专利名称：一种不间断电源的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一种不间断电源(Uninterruptible Power Supply,简称UPS)。
背景技术：
现有的在线(On-Line)双变换UPS均带有PFC校正功能，达到了较高的输入指标， 功率因数接近1，输入谐波电流小于5%。交流输入经整流二极管，Boost PFC校正电路，将 变换的输入电压稳定在较高的正负直流Bus电压上，然后半桥逆变电路将直流电压逆变出 需要的正弦电压输出。现有的UPS的不足之处是使用的半导体器件较多，相应的导通损失 较大；母线电容是串联使用(需要两个母线电路)，等效电容值只有一半；由于有正负Bus 电压，逆变的开关管上的电压应力是单边母线电压的2倍，使逆变开关管的成本很高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题就是为了克服以上的不足，提出了一种成本低的不间 断电源。 本发明的技术问题通过以下的技术方案予以解决 —种不间断电源，包括子单元，所述子单元包括用于切换市电或电池输入的切换 模块，所述子单元还包括第一可控开关、第二可控开关相连形成的第一桥臂，第三可控开 关、第四可控开关相连形成的第二桥臂，第五可控开关、第六可控开关相连形成的第三桥 臂，第一电感、母线电容和第二电感；所述第一桥臂、第二桥臂和第三桥臂分别跨接在所述 母线电容的两端，所述第一电感第一端与切换模块的输出耦合、第二端与第一桥臂的中点 耦合，所述第二桥臂的中点耦合至中线，所述第二电感第一端与第三桥臂的中点耦合、第二 端为子单元的输出。 所述切换模块包括第一开关和第二开关，所述第一开关第一端与市电输入耦合、 第二端与第一电感的第一端耦合，所述第二开关第一端与电池输入耦合、第二端与第一电 感第一端耦合。 所述不间断电源还包括电池，所述电池的第一端与第二开关第一端耦合、所述电 池的第二端耦合至中线。 所述子单元还包括第三电感，所述第二桥臂中点通过所述第三电感耦合至中线。
所述子单元还包括第一电容，所述第一电容第一端与所述第一电感第一端耦合、 第二端耦合至中线。 所述子单元还包括第二电容，所述第二电容第一端与所述第二电感第二端耦合、 第二端耦合至中线。 所述第一可控开关、第二可控开关、第三可控开关、第四可控开关、第五可控开关 和第六可控开关分别为金属氧化物半导体场效应管。 所述第一可控开关、第二可控开关、第三可控开关、第四可控开关、第五可控开关 和第六可控开关分别为绝缘栅双极型晶体管。
所述第一可控开关、第二可控开关、第三可控开关、第四可控开关、第五可控开关 和第六可控开关分别为功率晶体管或可关断晶闸管或MOS控制晶闸管或静电感应晶体管 或静电感应晶闸管或集成门极换流晶闸管。 所述子单元有三个，三个子单元的第一开关的第一端与市电的三相输入分别耦 合，三个子单元的第二开关的第一端互连，三个子单元的中线互连，三个子单元的输出为不 间断电源的三相输出。 所述子单元有至少两个，各个子单元的第一开关的第一端互连，各个子单元的第
二开关的第一端互连，各个子单元的中线互连，各个子单元的输出互连。 本发明与现有技术对比的有益效果是本发明的UPS只有单母线，母线电容在输
入的正负半周均可以得到能量的补充，母线电容的容量可以减小，成本可以降低。由于是单
母线，可控开关的电压应力只有单母线，同样的输出电压，开关器件的耐压可以降低，这样
可以选择耐压低的器件，性能更好，成本更低。
图1是本发明实施例1的电路结构示意图； 图2是本发明实施例2的电路结构示意图； 图3是本发明实施例3的电路结构示意图； 图4是本发明实施例4的电路结构示意图； 图5是本发明实施例5的电路结构示意图； 图6是本发明实施例6的电路结构示意图；。
具体实施例方式
下面通过具体的实施方式并结合附图对本发明做进一步详细说明。
实施例1 如图1所示，一种不间断电源，包括子单元，所述子单元包括用于切换市电或电池 输入的切换模块。所述子单元还包括第一可控开关Q1、第二可控开关Q2、第三可控开关Q3、 第四可控开关Q4、第五可控开关Q5、第六可控开关Q6、第一电感L1、母线电容DC1和第二电 感L2。 如图1所示，第一可控开关Ql 、第二可控开关Q2相连形成第一桥臂，第三可控开关 Q3、第四可控开关Q4相连形成第二桥臂，第二桥臂按照输出的频率进行低频切换。第五可 控开关Q5、第六可控开关Q6相连形成第三桥臂。所述第一桥臂、第二桥臂和第三桥臂分别 跨接在所述母线电容DC1的两端。所述第一电感L1第一端与切换模块的输出耦合、第二端 与第一桥臂的中点耦合，所述第二桥臂的中点耦合至中线N，所述第二电感L2第一端与第 三桥臂的中点耦合、第二端为子单元的输出。本实施例中，子单元的输出即为不间断电源的 输出。 如图1所示，所述切换模块包括第一开关Sl和第二开关S2，所述第一开关Sl第一 端与市电输入耦合、第二端与第一电感Ll的第一端耦合，所述第二开关S2第一端与电池输 入耦合、第二端与第一电感L1第一端耦合。当第一开关S1闭合、第二开关S2断开时，不间 断电源工作在市电输入模式；当第一开关Sl断开、第二开关S2闭合时，不间断电源工作在
4电池输入模式。 如图1所示，所述子单元还包括第二电容C2，所述第二电容C2第一端与所述第二 电感L2第二端耦合、第二端耦合至中线N。 如图1所示，所述第一可控开关Ql、第二可控开关Q2、第三可控开关Q3、第四可控 开关Q4、第五可控开关Q5和第六可控开关Q6分别为金属氧化物半导体场效应管(M0S管)。
如图1所示，本实施例中，所述第一开关S1为继电器，第二开关S2可以为可控硅。
如图1所示，所述不间断电源还可包括电池BATTERY,所述电池BATTERY的第一端 与第二开关S2第一端耦合、所述电池BATTERY的第二端耦合至中线N。在本实施例中电池 BATTERY正极与第二开关S2 (可控硅阳极)第一端相连、电池BATTERY负极与中线N相连， 第二开关S2(可控硅阴极)第二端接第一电感L1的第一端。 或者，所述不间断电源不包括电池，使用时外挂电池即可。而且电池BATTERY的 接法也可改变，即电池BATTERY负极与第二开关S2 (可控硅阴极)第一端相连、第二开关 S2(可控阳极)第二端接第一电感L1的第一端。此时，UPS仍能正常工作。
本实施例的工作原理分析如下 正半周的工作原理如下当市电输入为正半周时，假设输出也为正半周，由于第二 桥臂由第三桥臂控制，这样第二桥臂的第四可控开关Q4就在半周内一直闭合。输入电流 经第一开关Sl、第一电感Ll、闭合的第二可控开关Q2、第四可控开关Q4，中线N形成电流， 第一电感L1电流上升，第一电感L1储能，在电流上升到控制值后，第二可控开关Q2断开， 电流先经第一可控开关Ql (M0S管)的体二极管给母线电容DC1放电，第一可控开关Q1闭 合后，第一可控开关Ql接过流经体二极管的电流，给母线电容DC1放电，再经第四可控开关 Q4，中线N，返回到电源。 当输入为负半周时，假设此时输出也为负，则第三可控开关Q3将在负半周一直闭 合，电流经中线N、闭合的第三可控开关Q3、第一可控开关Ql、第一电感Ll、第一开关Sl返 回市电电源进行储能，在负向电流上升到控制值后，第一可控开关Ql断开，电流经第三可 控开关Q3、母线电容DC1、第二可控开关Q2 (M0S管)的体二极管给母线电容DC1放电，第二 可控开关Q2闭合后，第二可控开关Q2接过流经体二极管的电流，给母线电容DC1放电，经 第一电感L1、第一开关S1返回到电源。 从整个周期，可以看到均是MOS管导通取代了二极管的导通，减小了通态损耗，并 只有一个母线(Bus)电压，相比现有，开关的应力只有单边Bus电压，电感在正负半周均工 作，利用率较高。 同理可以看到逆变的控制正半周时，第四可控开关Q4在正半周内一直闭合，控 制第五可控开关Q5闭合时，母线电容DC1的能量经第五可控开关Q5、第二电感L2、第二电 容C2、中线N、第四可控开关Q4形成回路，第二电感L2中电流上升，当电流上升到控制电流 时，第五可控开关Q5关断，第二电感L2中电流经第六可控开关Q6 (M0S管)的体二极管、第 二电感L2、第二电容C2、中线N、第四可控开关Q4形成回路，第二电感L2中储能释放到第二 电容C2上，通过控制第五可控开关Q5闭合断开的时间，就可以控制C2上的输出电压。
负半周时，第三可控开关Q3在负半周内一直闭合，控制第六可控开关Q6闭合时， 母线电容DC1的能量经第三可控开关Q3、中线N、第二电容C2、第二电感L2、第六可控开关 Q6，形成回路，第二电感L2中负向电感电流上升，当电流上升到控制电流时，第六可控开关
5Q6关断，第二电感L2中电流经第五可控开关Q5 (M0S管)的体二极管、第三可控开关Q3、中 线N、第二电容C2、第二电感L2，形成回路，第二电感L2中储能释放到第二电容C2上，通过 控制第六可控开关Q6闭合断开的时间，就可以控制第二电容C2上的输出负向电压。
在电感电流流经体二极管时，同时闭合对应的MOS管，由MOS管的导通取代二极管 的导通，效率得以提升，同时由于只有一个Bus电压，电压应力小。在系统输入输出同相的 情况下，此时的中线电流是整流器输入电流和逆变器输出电流相减，中线电流较小，损耗很 小，特殊点上可能出现第二桥臂电流为零的情况，加之MOS管的通态损耗较小，所以可能出 现远高于先前电路的效率点。通过第一开关S1、第二开关S2来实现电池、市电输入的切换。 当市电掉电，第一开关S1断开，第二开关S2闭合，电池通过第一电感L1，第一桥臂(Q1、Q2) 和第二桥臂(Q3、Q4)共同作用实现电池的升压，将母线电容DC1上的电压稳定在规定范围。
实施例2 如图2所示，本实施例与实施例1的不同在于所述子单元还包括第一电容C1，所 述第一电容Cl第一端与所述第一电感Ll第一端耦合、第二端耦合至中线N。第一电容Cl 与第一电感Ll可以进行输入滤波，使UPS工作更稳定。
实施例3 如图3所示，本实施例与实施例2的不同在于所述子单元还包括第三电感Ln，所 述第二桥臂中点通过所述第三电感Ln耦合至中线N。本实施例可以降低UPS的输入输出的 親合。 实施例4 如图4所示，本实施例与实施例2的不同在于所述第一可控开关Q1、第二可控开 关Q2、第三可控开关Q3、第四可控开关Q4、第五可控开关Q5和第六可控开关Q6分别为绝 缘栅双极型晶体管(IGBT)。而且本实施例中的第一开关S1也可用两个可控硅反向并联实 现。本实施例的UPS可以实现很大功率。本实施例中的IGBT都封装有一个二极管。
实施例5 如图5所示，本实施例与实施例2的不同之处在于所述子单元有三个，三个子单 元的第一开关S1的第一端与市电的三相输入分别耦合，三个子单元的第二开关S2的第一 端互连，三个子单元的中线N互连，三个子单元的输出为不间断电源的三相输出。实际上， 本实施例是将3个实施例2中的电路进行组合，以得到三相UPS系统。本实施例的UPS还 可共享同一组电池，降低成本。本实施例可方便用户根据需要在输入输出间进行三相和单 相系统的改变，减少生产和销售中库存的品种。 同理，将3个实施例1、3、4的电路分别进行组合，也可得到三种三相UPS系统。组
合方式可参照图5。 实施例6 如图6所示，本实施例与实施例2的不同之处在于所述子单元有至少两个，各个 子单元的第一开关Sl的第一端互连，各个子单元的第二开关S2的第一端互连，各个子单元 的中线N互连，各个子单元的输出互连。 实际上，本实施例是3个实施例2中的电路进行直接并联，可以得到3倍的输出功 率。当然控制上需要对三个之间模块之间的环流进行控制。本实施例可方便用户根据需要 在输入输出间进行功率容量的增加，减少生产和销售中库存的品种。
同理，将2个以上实施例1、3、4的电路分别进行并联组合，也可得到其他种类的大 功率UPS系统。组合方式可参照图6。 本发明的UPS只有单母线(一个母线电容)，母线电容在输入的正负半周均可以 得到能量的补充，母线电容的容量可以减小，成本可以降低。由于是单母线，可控开关的电 压应力只有单母线，同样的输出电压，开关器件的耐压可以降低，这样可以选择耐压低的器 件，性能更好，成本更低。 本发明的UPS利用MOS管的通态损耗小的特点，消除了二极管的通态电压降，提高 了变换的效率。同时利用M0S管体二极管先进行自然换流，然后开启相应的M0S管，实现了 MOS管的零电压开通。本发明的UPS通过MOS管较小的通态压降来降低通态损失；通过降低 开关器件的电压应力可以选取特性更好，开关速度快，通态压降小的同时成本更低的器件。
本发明的UPS使用单组电池就可以产生输出需要的正负电压，电池以中线为参考
点，多个同样的电路模块进行并联时，可以共用同一个电池组。 本发明的UPS可以多个子单元进行互连，同时可以方便的采用三个模块或三的倍 数模块，通过并联电路进行错相控制，很方便的形成三相系统，并该系统可以根据客户的需 要及其方便的在输入输出间进行三相和单相系统的改变，不增加成本，便于减少生产和销 售中库存的品种。 本发明的UPS可以多个子单元进行直接并联，得到大输出功率的UPS，不增加成 本，便于减少生产和销售中库存的品种。 本发明的UPS可以提高变换的效率，降低对器件的要求，提升频率，达到提升性 能，减小体积，降低成本的目的。 以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定 本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在 不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，例如将本发明实施例中的 开关管换成其他的全控器件，例如大功率晶体管(GTR)和可关断晶闸管(GT0)、M0S控制晶 闸管(MCT)、静电感应晶体管(SIT)、静电感应晶闸管(SITH)、集成门极换流晶闸管(IGCT)， 都应当视为属于本发明的保护范围。
权利要求
一种不间断电源，包括子单元，所述子单元包括用于切换市电或电池输入的切换模块，其特征在于所述子单元还包括第一可控开关(Q1)、第二可控开关(Q2)相连形成的第一桥臂，第三可控开关(Q3)、第四可控开关(Q4)相连形成的第二桥臂，第五可控开关(Q5)、第六可控开关(Q6)相连形成的第三桥臂，第一电感(L1)，母线电容(DC1)和第二电感(L2)；所述第一桥臂、第二桥臂和第三桥臂分别跨接在所述母线电容(DC1)的两端，所述第一电感(L1)第一端与切换模块的输出耦合、第二端与第一桥臂的中点耦合，所述第二桥臂的中点耦合至中线(N)，所述第二电感(L2)第一端与第三桥臂的中点耦合、第二端为子单元的输出。
2. 根据权利要求1所述的不间断电源，其特征在于所述切换模块包括第一开关(Sl) 和第二开关(S2)，所述第一开关(Sl)第一端与市电输入耦合、第二端与第一电感(Ll)的 第一端耦合，所述第二开关(S2)第一端与电池输入耦合、第二端与第一电感(Ll)第一端耦合。
3. 根据权利要求2所述的不间断电源，其特征在于所述不间断电源还包括电池，所述电池的第一端与第二开关(S2)第一端耦合、所述电池的第二端耦合至中线(N)。
4. 根据权利要求2所述的不间断电源，其特征在于所述子单元还包括第一电容(Cl)， 所述第一电容(Cl)第一端与所述第一电感(Ll)第一端耦合、第二端耦合至中线(N)。
5. 根据权利要求2所述的不间断电源，其特征在于所述子单元还包括第三电感(Ln)， 所述第二桥臂中点通过所述第三电感(Ln)耦合至中线(N)。
6. 根据权利要求2所述的不间断电源，其特征在于所述子单元还包括第二电容(C2)， 所述第二电容(C2)第一端与所述第二电感(L2)第二端耦合、第二端耦合至中线(N)。
7. 根据权利要求2所述的不间断电源，其特征在于所述第一可控开关(Ql)、第二可 控开关(Q2)、第三可控开关(Q3)、第四可控开关(Q4)、第五可控开关(Q5)和第六可控开关 (Q6)分别为金属氧化物半导体场效应管。
8. 根据权利要求2所述的不间断电源，其特征在于所述第一可控开关(Ql)、第二可 控开关(Q2)、第三可控开关(Q3)、第四可控开关(Q4)、第五可控开关(Q5)和第六可控开关 (Q6)分别为绝缘栅双极型晶体管。
9. 根据权利要求2所述的不间断电源，其特征在于所述第一可控开关(Ql)、第二可 控开关(Q2)、第三可控开关(Q3)、第四可控开关(Q4)、第五可控开关(Q5)和第六可控开关 (Q6)分别为功率晶体管或可关断晶闸管或MOS控制晶闸管或静电感应晶体管或静电感应 晶闸管或集成门极换流晶闸管。
10. 根据权利要求2-8任一所述的不间断电源，其特征在于所述子单元有三个，三 个子单元的第一开关(Sl)的第一端与市电的三相输入分别耦合，三个子单元的第二开关 (S2)的第一端互连，三个子单元的中线(N)互连，三个子单元的输出为不间断电源的三相 输出。
11. 根据权利要求2-8任一所述的不间断电源，其特征在于所述子单元有至少两个， 各个子单元的第一开关(Sl)的第一端互连，各个子单元的第二开关(S2)的第一端互连，各 个子单元的中线(N)互连，各个子单元的输出互连。
全文摘要
本发明公开了一种不间断电源，包括子单元，子单元包括用于切换市电或电池输入的切换模块，子单元还包括第一可控开关、第二可控开关相连形成的第一桥臂，第三可控开关、第四可控开关相连形成的第二桥臂，第五可控开关、第六可控开关相连形成的第三桥臂，第一电感、母线电容和第二电感；第一桥臂、第二桥臂和第三桥臂分别跨接在母线电容的两端，第一电感第一端与切换模块的输出耦合、第二端与第一桥臂的中点耦合，第二桥臂的中点耦合至中线，第二电感第一端与第三桥臂的中点耦合、第二端为子单元的输出。本发明的UPS只有单母线，母线电容在输入的正负半周均可以得到能量的补充，母线电容的容量可减小、开关器件的耐压可降低、成本也可以降低。
文档编号H02J9/06GK101699699SQ20091010926
公开日2010年4月28日 申请日期2009年7月30日 优先权日2009年7月30日
发明者肖学礼 申请人:艾默生网络能源有限公司