帶有全橋移相軟開關的UPS電源制造技術

帶有全橋移相軟開關的UPS電源，包括通過高頻變換電路串接的變換升壓輔助電源、輸出濾波旁路轉換電路，輸出濾波旁路轉換電路與市電輸入電路濾波電路串聯，升壓輔助電源輸入端與電池組輸出端連接，充電電路通過市電升壓電路與市電輸入電路、濾波電路串聯，市電升壓電路通過高壓整流濾波電路與高頻電路連接，升壓電路輔助電源通過全橋移相軟開關與高壓整流濾波電路串聯，全橋移相軟開關串聯于電池組及變換、升壓輔助電源之間；全橋移相軟開關為模塊式結構。本實用新型專利技術采用全橋移相軟開關逆變升壓，工作頻率由40KHz提高到200KHz，PWM信號由兩路增加到4路，MOS管開關工作方式改為在零電壓零電流狀態下運作，轉換效率95％以上。（*該技術在2021年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及開關，特別涉及帶有全橋移相軟開關的UPS電源。
技術介紹
UPS (Uninterruptible Power Supply)，即是不間斷電源，它是一種以逆變為主要組成部分的電源設備?，F有小功率高頻在線式UPS可分為雙變換在線式及雙變換電壓補償在線式兩種。當市電輸入正常情況下(根據使用環境可設定輸入電壓的低端及高端范圍)，UPS 將市電整流通過逆變器或直接穩壓后一方面向供負載使用，另一方面還向UPS內部的蓄電池進行限流浮充及均充電，當市電發生中斷或產生大幅度波動時，UPS立即將電池的電能通過逆變轉換的方式向負載繼續供電使用電設備保持正常工作，以達到保護負載軟件和硬件不受損壞。目前所有小功率(1KVA-20KVA)高頻在線式UPS直流升壓部分均采用硬開關推挽式結構，開關頻率大多控制在40KHZ 60KHZ之間，由于DC/DC升壓部分為傳統式的硬開關推挽電路，其逆變效率只能做到80 % -85 %，DC逆變損耗較大，使得UPS逆變效率降低，MTBF 縮短。而采用移相軟開關技術逆變的UPS整機效率可達95%以上，使UPS整機平均無故障時間大為提高?，F有技術中，其電路采用的是推挽升壓電路，兩路PWM信號交替工作，PWM信號頻率一般在35KHZ-60KHZ之間，由于電路工作頻率較低且PWM信號源工作方式為硬開關，電路運作時開關管0H，Q5，Q6，Q7)及高頻變壓器(TXl)損耗大，導致電路整體效率低。
技術實現思路
本技術的目的在克服現有技術的缺陷，于提供一種改善現有的UPS的直流升壓電路的轉換效率，提高UPS整機可靠性，節省能源的帶有全橋移相軟開關的UPS電源。本技術的目的是通過以下技術方案實現的帶有全橋移相軟開關的UPS電源，包括通過高頻變換電路串接的變換升壓輔助電源、輸出濾波旁路轉換電路，所述輸出濾波旁路轉換電路與市電輸入電路、濾波電路串聯， 所述升壓輔助電源輸入端與電池組輸出端連接，充電電路通過市電升壓電路與市電輸入電路、濾波電路串聯，所述市電升壓電路通過高壓整流濾波電路與高頻電路連接，所述升壓電路輔助電源通過全橋移相軟開關與高壓整流濾波電路串聯，所述全橋移相軟開關串聯于電池組及變換、升壓輔助電源之間。所述全橋移相軟開關為模塊式結構。本技術采用上述技術方案后，可達到如下有益效果1、本技術由于采用移相軟開關逆變升壓，電路工作頻率由40KHZ提高到 200KHZ，PWM信號由兩路增加到4路，MOS管開關工作方式改為在零電壓零電流狀態下運作， 使得逆變器的轉換效率達到95%以上，使UPS的使用壽命大為提高。C2、本技術采用全橋移相軟開關，使UPS整機效率得到提高，減小了 UPS的整體重量。3、本技術直流升壓部分功率MOS管由于采用了移相軟開關，能夠實現在零電壓輔或零電流(ZCQ狀態下工作。另外，直流轉換逆變主頻率高達200KHZ，是傳統UPS 的5倍(傳統的UPS DC/DC升壓電路單元采用的是硬開關推挽式結構)，逆變橋采用全橋方式，從而達到減小開關損耗，減小開關浪涌的作用，由于開關頻率的提高，不僅能有效地減小升壓電路單元的濾波電容、電感和變壓器的體積，還能抑制干擾，降低電磁輻射，改善了 UPS的動態特性，DC/DC逆變轉換效率高達95%以上，整機自身功耗減小，不僅能充分利用能源，還能使UPS整機可靠性大為提高，在當今能源緊缺及提倡綠色能源的時代，此類電源將會主導未來的UPS電源設備市場。附圖說明圖1本技術電路的連接原理圖；圖2本技術的原理框圖；圖3本技術的測試原理圖。具體實施方式以下結合附圖及具體實施例對本技術作進一步詳細說明參見圖1圖1本技術電路的連接原理圖。在圖中，所述輸出濾波電路及旁路轉換電路通過串接的DC/AC變換輔助電源、DC升壓電路輔助電源與電池連接，所述電池組及DC/AC 變換輔助電源、DC升壓電路輔助電源還與DC/DC高頻升壓電路、全橋移相軟開關連接，所述 DC/DC高頻升壓電路、全橋移相軟開關還與充電電路、市電升壓電路輔助電源串接，所述充電電路、市電升壓電路輔助電源的另一端與市電升壓電路串接，所述市電升壓電路與DC/AC 高頻變換電路之間設有與C/DC高頻升壓電路、全橋移相軟開關連接的高壓整流濾波電路， 所述市電輸入電路、濾波電路的一端與充電電路、市電升壓電路輔助電源連接，另一端與輸出濾波電路及旁路轉換電路連接。全橋移相控制PWM信號產生電路單元，為全橋逆變升壓電路提供4路移相的控制 PWM信號。移相式零電壓軟開關管中每只開關管具有相同寬度的驅動脈沖，通過移相錯位控制有源時間，從而達到穩定輸出電壓的目的。當一個開關管關斷時，變壓器的初級電流給關斷的開關管的并聯電容充電，同時使同一橋臂即將開通的開關管的并聯電容放電，當關斷的開關管并聯電容充到電源電壓時，即將開通的開關管反并聯二極管自然導通，這時開通開關管，則該管就是零電壓開通。而開關管在關斷時，由于它有并聯電容，這樣開關管是零電壓關斷，因此在這種移相式控制方式下，開關管是在零電壓下開關的，因此逆變功率管可實現軟開關，減小了開關損耗，因此開關頻率可以大大提高(本電路開關頻率為200KHZ)。 由于功耗的減小，可以減小散熱器的體積，頻率的提高可以減小變壓器及濾波器的體積，有利于電源的小型化、輕量化。MOS管軟開關改善了導通和關斷時電壓波形，使開通和關斷沿的尖峰減小，這樣便減小了電磁干擾和射頻干擾，使得改進后的UPS有很好的電磁兼容特性。由于電路采用模塊式結構，使用時可直接接入于電池組及逆變器之間。參見圖2圖2本技術的原理框圖。在圖中，為市電整流及功率因數電路單元，市電正常時由此部分向UPS逆變電路單元提供工作電壓，當市電不正常時，為電池組單元通過全橋移相軟開關電路單元升壓后向UPS逆變電路單元提供工作電壓，逆變電路單元將直流高壓變成交流220V向負載供電。參見圖3圖3本技術的測試原理圖。其主要工作原理如下當市電正常時，由市電升壓電路向DC/AC高頻變換電路提供逆變電能，并通過充電回路向電池充電，UPS內部CPU芯片檢測到市電正常工作后會自動跟蹤市電頻率，保證 UPS輸出電壓頻率與市電頻率嚴格同步，并關閉電池升壓電路，當市電頻率超出UPS工作頻率范圍外或市電電壓過低及過高時，市電升壓電路會自動停止工作，而電池升壓電路(DC/ DC帶有全橋移相軟開關的UPS電源電路)會立即工作并負責繼續向DC/AC高頻變換電路提供逆變電能，以達到在線無中斷的轉換，也就是在線式變換。本技術中的其他技術可采用現有技術。權利要求1.帶有全橋移相軟開關的UPS電源，包括通過高頻變換電路串接的變換升壓輔助電源、輸出濾波旁路轉換電路，所述輸出濾波旁路轉換電路與市電輸入電路、濾波電路串聯， 所述升壓輔助電源輸入端與電池組輸出端連接，充電電路通過市電升壓電路與市電輸入電路、濾波電路串聯，所述市電升壓電路通過高壓整流濾波電路與高頻電路連接，其特征在于所述升壓電路輔助電源通過全橋移相軟開關與高壓整流濾波電路串聯，所述全橋移相軟開關串聯于電池組及變換、升壓輔助電源之間。2.根據權利要求1所述的帶有全橋移相軟開關的UPS電源，其特征在于所述全橋移相軟開關為模塊式結構。專利摘要帶有全橋移相軟開關的UPS本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：賀學林，
申請(專利權)人：賀學林，
類型：實用新型
國別省市：