專利名稱：高效交流電力儲存、供電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型汲及一種不間斷交流供電裝置，特別是指一種可在室內(nèi)、外使用的離線式(OFF－LINE)高效交流電力儲存、供電裝置。
現(xiàn)在使用的不間斷交流供電裝置，如申請人的中國專利《多用途不斷電電源裝置》(ZL92220965.0)包含有(參見

圖1)一個提供電池充電電力的整流電路1，一個控制電池組充電電能額度的電池充電電路2，一個穩(wěn)壓及電壓供給電路3，接收上述蓄電池電力并向外輸出。(以下為變流器電路)一個方波產(chǎn)生電路4，將直流電源振蕩成兩倍市電頻率的方波；一個分頻及分相電路5，將上述頻率轉(zhuǎn)變成兩組市電頻率；一個高頻振蕩及調(diào)變電路6，將上述每組市電頻率調(diào)變成為數(shù)十千HZ高頻；經(jīng)由高頻線圈初級線圈輸出分相推動一個低頻檢出開關(guān)式交流輸出電路8，將上述高頻頻率輸出成低頻，提供全橋式晶體管切換信號，并通過晶體管的開關(guān)作用，將高電壓的直流電能直接轉(zhuǎn)換成交流電力，當(dāng)市電電源停電時，可利用備用高壓電池組的電能，繼續(xù)供給負(fù)載使用。
申請人的上述專利推出產(chǎn)品后，頗受用戶喜歡。由于國內(nèi)大陸及臺灣等地的經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，電力開發(fā)跟不上需求的發(fā)展，常有限電、缺電和斷電的情況發(fā)生，以至發(fā)生牙醫(yī)診治病人使用電鉆鉆牙齒時，剛剛鉆到一半而停電無法繼續(xù)治療的窘?jīng)r。申請人的上述專利產(chǎn)品可以解決缺電、停電之苦；但是它只能提供單相110伏或單相220伏交流電力，而大多數(shù)電器產(chǎn)品具有啟動功率及電容性、電感性、電阻性等不同特性，實(shí)際使用中全橋式開關(guān)晶體管電路中的功率管在電路短路或過載時仍有燒毀的虞慮。
本實(shí)用新型的目的是提供一種能克服上述缺陷的高效交流電力儲存、供電裝置。
本實(shí)用新型包含有一個高壓整流充電電路，一個穩(wěn)壓及電壓供應(yīng)電路，一個方波產(chǎn)生電路，一個分頻分相電路，一個高頻振蕩及調(diào)變電路，兩個高頻分相輸出電路；一個低頻檢出開關(guān)式交流輸出電路，其特征在于該整流充電路是一個外接交流高壓定電流充電電路，連接輸入單相三線式交流電源，該高壓電池組具有中間抽頭，可在停電時輸出單相110伏／220伏交流電力給負(fù)載；穩(wěn)壓及電壓供應(yīng)電路是一個高壓直流轉(zhuǎn)換為低壓直流及供應(yīng)電路，而每組高頻分相輸出電路都依序連結(jié)一個低頻檢出及后級驅(qū)動電路、一個開關(guān)晶體管過載及短路保護(hù)電路、電流電壓取樣檢出電路，再連結(jié)到交流110伏／220伏雙輸出單相三線式半／全橋式開關(guān)電路；該兩組高頻分相輸出電路依序分別連結(jié)有另一個低頻檢出及后級驅(qū)動電路、RC移相反饋電路、再連結(jié)該交流110伏／220伏雙輸出單相三線式半／全橋式開關(guān)電路，而該半／全橋式開關(guān)電路也直接連接該高壓電池組；在兩低頻檢出及后級驅(qū)動電路之間連接一個開關(guān)晶體管過載及短路保護(hù)和關(guān)機(jī)信號檢出電路，另一電流電壓取樣檢出電路；使功率晶體管在遭遇過載或短路時，經(jīng)電流電壓取樣檢出電路檢出瞬間最大電壓、電流、功率消耗超過半／全橋晶體管的額定時輸出保護(hù)信號，來控制開關(guān)晶體管分兩段關(guān)閉，首先將個別晶體管關(guān)閉，其次將變流器電路整體關(guān)閉完全終止交流電力的輸出，如未過載，則在交流電源輸出端以交流繼電器接點(diǎn)連結(jié)控制，提供單相三線110伏／220伏交流電源。
其中外接交流高壓定電流充電電路包含有一個定電流高壓直流充電器，一個整流延遲保護(hù)電路，以第一直流繼電器接點(diǎn)控制上述整流延遲保護(hù)電路，一個充電高低電壓控制電路，一個充電器短路保護(hù)控制電路；還包括有一個低壓直流電源供應(yīng)及輸入交流電源異常檢測電路，是在輸入側(cè)并聯(lián)一個交流繼電器，供給上述三個電路的直流電源，還連接有一個通過一個第二直流繼電器控制上述交流繼電器的交流輸入電源過高或過低檢出電路，一個自動啟動／關(guān)機(jī)電路，連接到上述兩電路；該定電流高壓直流充電器、充電高低電壓控制電路、充電器短路保護(hù)控制電路、手動啟動／關(guān)機(jī)電路、高壓直流轉(zhuǎn)換低壓直流及供應(yīng)電路、電池組放電電壓低限預(yù)警及關(guān)機(jī)信號檢測電路，分別連接到高壓電池組；該高壓直流轉(zhuǎn)換低壓直流及供壓電路供應(yīng)下列電路的電源一個連接在高壓直流轉(zhuǎn)換低壓直流及供應(yīng)電路與電池組放電電壓低限預(yù)警及關(guān)機(jī)信號檢測電路之間的停電警報及電池組電壓低限預(yù)警顯示電路，一個由二極管和電阻并聯(lián)構(gòu)成，連結(jié)在手動啟動／關(guān)機(jī)電路與高壓直流轉(zhuǎn)換成低壓直流及供應(yīng)電路之間的自給直流電源回路。
其中自給直流電源回路由二級管與電阻并聯(lián)構(gòu)成，一端連接到該高壓直流轉(zhuǎn)換低壓直流及供應(yīng)電路的一組低壓電源輸出端與跨接的一個充電電容，另一端連接到手動啟動／關(guān)機(jī)電路中晶體管的發(fā)射極與該高壓直流轉(zhuǎn)換低壓直流及供應(yīng)電路的穩(wěn)壓集成電路之間。
為針對本裝置所連接的重負(fù)載開／關(guān)機(jī)保護(hù)，該自動啟動／關(guān)機(jī)電路連接有一個關(guān)機(jī)保護(hù)電路，該手動啟動／關(guān)機(jī)電路連接有一個開機(jī)延遲保護(hù)電路。
在室外使用而電力不足時，該高壓電池組可以連接一個外部電源充電電路，可控制高壓電池組不致超額充電，外接的充電供應(yīng)源不超額放電者，它包括有一個充電端，供連接外部直流電源，可為汽車電池或太陽能板等外部直流電源，依序連結(jié)到一個高頻振蕩升壓電路、一個直流高壓整流及充電電路與高壓電池組，高壓電池組則依序連結(jié)一個充電電壓檢測電路、一個直流電壓控制電路，在高頻振蕩升壓電路與直流電壓控制電路之間，連結(jié)有一個直流穩(wěn)壓電路，一個直流電壓低限檢測電路，通過對充電電壓檢測和控制來實(shí)現(xiàn)不超額充電或放電。
其中電流電壓取樣檢測電路中的敏感元件，可以是電阻、線圈或其他敏感器件。
本實(shí)用新型主要特點(diǎn)是具有高效、大啟動功率、空載時功耗低以及可以適用于電感性、電容性、電阻性負(fù)載，且在開／關(guān)機(jī)或短路、過載時使半／全橋式開關(guān)電路的功率晶體管不被燒毀，從而能應(yīng)用于大多數(shù)交流電器負(fù)載。并在攜帶至戶外使用而到了電壓不足時，可籍助汽車電池或太陽能板立即持續(xù)供電或加以充電。
以下結(jié)合附圖及較佳實(shí)施例，詳細(xì)介紹本實(shí)用新型。
圖1為中國專利92220965.0的電路方框圖。
圖2為本實(shí)用新型一個較佳實(shí)施例的電路方框圖。
圖3為圖2所述的較佳實(shí)施例中外部電源充電電路方框圖。
圖4為圖2所述的較佳實(shí)施例中對應(yīng)方框圖的詳細(xì)電路圖。
圖5為圖2所述的較佳實(shí)施例中對應(yīng)全橋式開關(guān)晶體管驅(qū)動交流負(fù)載電流路徑圖之一(220V正相)。
圖6為圖2所述的較佳實(shí)施例中對應(yīng)全橋式開關(guān)晶體管驅(qū)動交流負(fù)載電流路徑圖之二(220V反相)。
圖7為圖2所述的較佳實(shí)施例中對應(yīng)半橋式開關(guān)晶體管驅(qū)動交流負(fù)載電流路徑圖之三(負(fù)載L1110V正相)。
圖8為圖2所述的較佳實(shí)施例中對應(yīng)半橋式開關(guān)晶體管驅(qū)動交流負(fù)載電流路徑圖之四(負(fù)載L1110V反相)。
圖9為圖2所述的較佳實(shí)施例中對應(yīng)半橋式開關(guān)晶體管驅(qū)動交流負(fù)載電流路徑圖之五(負(fù)載L2110V正相)。
圖10為圖2所述的較佳實(shí)施例中對應(yīng)半橋式開關(guān)晶體管驅(qū)動交流負(fù)載電流路徑圖之六(負(fù)載L2110V反相)。
參閱圖2所示，本實(shí)用新型的電路方框圖包含有一個低壓直流電源供應(yīng)及輸入交流電源異常檢測電路10，其輸入側(cè)并聯(lián)接有一個繼電器電路，該繼電器電路是在一個交流繼電器CR1線圈串接一個第二直流繼電器常閉接點(diǎn)CR3－6；一個交流輸入電源過高或過低檢測電路11，該檢測電路11是通過一個第二直流繼電器CR3控制上述交流繼電器CR1；一個自動啟動／關(guān)機(jī)電路12，它是針對重負(fù)載的開／關(guān)機(jī)保護(hù)連接有一個開機(jī)延遲保護(hù)電路15；該高壓直流轉(zhuǎn)換低壓直流及供應(yīng)電路16是供應(yīng)下列電路的電源一個連接在高壓直流轉(zhuǎn)換低壓直流及供應(yīng)電路16與電池組放電電壓低限預(yù)警及關(guān)機(jī)信號檢測電路18之間的停電警報及電池組電壓低限預(yù)警顯示電路17；一個連接在手動啟動／關(guān)機(jī)電路14與高壓直流轉(zhuǎn)換低壓直流及供應(yīng)電路16之間的自給直流電源回路19。
該高壓電池組20是由內(nèi)部串接240V直流電壓電池組構(gòu)成，其中間設(shè)有抽頭，可在停電時配合輸出提供負(fù)載單相三線式110V／220V交流電力；如未使用中間抽頭，也可提供單相兩線全橋式交流輸出電力。
該高壓電池組20的整流充電電路是一個外接的交流高壓定電流充電電路30，為連接輸入的單相三線式交流電源，包含一個定電流高壓直流充電器31，一個整流延遲保護(hù)電路32，以第一直流繼電器CR2接點(diǎn)控制上述整流延遲保護(hù)電路32，一個充電高低電壓控制電路33，一個充電器短路保護(hù)控制電路34。需要指出的是，該定電流高壓直流充電器31中的晶體管可以是可控硅或大功率晶體管。
高壓電池組20也分別連結(jié)到該手動啟動／關(guān)機(jī)電路14，高壓直流轉(zhuǎn)換低壓直流及供應(yīng)電路16、電池組放電電壓低限預(yù)警及關(guān)機(jī)信號檢測電路18、定電流高壓直流充電器31、充電高低電壓控制電路33、充電器短路保護(hù)控制電路34及半／全橋式開關(guān)晶體管輸出電路70。
高壓直流轉(zhuǎn)換低壓直流及供應(yīng)電路16依序連結(jié)有一個交流電源頻率時鐘信號產(chǎn)生及分相、鎖相電路41(即方波產(chǎn)生及分頻、分相電路)，一個分相時鐘整形電路42與分相時鐘高頻調(diào)變電路43，兩組高頻分相輸出電路51、52。每組高頻分相輸出電路依序接有一個低頻檢測及后級驅(qū)動電路61、62，一個開關(guān)晶體管過載及短路保護(hù)電路611、621，電流電壓取樣檢測電路612、622，再連接到交流110V／220V雙輸出單相三線式半／全橋式開關(guān)電路70；該兩組高頻分相輸出電路51、52分別依序連接有另一個低頻檢測及后級驅(qū)動電路63、64，RC移相反饋電路631、641，再連結(jié)該交流110V／220V雙輸出單相三線式半／全橋式開關(guān)電路70；以及在兩個低頻檢測及后級驅(qū)動電路63、64之間連接一個開關(guān)晶體管過載和短路保護(hù)及關(guān)機(jī)信號檢測電路65，另一電流電壓取樣檢測電路；最后，該雙輸出單相三線式半／全橋式開關(guān)電路70再連接該交流繼電器CR1接點(diǎn)與輸出配線端子。
再參閱圖3，當(dāng)本實(shí)用新型在室外使用至本身電力不足時，該高壓電池組20還可連結(jié)一個外部電流充電電路80，可控制高壓電池組本身不超額充電，外接的充電供應(yīng)直流電源不超額放電。它包括有一個充電端，供連接外部直流電源81，可以是汽車電池或太陽能板等外部直流電源，依序連接到一個高頻振蕩升壓電路82，一個直流高壓整流及充電電路83與高壓電池組20。而高壓電池組20則依序連結(jié)一個充電電壓檢測電路84、一個直流電壓控制電路85、在高頻振蕩升壓電路82與直流電壓控制電路85之間，連接有一個直流穩(wěn)壓電路86、直流電壓低限檢測電路87，以便控制不得超額充電或外接充電電源不要超額放電。
當(dāng)外部電源充電電路80將高壓電池組20充電充足時，由充電電壓檢測電路84測出，控制直流電壓控制電路85關(guān)閉該高頻振蕩升壓電路82的振蕩電路電源＋VDD，停止充電；高壓電池組20的電壓降下來后，直流電壓控制電路85供給的＋VDD電源又開始充電。外部直流電源81放電過低時，由直流電壓低限檢測電路87監(jiān)測控制該直流電壓控制電路85關(guān)閉該高頻振蕩升壓電路82的振蕩電路＋VDD電壓，高頻脈沖變壓器T2斷路，外部直流電源81就停止向高壓電池組20充電。
又在電路方框圖(或線路圖)中的粗線部分表示供應(yīng)負(fù)載的大電流。
其中HF1／HF2調(diào)變高頻正相信號； 調(diào)變高頻反相信號；LF低頻相位鎖定正相信號； 低頻相位鎖定反相信號。
R11、R12／R21、R22／R31、R32／R41、R42電壓取樣電阻；R1／R2／R3電流取樣電阻。
Voff1短路保護(hù)關(guān)機(jī)信號；Voff2／Voff3關(guān)機(jī)保護(hù)信號；Von關(guān)機(jī)啟動保護(hù)信號。
Vc1／Vc2／Vc3／Vc4相位參考信號；Vs1／Vs2／Vs3／Vs4電壓取樣信號(或電壓輸出保護(hù)感測電壓)；Vi1／Vi2／Vi3電流取樣信號(或電流輸出保護(hù)感測電壓)Vp1／Vp2／Vp3／Vp4過載或短路保護(hù)信號；Vf1／Vf2開關(guān)動作相位補(bǔ)償反饋信號；VLF1／VLF2低頻正相驅(qū)動信號；VLF1／VLF2低頻反相驅(qū)動信號。
以上所述為本實(shí)用新型各個電路方框組成的結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)關(guān)系。下面結(jié)合圖4的電路圖與圖5～圖10的驅(qū)動路徑圖，對本裝置的動作、使用與功效作具體介紹。
其中A1AC220V輸出及AC110V第一回路(J4／J5)輸出電流表；
A2AC220V輸出及AC110V第二回路(J5／J6)輸出電流表；BZ斷電時警報及內(nèi)部高壓電池組低電壓(BAT、LOW)預(yù)警蜂嗚器。
CR1AC220V～240V交流繼電器，來電、斷電輸出切換用，共使用三組接點(diǎn)；CR2、CR3為直流繼電器，均使用一組接點(diǎn)。
在第5～圖10中，D1～D4為反相電壓吸收二極管。
FAN為交流電源充電散熱用風(fēng)扇。
IC1～I(xiàn)C6直流電壓調(diào)整器(DCVoltageRegulator)。
LD1外部交流充電指示燈；LD2外部直流充電指示燈；LD3外部交流電壓過高或過低切換為本裝置輸出之指示燈；LD4內(nèi)部高壓電池組電壓偏低指示燈。
PL1交流電源輸入指示燈；PL2交流電源輸出指示燈。
Q1～Q4全橋式輸出IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor)功率晶體管電力模組。
在第5～圖10中，R1、C1／R2、C2／R3、C3／R4、C4交流繼電器切換脈沖及火花吸收電路。
T1、T3均為低功率降壓變壓器；T2、T4、T5均為高頻脈沖變壓器。
VR1交流充電直流電壓上限調(diào)整；VR2交流充電直流電壓下限調(diào)整；VR3外部直流充電電壓偏低切斷調(diào)整；VR4外部直流充電電壓上限調(diào)整；VR5外部直流充電電壓下限調(diào)整；VR6內(nèi)部高壓電池組B1偏低調(diào)整；VR7外部交流電壓異常高、低限調(diào)整；
VR8本裝置輸出頻率調(diào)整。
V1AC220V輸出電壓表(J4／J6)；V2AC110V第一回路輸出電壓表(J4／J5)；V3AC110V第一回路輸出電壓表(J5／J6)。
本裝置的主要技術(shù)特征在于使該絕緣柵雙極性晶體管組件IGBT(InsulatedGateBipolarTransis－tor)MODULE或大功率晶體管等高速動作的功率元件(效率高、散熱較少、成本低、體積較小)，在遭遇過載或短路時，經(jīng)電流電壓取樣檢測電路檢測出最大電壓、電流、功率消耗超過額定時，輸出保護(hù)信號，通過電流取樣信號及電壓取樣信號檢測出其消耗功率或電流、電壓值，以控制晶體管分兩段關(guān)閉，首先控制該功率晶體管Q1、Q3或Q2、Q4個別關(guān)閉，第二段再將變流器電路整體關(guān)閉，且在交流電源輸出端以交流繼電器CR1接點(diǎn)連接控制，提供單相三線110伏／220伏交流電源。
由于IGBT功率晶體管具有高速切換的特性，在開／關(guān)時波形對配線的感應(yīng)系數(shù)大有影響，二極管和電容應(yīng)該盡量靠近IGBT功率晶體管，輸入端接線與IGBT中間配線也應(yīng)越短越好，且IGBT的控制極信號線需要細(xì)心裝配。
值得一提的是，本裝置有別于傳統(tǒng)變頻器，因?yàn)榇蠖鄶?shù)變頻器是采用正弦波線性區(qū)域的類似信號來推動的，進(jìn)而控制交流電機(jī)的速度，消耗功率較大；本裝置的變流器采用修正型方波或脈寬調(diào)制式PWM方波的截止區(qū)和飽和區(qū)信號來推動，將直流變成交流，可以推動超過功率晶體管(或其他功率器件)本身功率數(shù)倍到數(shù)十倍的功率。
該高壓直流轉(zhuǎn)換低壓直流及供應(yīng)電路16可提供＋3V～＋6V、＋mV、＋nV等直流電壓；從交流電源頻率時鐘信號產(chǎn)生及分相、鎖相電路41起所聯(lián)接的電路器件，均屬本裝置的變流器電路。分相時鐘整形電路42所整形后的波形可以是修正型方波或PWM脈寬調(diào)制型波形。
本裝置針對重負(fù)載的開／關(guān)機(jī)保護(hù)，所連接的關(guān)機(jī)保護(hù)電路13、開機(jī)延遲保護(hù)電路15，技術(shù)上都在開／關(guān)機(jī)時讓方波信號“快速通過線性區(qū)”，僅有一點(diǎn)點(diǎn)功率消耗，使外部大負(fù)載能量瞬間的啟閉不致于集中在功率晶體管上。
自給直流電源回路19是由一個二極管和電阻并聯(lián)構(gòu)成，一端連接到高壓直流轉(zhuǎn)換低壓直流及供應(yīng)電路16的一組低壓電源輸出端與一個跨接的充電電容Cm，另一端連接到手動啟動／關(guān)機(jī)電路14中晶體管T的發(fā)射極與高壓直流轉(zhuǎn)換低壓直流及供應(yīng)電路16的穩(wěn)壓集成電路IC3之間(即a點(diǎn)處)；而高壓電池組20經(jīng)高壓直流轉(zhuǎn)換低壓直流及供應(yīng)電路16的電路，須先由手動啟動／關(guān)機(jī)電路14提供啟動電壓——低壓，才能進(jìn)行轉(zhuǎn)換及供應(yīng)若干組低壓直流電源，得到＋3V～＋6V，＋mV，＋nV等直流電壓；當(dāng)自給直流電源回路19的電壓產(chǎn)生時，截斷該手動啟動／關(guān)機(jī)電路14中的晶體管T1，使之?dāng)嗦?，截斷高壓電池組20的高壓電源，此時高壓直流轉(zhuǎn)換低壓直流及供應(yīng)電路16的穩(wěn)壓輸入電壓直接由自給直流電源回路19的電壓持續(xù)提供；而變流器電路不工作時，仍保持一個直流電壓＋mV、＋nV，來電時，手動啟動／關(guān)機(jī)電路14中的晶體管T1導(dǎo)通，其發(fā)射極電壓經(jīng)自給直流電源回路19回充該充電電容Cm，充滿時保持直流電壓＋mV，該電壓經(jīng)穩(wěn)壓電路的晶體管Tn得到一個＋nV直流電壓，以保持供應(yīng)驅(qū)動電路中兩個高頻脈沖變壓器T4、T5所需的電源。
并且，＋nV電源可以增快交流繼電器CR1斷電切換的時間、變流器電路啟動的時間，因信號啟動速度快，高壓直流轉(zhuǎn)換低壓直流及供應(yīng)電路16的高壓線圈T3繞組多，整流充電時間長，高壓直流變成低壓直流的供電速度較慢，影響輸出驅(qū)動，所以在有市電時(即待機(jī)時)，先預(yù)留一個＋nV電壓，待市電斷電時適時供應(yīng)一、二周(cycle)電源，爾后再由該高壓直流轉(zhuǎn)換低壓直流及供應(yīng)電路16經(jīng)自給直流電源回路供給電壓。
該交流輸入電源過高或過低檢測電路11，在市電斷電時，斷電自動切換交流繼電器CRI斷路，該直流繼電器CR3－6接點(diǎn)打開，同時送出一個信號到自動啟動／關(guān)機(jī)電路12，晶體管TJ導(dǎo)通，使集成電路IC4獲得＋4V直流電壓供給振蕩電源，使變流器電路開始動作。
當(dāng)變流器電路動作時高壓直流轉(zhuǎn)換低壓直流及供應(yīng)電路16的＋mV直流電壓，經(jīng)自給直流電源回路19的二極管供給集成電路IC3的a點(diǎn)電壓，截斷該手動啟動／點(diǎn)機(jī)電路14中晶體管T1的電流，實(shí)現(xiàn)減少電路電源消耗的目的。
下面介紹本裝置在電路過載或短路時提供的兩段保護(hù)第一段保護(hù)運(yùn)用VS1(或VS3)信號取出功率晶體管Q1(或Q3)電壓取樣電阻(R11、R12／R21、R22／R31、R32／R41、R42)監(jiān)測功率晶體管Q1(或Q3或Q2、Q4)的電壓，以及電流取樣信號(vi1／vi2／vi3)，同時檢測其消耗功率，使之不要超過功率管可以承受的界限，萬一檢測到過載或短路狀況時，快速關(guān)閉低頻檢測及后級驅(qū)動電路61、62、63、64，就以該電流電壓取樣檢測電路612、622所檢出的Vp1、Vp3保護(hù)信號，來控制功率晶體管個別斷路關(guān)閉；當(dāng)過載或短路的時間過久(約1－3秒)時，第二段保護(hù)動作就以電流電壓取樣檢測電路651檢出Vp2保護(hù)信號，同時送出一個VOFF1信號到自動啟動／關(guān)機(jī)電路H(12)，截斷＋4V直流電壓，使驅(qū)動電路全部關(guān)掉，功率管Q1－Q4全部斷路。
電流電壓取樣檢測電路612、622、651中的敏感元件，即電壓取樣電阻或電流取樣電阻可為電阻、或線圈或其他元器件。本實(shí)施例中是采用電阻來實(shí)現(xiàn)的。
圖5－圖10展示了開關(guān)晶體管驅(qū)動交流負(fù)載L、L1、L2電流路經(jīng)圖，共有六種路徑供負(fù)載使用。其中RC移相反饋電路631。614是針對電容性、電感性負(fù)載設(shè)計的，皆屬相位補(bǔ)償電路。
其特點(diǎn)是在室內(nèi)使用時，直接串接于市電即可應(yīng)用；欲攜帶到郊外或戶外使用，可籍手動啟動／關(guān)機(jī)電路14將本裝置切換供電使用，當(dāng)其電力不足時，采用汽車電池或太陽板充電就可以提供繼續(xù)供電的電力，也可一邊充電，一邊使用，讓汽車的直流電通過本裝置變成交流電供給負(fù)載使用。
再者，本裝置可同時輸出單相三線式110V／220V交流電壓供應(yīng)負(fù)載應(yīng)用，即以半橋式開關(guān)電路驅(qū)動提供兩組110V輸出回路或全橋式開關(guān)電路驅(qū)動提供一組220V交流電源供負(fù)載靈活應(yīng)用，該裝置沒有采用通常的大功率輸入／輸出變壓器以構(gòu)成變流器，從而使其啟動功率往往要受大功率變壓器規(guī)格，容量限制的局限不再存在。本裝置對增加變流器的效率、降低重量、成本，大有助益。本裝置啟動功率只與四個功率晶體管的容量大小有關(guān)。由于高速動作的大功率晶體管很多，例如一個高速動作切換的IGBT功率管的推動功率為300瓦，四個則為1200瓦，因?yàn)橥苿拥南墓β实?，所以可推動超過本身功率數(shù)倍－數(shù)十倍之間；假如以4－5倍換算，則其瞬間啟動功率可高達(dá)5KW以上的輸出功率。
本裝置在高壓電池組20直接由電阻降壓時(240伏降到＋n伏電壓)，效率低。由于其設(shè)計有自給直流電源回路19，故高壓直流電壓降為低壓直流電壓(低電壓、高電流)時，可通過自給直流電源回路19接續(xù)啟動電路，其電流小，不發(fā)熱，所以待機(jī)耗電少，具有高啟動功率，變流器電路功耗低、體積小、重量輕、價格低等特點(diǎn)，可以適用各種電器產(chǎn)品使用。
權(quán)利要求1.一種高效交流電力儲存、供電裝置，包含有一個高壓整流充電電路，一個穩(wěn)壓及電壓供應(yīng)電路，一個方波產(chǎn)生電路，一個分頻分相電路，一個高頻振蕩及調(diào)變電路，兩個高頻分相輸出電路；一個低頻檢出開關(guān)式交流輸出電路，其特征在于該整流充電路是一個外接交流高壓定電流充電電路，連接輸入單相三線式交流電源，該高壓電池組具有中間抽頭，可在停電時輸出單相110伏/220伏交流電力給負(fù)載；穩(wěn)壓及電壓供應(yīng)電路是一個高壓直流轉(zhuǎn)換為低壓直流及供應(yīng)電路，而每組高頻分相輸出電路都依序連結(jié)一個低頻檢出及后級驅(qū)動電路、一個開關(guān)晶體管過載及短路保護(hù)電路、電流電壓取樣檢出電路，再連結(jié)到交流110伏/220伏雙輸出單相三線式半/全橋式開關(guān)電路；該兩組高頻分相輸出電路依序分別連結(jié)有另一個低頻檢出及后級驅(qū)動電路、RC移相反饋電路、再連結(jié)該交流110伏/220伏雙輸出單相三線式半/全橋式開關(guān)電路，而該半/全橋式開關(guān)電路也直接連接該高壓電池組；在兩低頻檢出及后級驅(qū)動電路之間連接一個開關(guān)晶體管過載及短路保護(hù)和關(guān)機(jī)信號檢出電路，另一電流電壓取樣檢出電路；使功率晶體管在遭遇過載或短路時，經(jīng)電流電壓取樣檢出電路檢出瞬間最大電壓、電流、功率消耗超過半/全橋晶體管的額定時輸出保護(hù)信號，來控制開關(guān)晶體管分兩關(guān)閉，首先將個別晶體管關(guān)閉，其次將變流器電路整體關(guān)閉完全終止交流電力的輸出，如未過載，則在交流電源輸出端以交流繼電器接點(diǎn)連結(jié)控制，提供單相三線110伏/220伏交流電源。
2.如權(quán)利要求1所述的高效交流電力儲存、供電裝置，其特征在于其中外接交流高壓定電流充電電路包含有一個定電流高壓直流充電器，一個整流延遲保護(hù)電路，以第一直流繼電器接點(diǎn)控制上述整流延遲保護(hù)電路，一個充電高低電壓控制電路，一個充電器短路保護(hù)控制電路；還包括有一個低壓直流電源供應(yīng)及輸入交流電源異常檢測電路，是在輸入側(cè)并聯(lián)一個交流繼電器，供給上述三個電路的直流電源，還連接有一個通過一個第二直流繼電器控制上述交流繼電器的交流輸入電源過高或過低檢出電路，一個自動啟動／關(guān)機(jī)電路，連接到上述兩電路；該定電流高壓直流充電器、充電高低電壓控制電路、充電器短路保護(hù)控制電路、手動啟動／關(guān)機(jī)電路、高壓直流轉(zhuǎn)換低壓直流及供應(yīng)電路、電池組放電電壓低限預(yù)警及關(guān)機(jī)信號檢測電路，分別連接到高壓電池組；該高壓直流轉(zhuǎn)換低壓直流及供應(yīng)電路供給下列電路的電源一個連接在高壓直流轉(zhuǎn)換低壓直流及供壓電路與電池組放電電壓低限預(yù)警及關(guān)機(jī)信號檢測電路之間的停電警報及電池組電壓低限預(yù)警顯示電路，一個由二極管和電阻并聯(lián)構(gòu)成，連結(jié)在手動啟動／關(guān)機(jī)電路與高壓直流轉(zhuǎn)換成低壓直流及供應(yīng)電路之間的自給直流電源回路。
3.如權(quán)利要求2所述的高效交流電力儲存、供電裝置，其特征在于其中自給直流電源回路由二級管與電阻并聯(lián)構(gòu)成，一端連接到該高壓直流轉(zhuǎn)換低壓直流及供應(yīng)電路的一組低壓電源輸出端與跨接的一個充電電容，另一端連接到手動啟動／關(guān)機(jī)電路中晶體管的發(fā)射極與該穩(wěn)壓集成電路之間。
4.如權(quán)利要求2所述的高效交流電力儲存、供電裝置，其特征在于自動啟動／關(guān)機(jī)電路連接有一個關(guān)機(jī)保護(hù)電路，該自動啟動／關(guān)機(jī)電路連接有一個開機(jī)延遲保護(hù)電路。
5.如權(quán)利要求1或2所述的高效交流電力儲存、供電裝置，其特征在于該高壓電池組可以連接一個外部電源充電電路，可控制高壓電池組不致超額充電，外接的充電供應(yīng)源不超額放電者，它包括有一個充電端，供連接外部直流電源，可為汽車電池或太陽能板等外部直流電源，依序連結(jié)到一個高頻振蕩升壓電路、一個直流高壓整流及充電電路與高壓電池組，高壓電池組則依序連結(jié)一個充電電壓檢測電路、一個直流電壓控制電路，在高頻振蕩升壓電路與直流電壓控制電路之間，連結(jié)有一個直流穩(wěn)壓電路，一個直流電壓低限檢測電路，通過對充電電壓檢測和控制來實(shí)現(xiàn)不超額充電或放電。
6.如權(quán)利要求1所述的高效交流電力儲存、供電裝置，其特征在于其中電流電壓取樣檢測電路中的敏感元件，可以是電阻、線圈或其他敏感器件。
專利摘要一種高效交流電力儲存、供電裝置，是在考慮到電容性、電感性、電阻性不同負(fù)載以及高速啟動功率器件特性與在開/關(guān)機(jī)或短路、過載時易燒毀功率器件的背景下，在其直流電壓供應(yīng)電路設(shè)有自給直流電源回路、在驅(qū)動電路與半/全橋式開關(guān)電路之間連結(jié)有電流電壓取樣檢測電路和其他相關(guān)保護(hù)電路，在過載或短路時可分兩段保護(hù)先個別關(guān)閉功率管，然而再切換斷整個變流器電路；且在戶外攜帶使用沒電時可外接直流電源持續(xù)供電或充電。
文檔編號H02J7/00GK2204074SQ9422061
公開日1995年7月26日 申請日期1994年9月7日 優(yōu)先權(quán)日1994年9月7日
發(fā)明者游世中 申請人:游世中