专利名称：绿色不间断电源的利记博彩app
技术领域：
本发明属于一种高功率因数的无逆变器不间断电源。
不间断电源UPS，工作在AC-DC-AC模式，其中有个体积最大，造价最高，工艺最复杂，器件要求最严格，设计制造难度最大地部件，就是被称之为核心部件的逆变器。逆变器将直流电压逆变成稳频稳压的交流电压，提供给用户设备。无论市电正常或中断，不间断电源的逆变器总是一直启动运行。不间断电源之所以不间断，实际上是逆变器的不间断，逆变器实现了不间断电源的两大功能电压稳定和不间断。
早期的不间断电源，考虑到当时用户设备的基本特征(都是一些马达和变压器)，实现交流电的稳定和不间断，这是历史的必然。自从产生了不间断电源，各大厂商，大研究所，大批科研人员都在进行不懈的努力，对不间断电源的逆变器进行各种各样的研究、试验、完善，以期达到最完美的正弦波波形。时至今日，却鲜有人考虑，时代已经不同了，设计不间断电源的初衷，并没有预计到科学发达的今天，计算机会如此大行其道。不间断电源的用户已经变成了计算机，而计算机及其外设都无一例外地采用了高效率、高可靠的开关电源。因此，计算机用户设备不再一定需要交流电，而使用直流电反倒比使用交流电来得有利免除了谐波干扰，增加了数据处理、传输的安全性和可靠性。
人们往往会产生一种误解，以为正弦波是最理想的一种供电波形。实际上，对于电力的生产和传输，的确如此，但对于计算机用户设备而言，却是大谬不然。正是正弦波电压经过整流后产生的各次谐波，构成了对计算机现实的和潜在的威胁，我们在整流电路之后接入滤波电路，目的就是为了去除上述各次谐波，这也充分说明，计算机用户设备真正需要的是正弦波中的直流分量，而不是其中所包含的各次谐波。因此历史上沿用已久的传统不间断电源已经过时。
为了顺应时代的发展，传统不间断电源也在不断改进和完善，近年来，在需求机制的激励下，不间断电源发展了多项新技术，例如无输入输出变压器技术，软件控制型谐波调节技术，IGBT逆变驱动技术，调制解调技术，以及智能化供电系统等等，使得传统不间断电源在交流供电方面变得越来越完善。但是，只要是承袭原来的思维模式，无论如何完善和发展，总归是万变不离其宗，只要还存在逆变器，只要还用交流供电，就永远无法克服其与生俱来的致命弱点，而只能在原来的圈子里爬行，只有彻底打破传统的思维模式才有出路。
无逆变器不间断电源UPSWI(专利申请号97241194)，正是打破了传统的思维模式，免除了传统不间断电源中的逆变器，其核心技术是对于本该使用交流供电的所有用户设备(除电动机和变压器)，实行直流供电，在保持传统不间断电源所有外部特征的同时，成本、体积、重量、功耗均减少90％。
无功耗不间断电源UPSWM(专利申请号00114301)是无逆变器不间断电源的后继产品，除继承无逆变器不间断电源的所有必要特征外，整机只有相当于一个半导体PN结所产生的功耗，效率接近百分之百，成本、体积、重量、功耗均为相同功率传统不间断电源的百分之一。
以上两项专利技术都有一个共同缺陷THD(总的谐波畸变)高而功率因数低，在输入端产生大量谐波，对电网造成危害。导致这个缺陷的直接原因，是在整流器之后，接有一个大容量电解电容器，本来目的是为了滤除谐波，使输出端电压恒定。正是这个非线性存储元件的存在，使得输入电流与输入电压不但不同步，而且产生严重畸变，其电流波形呈脉冲状(如
图1)，结果是，三次谐波电流分量达77.5％，五次谐波电流分量达50.3％，THD达95.6％，而输入功率因数只有0.6左右。大量电流谐波倒流入电网，造成对电网的谐波污染，畸变电流流经负载产生了谐波电压降，反过来使电网电压产生畸变；谐波电流使配电变压器过热，并引起电网LC谐振；高次谐波流经电网的高压电容，使之过流、过热而爆炸；在三相电路中，三次谐波电流叠加，使中线过流而损坏。
功率因数下降的直接后果导致电网运行效率大大降低有效值大而平均值小，电网输出的伏安数大，而负载实际得到的功率却小。如果输入电压Vi为230V，输入电流Ii为16A，此时输入的伏安数为3680VA，当功率因数为0.6时，负载上得到的有用功率只有2208W，而当功率因数提高到接近1时，负载上得到的有用功率可达到3600W左右。
国际上有关限制AC-DC变流电路的输入端谐波电流分量的相关国际标准已经颁布或已经实施，例如IEC-555-2，EN60555-2等，只有适应这些强制标准，产品才能进入国际市场。特别是我国进入WTO以后，为了与国际接轨，所有产品必须满足这一强制要求，诸如IEC-555-2，EN60555-2等相关国际标准在全世界范围实施之日，就是所有不能满足上述强制标准的产品寿终正寝之时。因此，无逆变器不间断电源和无功耗不间断电源的生命周期是非常有限的，于是绿色不间断电源便应运而生。
AC-DC变流电路的输入端谐波电流的限制数值如表1
表1AC-DC变流电路输入端谐波电流的限制数值
本发明的目的是完全保留无逆变器不间断电源和无功耗不间断电源的所有外部特征和优异性能，对用户设备实行直流供电，同时克服上述缺点，使输入电流和输入电压同步、同相、同波形，从而减小THD，增加功率因数，使其达到或接近1。
本发明是以下述技术方案实现的在整流器之后，在整流滤波器之前，插入一个由直流变换器组成的功率因数校正器，其电路拓朴是buck、Boost、Cuck等电路结构之一，或者是软开关-PWM变换器ZCS、ZVS、ZCT、ZVT等电路结构之一，再或者是未来新开发的各类新型开关电源之一。本发明以Boost电路拓朴为实施方式例，应用电流反馈技术，使输入端电流跟踪输入端正弦波电压，克服输入端的电流畸变。与此同时，作为有源滤波器的开关电源，不断对输出端电压采样，并与参考电压比较，利用PWM调制，使输出端电压保持恒定。这个恒定的直流电压，就是提供给用户设备的输出电压。
插入了功率校正器之后，输入端电压和电流波形如图2。输入端电压范围可扩大到80-260V，输入功率因数可增大到0.992，THD下降到8.18％，各次谐波分量如表2。
表2插入功率因数校正器后绿色不间断电源输入端谐波分量
对照表1和表2，可以清楚地看到，插入功率因数校正器之后，变流电路输入端谐波分量有了非常显著的改善，大大低于上述IEC和EN强制标准。由于输入电流的连续，使得电磁干扰(EMI)小而射频干扰(RFI)低。又由于输入电感的存在，可减少对滤波器的要求，同时可防止电网对主电路的高频瞬态冲击。输出电压可大于输入电压的峰值，例如，对于95-240V输入交流电压，可输出400V的直流电压，扩大了本发明的应用范围。开关器件所承受的峰值电压不超过输出电压范围，对器件的要求相对较低。
由于本发明采用了功率因数校正器，即PFC，具有以下优点
1．整机功率因数可提高到99％或接近于1，免除了对电网的谐波干扰，可大
大提高电网的稳定性和电能的利用率；
2．输入端的THD可减小到5％以下，输出端又采用直流供电，使用户设备处
理、传送数据更稳定、更安全、更可靠；
3．由于Boost模式直流变换器的特点，拓宽了输入电压的适应范围，从80V
到264V都能稳定可靠地工作，同时使输出电压可以超过输入电压的峰
值，扩大了本发明的应用范围；
4．由于采用了功率因数校正器，其输出端已经是稳定的直流电压，用不着
再进行电压补偿稳压，因此可以省去无逆变器不间断电源中的电压补偿
稳压器；
5．由于免除了逆变器，能成几倍、几十倍地减小成本、体积、重量和功耗。
6．本发明是一种绿色不间断电源，具有更加广阔的市场前景，既是一种环
保产品，又是一种节能产品，同时是一种高附加值产品。
图1是不经过功率因数校正器输入端电流电压波形；
图2是经过功率因数校正器输入端电流电压波形；
图3是输入端没有功率因数校正器、输出端又不进行电压补偿的原理框图4是输入端没有功率因数校正器、输出端进行电压补偿的原理框图5是输入端有功率因数校正器、输出端不进行电压补偿的原理框图6是有功率因数校正器的独立充电机的原理框图7是无功率因数校正器的独立充电机的原理框图8是两组蓄电池和一台独立充电机组成的电路原理图9是采用两组燃料电池的电路原理图10是采用一组燃料电池的电路原理图11是电感作为无源功率因数校正器的原理框图12是直流变换器作为有源功率因数校正器的原理框图13是蓄电池接在整流器的输出端的原理框图
图14是蓄电池接在功率因数校正器的输出端的原理框图
图15是蓄电池接在整流滤波器的输出端的原理框图
图16是Boost拓朴结构作为功率因数校正器的电路原理图
从广义上讲，凡能保持输出端电压不间断、并能向用户设备提供满足一定条件电压的装置，就是不间断电源；绿色不间断电源之所以成其为绿色，还因其向本来应该交流供电的所有设备(电动机和变压器除外)以直流进行供电。使电网和用户设备运行更稳定、更安全、更可靠，并能成几倍、成几十倍地节约能源和资源，THD低而功率因数高，对电网无污染。
标准电路形式的绿色不间断电源的原理框图见图7，即在整流器和整流滤波器之间插入功率因数校正器；最简单电路形式的绿色不间断电源的原理框图见图13，仅仅只由一组燃料电池组成，其它电路形式的绿色不间断电源，其复杂程度介于标准绿色不间断电源和最简单绿色不间断电源两者之间。
本发明是一种高功率因数的无逆变器不间断电源，包括具有交流和直流两路电压输入、只有直流一路电压输入的两种不同的电路结构。每种电路结构都可以衍生出多种不同拓朴的不间断电源。不论哪种结构的不间断电源，也不论哪种拓朴的不间断电源，其输出端的直流电压都是直接接到用户设备的整流器或直流变换器上，都免除了传统不间断电源中的逆变器。
用户设备的交流插头，可以直接地、随意地插到绿色不间断电源的直流输出插座上，电压进入计算机及其外设后的第一步就是整流。交流电压通过用户设备的整流滤波器以后，变成直流电压，而直流电压通过用户设备的整流滤波器以后，当然还是直流电压，只不过进行了换向而已。用户设备本身不必进行任何改变，直流电压就可以畅通无阻地直接进入原来必须交流供电的上述这些设备。
具有交流和直流两路电压输入的电路结构，包括射频滤波器、整流器、整流滤波器和蓄电池，在整流器和整流滤波器之间如果不插入任何有源滤波器，就成为普通的整流滤波电路。对于整流滤波器的输出电压可以不进行电压补偿，直接进入用户设备。这种模式的不间断电源，只要输入交流电压波动不大，用户设备仍然能够稳定地运行，只不过因为没有功率因数校正器，其THD过大而功率因数过低。这种电路形式实际上就是无功耗不间断电源，其原理框图见图3。如果对整流滤波器的输出电压进行电压补偿以后，再进入用户设备，这种模式的不间断电源，对于输入交流电压波动较大的地区，用户设备仍然能够稳定地运行，同样因为没有功率因数校正器，其THD过大而功率因数过低，这种电路形式实际上就是无逆变器不间断电源，其原理框图见图4。
具有交流和直流两路电压输入的电路结构，包括射频滤波器、整流器、整流滤波器、蓄电池和功率因数校正器，在整流器和整流滤波器之间如果插入了功率因数校正器，就成为具有高功率因数的整流滤波电路。对于这种整流滤波器的输出电压不必进行电压补偿，直接进入用户设备。这种模式的不间断电源，输出端电压具有自动调节功能，对于特别恶劣的供电地区，例如交流电压在80-264V之间波动的情况，用户设备仍然能够稳定、可靠地运行，其原理框图见图5。
只有直流一路电压输入的电路结构，可以同时包括蓄电池和独立充电机。独立充电机包括射频滤波器、整流器和整流滤波器。这种电路形式的绿色不间断电源需要两组蓄电池，互为备用，在一组蓄电池向用户设备提供电能的同时，另一组由独立充电机进行能量补充。在独立充电机的整流器和整流滤波器之间可以插入(原理框图见图6)或不插入(原理框图见图7)功率因数校正器。独立充电机的电路拓朴和不间断电源的完全一样，其间的区别主要在于功能不同不间断电源也对蓄电池充电，但必须同时为负载提供电流；独立充电机就不同了，它只对蓄电池充电而不同时为负载提供电流。
具有交流和直流两路电压输入的电路结构，包括射频滤波器、整流器、整流滤波器和蓄电池，在整流器和整流滤波器之间可以插入无源滤波器，或称无源功率因数校正器，即PFC，例如工频电感等。这种电路形式，其THD和功率因数较普通无逆变器不间断电源有显著改善，但体积大而苯重是一个明显的缺点，其原理框图见图11。
具有交流和直流两路电压输入的电路结构，包括射频滤波器、整流器、整流滤波器和蓄电池，在整流器和整流滤波器之间，插入一个由直流变换器组成的功率因数校正器，其电路拓朴是buck、boost、Cuck等电路结构之一，或者是软开关-PWM变换器ZCS、ZVS、ZCT、ZVT等电路结构之一，再或者是未来新开发的各类新型开关电源之一，其原理框图见图12。
具有交流和直流两路电压输入的电路结构，包括射频滤波器、整流器、整流滤波器、蓄电池和功率因数校正器，其中蓄电池的接入有三种不同的电路形式
接到整流桥的输出端绿色不间断电源中的蓄电池接在整流器的输出端，即功率因数校正器的输入端，其充电电流是半波脉动波形，充电的这部份电流没有进行有源滤波，尽管对用户设备没有任何影响，但对绿色不间断电源整机的性能影响较大，增加了THD而降低了功率因数，其原理框图见见图13。
接到功率因数校正器的输出端绿色不间断电源中的蓄电池接在功率因数校正器的输出端，即整流滤波电路的输入端，其充电电流仍然是半波脉动波形。但充电的这部份电流进行了有源滤波，不但对用户设备没有任何影响，而且对对绿色不间断电源整机的THD和功率因数无任何影响，其原理框图见见图14。
接到整流滤波器的输出端绿色不间断电源中的蓄电池接在整流滤波器的输出端，其充电电流是恒定的直流，充电的这部份电流经过了功率因数校正器，不但对用户设备没有任何影响，而且对对绿色不间断电源整机的THD和功率因数亦无任何影响，其原理框图见见图15。
实施方式一只有直流一路电压输入的电路结构，包括两组蓄电池和一个独立充电机，其电路原理图见图8。
蓄电池E1和蓄电池E2的负极、电阻R7的一端、电解电容C16的负极接到一起，构成输出电压的负极GND，E1接继电器RL1左边的两个触头，E2接继电器RL2左边的两个触头，E1通过RL1的常闭触头、E2通过RL2的常开触头接C16的正极，即输出电压Vo，E1通过RL1的常开触头、E2通过RL2的常闭触头接独立充电机的正极，独立充电机的负极接GND，RL1、RL2的绕组线圈并联，一头通过R7接地，另一头接继电器RL5的一个常开触头，另一个常开触头接二极管D1、D2的负极，D1的正极接E1的正极，D2的正极接E2的正极；三极管Q1和Q2接成射极跟随器的形式，电阻R5、R6分别是它们的发射极电阻，R8是Q1的基极电阻，Q1的基极接信号SWITCH，Q2的基极接Q1的发射极，Q1的集电极接+5V，二极管D3和RL3的线圈绕组并联，D3的正极接Q2的集电极，其负极接+5V；光电偶合器件OPT1二极管部分的正极通过电阻R1接Vo，其负极通过电位器VR1接GND，OPT1三极管部分的发射极通过电阻R2接地，其集电极接+5V；集成电路NE555的4、8脚接+5V，3脚接Q1的基极，1脚接地，3脚通过电容C1接地，电阻R3和电位器VR3、电阻R4和电位器VR2分别串联，然后并联，并联后，电阻的那一头接OPT三极管部分的发射极，电位器的这一头接地，电阻和电位器的联结处分别接NE555的2、6脚。
继电器RL1和RL2的常闭触点是向上的，继电器RL5的触点是常开的，当开机的时候，E1的电压通过R1l的常闭触点接到输出端，向用户设备提供负载电流，独立充电机通过RL2的常闭触点向E2充电。因开机时E1的电压处在正常范围之内，在OPT1的二极管中流过正常电流，使得到达U1的2、6脚的电压大于三分之二参考电压，于是U1-3脚输出低电平，Q1、Q2不导通，RL5不动作，RL1、RL2处在常闭状态，E1继续供电，E2继续充电。当E1的端电压低于正常值的时候，流经OPT1二极管的电流减小，使得到达U1的2、6脚的电压低于三分之二参考电压，于是U1-3脚输出高电平，使Q1、Q2导通，RL5动作，RL1、RL2的绕组线圈得电，继电器动作，常闭触头断开，常开触头吸合，E2的电压通过RL2的常开触点接到输出端，向用户设备提供负载电流，独立充电机通过RL1的常开触点向E1充电。
实施方式二只有直流一路电压输入的电路结构，可以只包括燃料电池而不包括独立充电机。这种形式的电路结构，可以采用两组燃料电池轮流切换使用，一组向用户设备提供电能，另一组备用和补充燃料。其电路原理图见图9。
燃料电池FuelCell1和燃料电池FuelCell2的负极、电阻R15的一端、电解电容C17的负极接到一起，构成输出电压的负极GND，FuelCell1的正极接继电器RL3原边的两个触头，FuelCell2的正极接继电器RL4原边的两个触头，FuelCell1通过RL3的常闭触头、FuelCell2通过RL4的常开触头接C17的正极，即输出电压Vo，FuelCell1通过RL3的常开触头、FuelCell2通过RL4的常闭触头接燃料补充器的一端，燃料补充器的另一端接GND，RL3、RL4的线圈绕组并联，一头通过R15接地，另一头接接继电器RL6一个的常开触头，另一个常开触头接二极管D4、D5的负极，D4的正极接FuelCell1的正极，D5的正极接FuelCell2的正极；三极管Q3和Q4接成射极跟随器的形式，R13、R14分别是它们的发射极电阻，R16是Q3的基极电阻，Q3的基极接信号SWITCH，Q4的基极接Q3的发射极，Q3的集电极接+5V，二极管D6和RL6的线圈绕组并联，D6的正极接Q4的集电极，其负极接+5V；光电偶合器件0PT2二极管部分的正极通过电阻R9接Vo，其负极通过电位器VR4接GND，OPT2三极管部分的发射极通过电阻R10接地，其集电极接+5V；集成电路NE555的4、8脚接+5V，3脚接Q3的基极，1脚接地，3脚通过电容C2接地，电阻R11和电位器VR6、电阻R12和电位器VR5分别串联，然后并联，并联后，电阻的那一头接OPT三极管部分的发射极，电位器的这一头接地，电阻和电位器的联结处分别接NE555的2、6脚。
继电器RL3和RL4的常闭触点是向上的，继电器RL6的触点是常开的，当开机的时候，FuelCell1的电压通过RL3的常闭触点接到输出端，向用户设备提供负载电流，燃料补充器通过RL4的常闭触点启动向FuelCell2补充燃料机构。因开机时E3的电压处在正常范围之内，在OPT2的二极管中流过正常电流，使得到达U2的2、6脚的电压大于三分之二参考电压，于是U2-3脚输出低电平，Q3、Q4不导通，RL6不动作，RL3、RL4处在常闭状态，FuelCell1继续供电，FuelCell2继续补充燃料。当FuelCell1的端电压低于正常值的时候，流经OPT2二极管的电流减小，使得到达U2的2、6脚的电压低于三分之二参考电压，于是U2-3脚输出高电平，使Q3、Q4导通，RL6动作，RL3、RL4的绕组线圈得电，继电器动作，常闭触头断开，常开触头吸合，FuelCell2的电压通过RL4的常开触点接到输出端，向用户设备提供负载电流，燃料补充器通过RL3的常开触点启动向FuelCell1补充燃料的机构。
实施方式三只有直流一路电压输入的电路结构，可以只包括燃料电池而不包括独立充电机。这种形式的电路结构，也可以只采用一组燃料电池，其端电压向用户设备提供电能，电池自动补充燃料，并自动保持端电压在额定的范围内恒定，其电路原理图见图10。
燃料电池FuelCell的负极、电阻R23的一端、电解电容C18的负极接到一起，构成输出电压的负极GND，FuelCell的正极接C18的正极，就是输出电压Vo，燃料补充器的一端通过继电器RL7的一个常开触头，另一个常开触头接FueiCell的正极，燃料补充器的另一端通过R23接GND，三极管Q5和Q6接成射极跟随器的形式，R21、R22分别是它们的发射极电阻，R24是Q5的基极电阻，Q1的基极接信号SWITCH，Q6的基极接Q5的发射极，Q5的集电极接+5V，二极管D7和RL7的线圈绕组并联，D7的正极接Q6的集电极，其负极接+5V；光电偶合器件OPT3二极管部分的正极通过电阻R17接Vo，其负极通过电位器VR7接GND，OPT3三极管部分的发射极通过电阻R18接地，其集电极接+5V；集成电路NE555的4、8脚接+5V，3脚接Q5的基极，1脚接地，3脚通过电容C3接地，电阻R19和电位器VR9、电阻R20和电位器VR8分别串联，然后并联，并联后，电阻的那一头接OPT三极管部分的发射极，电位器的这一头接地，电阻和电位器的联结处分别接NE555的2、6脚。
继电器RL7的触点是常开的，当开机的时候，FuelCell1的电压直接接到输出端，向用户设备提供负载电流。因开机时FueiCell的电压处在正常范围之内，在OPT3的二极管中流过正常电流，使得到达U3的2、6脚的电压大于三分之二参考电压，于是U3-3脚输出低电平，Q5、Q6不导通，RL7不动作，FuelCell1继续供电。当FuelCell的端电压低于正常值的时候，流经OPT3二极管的电流减小，使得到达U3的2、6脚的电压低于三分之二参考电压，于是U3-3脚输出高电平，使Q5、Q6导通，RL7动作，燃料补充器通过RL7的常开触点启动向FuelCell补充燃料的机构。
实施方式四包括射频滤波器、整流器、Boost拓朴的开关电源、整流滤波器和蓄电池，Boost拓朴的开关电源作为功率因数校正器，插在整流器和整流滤波器之间，开关电源的控制部分采用芯片UC3854，其电路原理图见图16。
整流桥B1的1、2两脚接由射频滤波器来的交流输入，输入端接有保险F1，电容C4跨接在交流输入的两端，高频变压器T1的原边和二极管D8串联，T1的那一头接B1的正极，D8的负极这一头接电容C19的正极和电阻R25的一端，也就是输出电压Vo，电阻R27一端接B1的负极，一端接GND，电容C5跨接在B1的正负极之间，Q7的漏极接D8的正极，源极接地，栅极通过电阻R42接U4-16脚，二极管D12的负极也接U4-16脚，其正极接地，C19的负极和电阻R26的一端接地，R25和R26串联，中间联结处接二极管D9的正极，其负极接PWM控制芯片U4-11脚，U4-1脚接地，U4-2脚通过电阻R35接B1的负极，电阻R31和电容C13串联，再与电容C12并联，C13的那一头接地，R31的这一头接U4-2脚，R31和C13联结处接U4-9脚，电阻R30跨接在U4的6、9脚之间，电容C10和电阻R36串联以后，再和电容C11、二极管D11并联，二极管D11的负极接U4-3脚，其正极接U4-4脚，U4-5脚通过电阻R33接B1的负极，稳压二极管DZ1的负极接U4-5脚，其正极接地，U4-6脚通过电阻R41接B1的正极，电阻R28和电容C15并联后跨接在U4的7、11脚之间，U4-8脚通过电阻R39和电容C7接地，电阻R40和电容C8串联后跨接在B1的正极和地之间，电阻R29一头接U4-8脚，另一头接R40和C8的联接处，U4-10脚是启动端，12脚通过电阻R38接地，13脚通过电容C6接地，14脚通过电容C9接地；高频整流桥B2的交流输入端接T1的次级，B2的负极接地，其正极通过电阻R37接U4的15脚。
开关管Q7的电流Is被检测，所得信号经由R27送进U4-4脚进行电流比较，其参考电压是整流桥B1输出的半波脉动正弦波电压Vd；与此同时，输出电压Vo经过R25、R26分压后，经过D9送入U4-11脚进行电压比较，其参考电压是U4内部提供的稳定的直流电压。由于U4内部电压误差放大器、电流误差放大器以及乘法/除法器的共同作用，由U4-16脚通过电阻R42适时控制Q7的通断，在所述的系统中，有两种频率的电流，基准电流为50Hz的工频，而被控制调节的输入电流为500KHz左右的高频，即在每一个半波内，Q7通断5000次，就有5000个高频峰值电流流经T1原边电感，这些高频峰值电流的尖端所形成的包络，与电压Vd同步，并在保持输入端功率因数接近1的同时，也能使输出电压保持恒定。
UC3854是一块PWM控制芯片，其作用是适时控制Q7的导通和截止，每一次导通，只要Ids一超过输入交流电压波形的包络线，就立即截止，当下一个脉冲到来的时候，再重新导通，如此周而复始，在T1的原边电感中流过了与电压同步、同相、同形状的电流。在不接入APFC时，设滤波电容C19上的电压稳定在270V，当输入交流电压的瞬时值小于270V时，输入交流电流为零，只有当输入交流电压的瞬时值超过270V时，才开始有输入电流流过，这就使输入电流畸变成为一串串的尖脉冲(见图1)。接入了APFC以后，同样设C19上的电压稳定在270V，当输入交流电压的瞬时值小于270V时，T1原边电感上本来是不会有电流流过的，但由于Q7的导通，使得T1原边电感上流过了电流Ids，这也就是输入端的交流电流，一直跟踪输入交流电压的变化。这时从市电所获取的电能，以电场的形式存储在T1原边电感中，在输入交流电压瞬时值大于270V以前，Ids以折线的形式不断增加，与此同时，存储在T1原边电感上的电场能也不断增加。当输入交流电压的瞬时值超过270V时，输入电流开始向C19充电，存储在T1原边电感上的电场能开始释放，同时向C19充电。当输入交流电压的瞬时值小于270V时，与此前相同。这样，在电感中总是流动着电流Ids，即输入端的交流电流没有中断过，也就不会形成一串串尖脉冲，达到了输入电流与输入电压同步、同相、同形状(见图2)。
以上各个实施方式中使用的都是普通元器件，电阻、电容、电感、二极管、三极管、光电器件，NE555等，随处可见。实施方式四中的T1，用环形磁芯绕制，原边55匝，付边13匝，线径0.8mm，电感1mH。
在实施方式二和实施方式三中，只要电池选用得当，及时切换和补充燃料，提供给用户设备的是稳定而不间断的直流电压，对用户绝对没有谐波干扰，从输入到输出，完全没有功率损耗。这样的不间断电源，既无需不间断电源主机，又无需独立充电机，而且与交流电完全无关，THD为零而功率因数为1，对电网绝对没有任何影响。若不计蓄电池，整机成本、体积、重量、功耗均下降到零，说它们是绿色不间断电源，当之无愧。这类电源可在一些特殊场合找到应用
1．一些对供电质量有特别苛求要害部门，要求杜绝一切谐波干扰；
2．数据处理和传输需要绝对机密，不能容许诸如通过交流配电线等失密的可
能；
3．适应一些封闭环境，例如潜廷、飞机等；
4．在一些移动的装置上，例如移动机器人等。
实施方式四是本发明的标准电路拓朴，其功能函盖了无逆变器不间断电源和无功耗不间断电源。当对输入端交流电压不进行功率因数校正、且对输出端电压进行电压补偿时，就成为无逆变器不间断电源；当对输入端交流电压不进行功率因数校正、且对输出端电压不进行电压补偿时，就成为无功耗不间断电源；当对输入端交流电压进行功率因数校正时，对输出端电压也就用不着再进行电压补偿了，因为功率因数校正器本身就具有对输出电压的稳定作用，这也就是为什么绿色不间断电源同时具备无逆变器不间断电源和无功耗不间断电源的所有外部特征和优异性能的原因。
权利要求
1．一种高功率因数的无逆变器不间断电源，其特征在于包括具有交流和直流两路电压输入、只有直流一路电压输入的两种不同的电路结构。
2．根据权利要求1所述的电源，其特征在于具有交流和直流两路电压输入的电路结构，包括射频滤波器、整流器、功率因数校正器、整流滤波器和蓄电池。
3．根据权利要求1所述的电源，其特征在于只有直流一路电压输入的电路结构，包括两组蓄电池和一个独立充电机；独立充电机包括射频滤波器、整流器、整流滤波器，在整流器和整流滤波器之间可插入或不插入功率因数校正器。
4．根据权利要求1所述的电源，其特征在于只有直流一路电压输入的电路结构，只包括燃料电池；当采用两组燃料电池轮流切换使用时，一组向用户设备提供电能，另一组备用和补充燃料；当采用一组燃料电池时，这组电池在向用户设备提供电能的同时，自动在线补充燃料，并保持端电压在额定的范围内恒定。
5．根据权利要求1所述的电源，其特征在于无论具有几路电压输入的电路结构，其输出直流电压都直接接到用户设备的整流滤波器或者直流变换器上。
6．根据权利要求2所述的电源，其特征在于具有交流和直流两路电压输入的电路结构，包括射频滤波器、整流器、整流滤波器、蓄电池和无源滤波器，在整流器和整流滤波电容之间插入无源滤波器，或称无源功率因数校正器，即PFC，无源功率因数校正器可以是工频电感器等。
7．根据权利要求2所述的电源，其特征在于具有交流和直流两路电压输入的电路结构，包括射频滤波器、整流器、整流滤波器、蓄电池和有源滤波器，在整流器和整流滤波器之间插入了有源滤波器，或称有源功率因数校正器，即APFC；有源功率因数校正器是一个直流变换器，其电路拓朴是buck、Boost、Cuck等电路结构之一，或者是软开关-PWM变换器ZCS、ZVS、ZCT、ZVT等电路结构之一，再或者是未来新开发的各类新型开关电源之一。
8．根据权利要求2所述的电源，其特征在于包括射频滤波器、整流器、功率因数校正器、整流滤波器和蓄电池，蓄电池接在整流器的输出端，即功率因数校正器的输入端；也可以接在功率因数校正器的输出端，即整流滤波电路 的输入端；也可以接在整流滤波器的输出端。
9．根据权利要求3所述的电源，只有直流一路电压输入的电路结构，包括两组蓄电池和一个独立充电机，其特征在于蓄电池E1和蓄电池E2的负极、电阻R7的一端、电解电容C16的负极接到一起，构成输出电压的负极GND，E1接继电器RL1左边的两个触头，E2接继电器RL2左边的两个触头，E1通过RL1的常闭触头、E2通过RL2的常开触头接C16的正极，即输出电压Vo，E1通过RL1的常开触头、E2通过RL2的常闭触头接独立充电机的正极，独立充电机的负极接GND，RL1、RL2的绕组线圈并联，一头通过R7接地，另一头接继电器RL5的一个常开触头，另一个常开触头接二极管D1、D2的负极，D1的正极接E1的正极，D2的正极接E2的正极；三极管Q1和Q2接成射极跟随器的形式，电阻R5、R6分别是它们的发射极电阻，R8是Q1的基极电阻，Q1的基极接信号SWITCH，Q2的基极接Q1的发射极，Q1的集电极接+5V，二极管D3和RL3的线圈绕组并联，D3的正极接Q2的集电极，其负极接+5V；光电偶合器件OPT1二极管部分的正极通过电阻R1接Vo，其负极通过电位器VR1接GND，OPT1三极管部分的发射极通过电阻R2接地，其集电极接+5V；集成电路NE555的4、8脚接+5V，3脚接Q1的基极，1脚接地，3脚通过电容C1接地，电阻R3和电位器VR3、电阻R4和电位器VR2分别串联，然后并联，并联后，电阻的那一头接OPT三极管部分的发射极，电位器的这一头接地，电阻和电位器的联结处分别接NE555的2、6脚。
10．根据权利要求4所述的电源，只有直流一路电压输入的电路结构，采用两组燃料电池直接向用户设备提供电能，其特征在于燃料电池FuelCell1和燃料电池FuelCell2的负极、电阻R15的一端、电解电容C17的负极接到一起，构成输出电压的负极GND，FuelCell1的正极接继电器RL3原边的两个触头，
FuelCell2的正极接继电器RL4原边的两个触头，FuelCell1通过RL3的常闭触头、FuelCell2通过RL4的常开触头接C17的正极，即输出电压Vo，FuelCell1通过RL3的常开触头、FuelCell2通过RL4的常闭触头接燃料补充器的一端，燃料补充器的另一端接GND，RL3、RL4的线圈绕组并联，一头通过R15接地，另一头接接继电器RL6一个的常开触头，另一个常开触头接二极管D4、D5的负极，D4的正极接FuelCell1的正极，D5的正极接FuelCell2的正极；三极管Q3和Q4接成射极跟随器的形式，R13、R14分别是它们的发射极电阻，R16是Q3的基极电阻，Q3的基极接信号SWITCH，Q4的基极接Q3的发射极，Q3的集电极接+5V，二极管D6和RL6的线圈绕组并联，D6的正极接Q4的集电极，其负极接+5V；光电偶合器件OPT2二极管部分的正极通过电阻R9接Vo，其负极通过电位器VR4接GND，OPT2三极管部分的发射极通过电阻R10接地，其集电极接+5V；集成电路NE555的4、8脚接+5V，3脚接Q3的基极，1脚接地，3脚通过电容C2接地，电阻R11和电位器VR6、电阻R12和电位器VR5分别串联，然后并联，并联后，电阻的那一头接OPT三极管部分的发射极，电位器的这一头接地，电阻和电位器的联结处分别接NE555的2、6脚。
11．根据权利要求4所述的电源，只有直流一路电压输入的电路结构，采用一组燃料电池直接向用户设备提供电能，其特征在于燃料电池FuelCell的负极、电阻R23的一端、电解电容C18的负极接到一起，构成输出电压的负极GND，FuelCell的正极接C18的正极，就是输出电压Vo，燃料补充器的一端通过继电器RL7的一个常开触头，另一个常开触头接FueiCell的正极，燃料补充器的另一端通过R23接GND，三极管Q5和Q6接成射极跟随器的形式，R21、R22分别是它们的发射极电阻，R24是Q5的基极电阻，Q1的基极接信号SWITCH，Q6的基极接Q5的发射极，Q5的集电极接+5V，二极管D7和RL7的线圈绕组并联，D7的正极接Q6的集电极，其负极接+5V；光电偶合器件OPT3二极管部分的正极通过电阻R17接Vo，其负极通过电位器VR7接GND，OPT3三极管部分的发射极通过电阻R18接地，其集电极接+5V；集成电路NE555的4、8脚接+5V，3脚接Q5的基极，1脚接地，3脚通过电容C3接地，电阻R19和电位器VR9、电阻R20和电位器VR8分别串联，然后并联，并联后，电阻的那一头接OPT三极管部分的发射极，电位器的这一头接地，电阻和电位器的联结处分别接NE555的2、6脚。
12．根据权利要求7所述的电源，其特征在于包括射频滤波器、整流器、Boost拓朴的开关电源、整流滤波器和蓄电池，Boost拓朴的开关电源作为功率因数校正器，插在整流器和整流滤波器之间，开关电源的控制部分采用芯片UC3854；整流桥B1的1、2两脚接由射频滤波器来的交流输入，输入端接有保险F1，电容C4跨接在交流输入的两端，高频变压器T1的原边和二极管D8串联，T1的那一头接B1的正极，D8的负极这一头接电容C19的正极和电阻R25的一端，也就是输出电压Vo，电阻R27一端接B1的负极，一端接GND，电容C5跨接在B1的正负极之间，Q7的漏极接D8的正极，源极接地，栅极通过电阻R42接U4-16脚，二极管D12的负极也接U4-16脚，其正极接地，C19的负极和电阻R26的一端接地，R25和R26串联，中间联结处接二极管D9的正极，其负极接U4-11脚，U4-1脚接地，U4-2脚通过电阻R35接B1的负极，电阻R31和电容C13串联，再与电容C12并联，C13的一头接地，R31的一头接U4-2脚，R31和C13联结处接U4-9脚，电阻R30跨接在U4的6、9脚之间，电容C10和电阻R36串联以后，再和电容C11、二极管D11并联，二极管D11的负极接U4-3脚，其正极接U4-4脚，U4-5脚通过电阻R33接B1的负极，稳压二极管DZ1的负极接U4-5脚，其正极接地，U4-6脚通过电阻R41接B1的正极，电阻R28和电容C15并联后跨接在U4的7、11脚之间，U4-8脚通过电阻R39和电容C7接地，电阻R40和电容C8串联后跨接在B1的正极和地之间，电阻R29一头接U4-8脚，另一头接R40和C8的联接处，U4-10脚是启动端，12脚通过电阻R38接地，13脚通过电容C6接地，14脚通过电容C9接地；高频整流桥B2的交流输入端接T1的次级，B2的负极接地，其正极通过电阻R37接U4的15脚。
全文摘要
本发明是一种高功率因数的无逆变器不间断电源,包括射频滤波器、整流器、功率因数校正器、整流滤波器和蓄电池。整机总的谐波畸变THD可下降到5%以下,功率因数可提高到99%或接近1,大大提高电网的稳定性和电能的利用率;输入交流电压在80—264V的范围内波动,仍能稳定可靠地工作,更增加了信息系统处理、传送数据的安全性和可靠性;由于免除了逆变器,能成几倍、几十倍地减小成本、体积、重量和功耗。
文档编号H02M3/24GK1285641SQ0011606
公开日2001年2月28日 申请日期2000年10月8日 优先权日2000年10月8日
发明者郁百超 申请人:郁百超