元的輸出部與上述第la輸出切換單元的輸出部，針對(duì)流向負(fù)載側(cè)的輸出電源進(jìn)行檢測(cè)、測(cè) 量與控制。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕緣柵雙極晶體管不間斷電源系統(tǒng)，其特征在于 上述第la、第lb輸出切換單元使用雙向性SCR控制過(guò)電流，當(dāng)變壓器、開(kāi)關(guān)、遮蔽器件、整流器件、充電器件與逆變器出現(xiàn)障礙并造成不間斷電源無(wú)法 正常動(dòng)作時(shí)對(duì)負(fù)載側(cè)穩(wěn)定地供應(yīng)電源。
全文摘要
本發(fā)明為一種絕緣柵雙極晶體管不間斷電源(IGBTUPSinsulated gate bipolar transistor uninterruptible power supply)系統(tǒng)，本發(fā)明絕緣柵雙極晶體管不間斷電源系統(tǒng)可以通過(guò)微處理器監(jiān)視輸入電源是否順暢地輸出到負(fù)載側(cè)，在輸入穩(wěn)定電源的過(guò)程中通過(guò)逆變器對(duì)內(nèi)置電池充電，檢測(cè)到不穩(wěn)定的電源輸入時(shí)遮蔽上述輸入電源，通過(guò)直流/交流變換器把充電后的直流電壓轉(zhuǎn)換成交流電壓，以無(wú)瞬斷方式向負(fù)載側(cè)供應(yīng)輸出電源，從而保護(hù)工作數(shù)據(jù)并穩(wěn)定地結(jié)束連接到負(fù)載側(cè)的系統(tǒng)，而且供應(yīng)一定時(shí)間的穩(wěn)定電源后輸入電源依然不穩(wěn)定或維持停電狀態(tài)時(shí)，通過(guò)微處理器與輸出遮蔽單元把連接到負(fù)載側(cè)的系統(tǒng)強(qiáng)制結(jié)束。
文檔編號(hào)H02J7/10GK101388557SQ200710151619
公開(kāi)日2009年3月18日 申請(qǐng)日期2007年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月12日
發(fā)明者白石民, 金性助 申請(qǐng)人:國(guó)際通信工業(yè)株式會(huì)社