[其他]帶有絕緣旁路繞組的不間斷電源

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 86101648
• 申請(qǐng)日: 1986-02-15
• 公開（公告）號(hào): CN86101648A
• 公開（公告）日: 1986-10-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 威廉·J·拉迪;羅伯特·W·約翰遜;約翰·G·特雷西;布萊茲·J·桑尼伯格
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 埃塞德電子國(guó)際公司
• 主分類號(hào): H02M5/44
• 分類號(hào): H02M5/44
• 代理公司: 中國(guó)專利代理有限公司
• 代理人: 匡少波,黃向陽

有許多應(yīng)用場(chǎng)合，在那里確保設(shè)備由不間斷的交流電源供電、確保供電電壓是頻率預(yù)先確定且恒定不變的純粹且無噪音的正弦波之問題變得愈益重要。普通公用事業(yè)的電力線路被用來提供這種供電電壓，可是易受系統(tǒng)完全停電、電壓降低、使電壓超過正常水平的電涌以及由電力線路碰到的各種類型的干擾噪音等問題的影響。

對(duì)于許多實(shí)用場(chǎng)合，電力線路的這種缺點(diǎn)并沒有什么害處，至多是不方便。但是，在帶有別的要求比較苛刻的負(fù)載，比如計(jì)算機(jī)設(shè)備時(shí)，電力線路的電壓波形相對(duì)于恒定頻率、無噪音正弦波的任何“常態(tài)”的和“共態(tài)”的偏差，會(huì)使已存信息損失或者負(fù)載設(shè)備對(duì)信息處理異常，兩者都會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的惡果。

現(xiàn)有技術(shù)已提出了各種將在某種程度上多少彌補(bǔ)上述電力線路供電缺點(diǎn)的電源系統(tǒng)。其中之一即所謂不間斷電源（UPS）設(shè)備，采用互相串聯(lián)的蓄電池充電器、蓄電池和逆變器，充電器由交流電力線路供電，逆變器供給交流于計(jì)算機(jī)或其他苛刻的負(fù)載。盡管公用事業(yè)線路有小的過電壓、欠電壓或干擾噪音，電力線路都維持蓄電池正常充電，逆變器則利用蓄電池所貯的能量產(chǎn)生頻率純、振幅穩(wěn)的正弦波供給苛刻的負(fù)載。萬一電力線路長(zhǎng)時(shí)間中斷供電時(shí)，蓄電池和逆變器將在一定的時(shí)間內(nèi)維持負(fù)載所需的電流，過了那段時(shí)間，蓄電池的放電被測(cè)出，這套設(shè)備就斷開、停止使用，或者采取其他保護(hù)措施，比如換接到別的備用電源上。

這種應(yīng)用盡管很有效，然而有些時(shí)候，UPS的逆變器部分會(huì)碰到非尋常需求的負(fù)載。因?yàn)槟孀兤鞯淖杩故怯邢拗担?dāng)出現(xiàn)隨時(shí)會(huì)發(fā)生的電動(dòng)機(jī)起動(dòng)或負(fù)載短路等重負(fù)載時(shí)，輸出電壓就要下降。在這類重負(fù)載存在期間，輸出電壓將降到不可接受的水平。為了解決這個(gè)問題，UPS設(shè)備將使負(fù)載旁路，即將負(fù)載從UPS逆變器輸出端斷開，把它接于其它內(nèi)阻低幾個(gè)數(shù)量級(jí)的備用電源（旁路電源），在不降低輸出電壓的情況下供電給所需的重負(fù)載。采用旁路法的問題在于，現(xiàn)在負(fù)載籍以工作的正是本來促使采用UPS的電源。經(jīng)驗(yàn)表明，現(xiàn)代計(jì)算機(jī)及其他靈敏設(shè)備對(duì)于共態(tài)噪音比對(duì)于來自公用事業(yè)電力起伏的常態(tài)噪音更為敏感。

因此，本發(fā)明的基本目的是，提供一種經(jīng)改進(jìn)的不間斷電源系統(tǒng)，它包括具有一個(gè)和負(fù)載連接的輸出繞組和一對(duì)輸入繞組的變壓器、包括蓄電池和逆變器在內(nèi)的第一交流電源、旁路第二交流電源、以及用來分別使所述第一電源和第一個(gè)輸入繞組、所述旁路第二電源和第二個(gè)輸入繞組交替接通、斷開的轉(zhuǎn)換開關(guān)。靠采用隔離的旁路繞組，即使在旁路方式時(shí)也能實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載的最大保護(hù)，因?yàn)楫?dāng)必須轉(zhuǎn)換到旁路方式時(shí)，防止共態(tài)噪音的功能是連續(xù)起作用的。而且，這種構(gòu)成允許電源電壓不同于旁路電壓及負(fù)載電壓。

本發(fā)明的另一個(gè)目的是，提供一種高效率的不間斷電源和供給苛刻負(fù)載以所望交流電壓的線路調(diào)節(jié)器，不需要獨(dú)立的充電器和逆變器，因此，沒有那些需要這類設(shè)備的系統(tǒng)昂貴并且效率高。

最近發(fā)展了這樣的不間斷電源和線路調(diào)節(jié)器系統(tǒng)，其中電力線路通過串聯(lián)電感和負(fù)載、逆變器輸出相耦合，逆變器是一種接在蓄電池和負(fù)載之間的雙向脈寬調(diào)制（PWM）正弦波逆變器。在這樣的系統(tǒng)中，所產(chǎn)生的正弦波的相位可以按所愿望的根據(jù)電力線路電壓的相位來改變，以而改變供給負(fù)載的那部分逆變器電流的量值和相位。在典型的運(yùn)行狀態(tài)，這個(gè)相位角可以設(shè)定并進(jìn)而自動(dòng)保持在這樣的值，使得足以供給負(fù)載所需的電力加上系統(tǒng)中的損失，再加上維持蓄電池工作或者使其再充電所要求的電力。

通常由電力線路供給負(fù)載而因此也供至逆變器輸出端的交流電壓的量值實(shí)際上等于線路電壓本身。于是，在靠變壓器的三個(gè)相應(yīng)的繞組實(shí)現(xiàn)逆變器輸出、負(fù)載端和電力線路端之間耦合的場(chǎng)合，和電力線路連接的繞組的匝數(shù)等于耦合到負(fù)載端的匝數(shù);也就是說，依據(jù)負(fù)載設(shè)備要以和線路電壓相同的交流電壓供電的原則，匝數(shù)比是1∶1。以這種設(shè)計(jì)工作時(shí)，由于下文將要陳述的理由，發(fā)現(xiàn)這樣的系統(tǒng)在正常的“無盈虧”工作期間，零負(fù)載時(shí)，具有最小的逆變器電流，帶負(fù)載時(shí)，逆變器電流則比最小值大得多;當(dāng)具有滯后的負(fù)載功率因數(shù)時(shí)，所要求的逆變器電流（導(dǎo)致逆變器的規(guī)格）會(huì)很大，因此系統(tǒng)過于昂貴。再則，一般不可能獲得最大的流通效率（through-putefficiency）。

所以，本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供這樣一種類型的不間斷電源和線路調(diào)節(jié)器，它利用一個(gè)電感，線路電壓通過電感饋至逆變器輸出端和負(fù)載端，逆變器是四象限PWM正弦波型，但在接近于“無盈虧”工作點(diǎn)處額定工作所要求的逆變器電流最小化，并且，系統(tǒng)的流通效率最大化。

本發(fā)明的進(jìn)一步的目的是提供一種保持負(fù)載、逆變器輸出端和線路電壓端之間隔離的系統(tǒng)。