[发明专利]交直流不间断电源

说明书

本发明是一种交直流不间断电源。

不间断电源有两种模式：传统模式不间断电源，有逆变器，输出交流电压；现代模式不间断电源，无逆变器，输出直流电压。无逆变器不间断电源(专利号：97241194)、无功耗不间断电源(专利号：00114301)、绿色不间断电源(专利号：00116067)和内置式不间断电源(专利号：00131233)等，都属现代模式不间断电源。

如果把不间断电源用其提供给用户设备的电压为特征进行分类的话，则传统模式不间断电源是交流不间断电源，而现代模式不间断电源是直流不间断电源。传统模式不间断电源太大太笨，生产、设计、运行、维护都十分困难。现代模式不间断电源具有与传统模式不间断电源完全相同的外部特征，而各项性能均大大超过。

与传统不间断电源相比，无逆变器不间断电源的成本、体积、重量、功耗均减少了90％；与无逆变器不间断电源相比，无功耗不间断电源的成本、体积、重量、功耗又减少了90％；与无功耗不间断电源相比，绿色不间断电源对电网的谐波污染从95.6％减少到3％以下，而功率因数从68％提高到99.9％以上；与绿色不间断电源相比，内置式不间断电源成本、体积、重量、功耗又减少了50％以上，并大大提高了系统运行的稳定性。

无论是传统模式不间断电源，还是现代模式不间断电源，都必须带有两路静态旁路开关，以便在不间断电源本身出现故障时，切换到交流市电供电，在故障排除后切换到不间断电源供电，如图1所示。

传统模式不间断电源或现代模式不间断电源在一路电压切断，另一路电压接入的瞬变过程中，两路电压差的瞬时值，会在接入旁路电路和逆变器电路之间产生环流。因为UPS什么时候坏，完全是随机的，切换时两路电压差的瞬时值可能达到交流电压瞬时值的两倍，单相时为600-800V，其波形关于X轴为对称，请参见图2。由于交流市电和不间断电源两者的内阻都很小，因此产生的环流极大，其破坏性也极大。为了避免这种灾难性的后果，传统不间断电源输出的交流电压必须时时刻刻与交流市电保持同频率，同相位，同幅度，其电路的复杂可想而知。旁路开关的切换有同步切换和非同步切换两种方式，典型的切换时间分别是10毫秒(两路静态开关)和0.2-0.8秒(一路静态开关)，在既无交流市电供电，又无逆变器供电的情况下，至少有10毫秒的时间，用户设备仅仅依靠接在滤波器后面的电解电容提供电能，这无疑对系统的稳定和安全构成了严重的威胁。

现代模式不间断电源，同样面临着上述相同的问题，请参见图3。图中，切换时两路电压瞬时值叠加后，同样有可能达到600-800V。除此之外，还面临着一个因直流供电而产生的独特问题：与微机形影不离的显示器，有一个消磁线圈，其控制电路的输入端直接与电源进线相联，直流进入微机，也就进入了消磁线圈，在直流电流的作用下，显示器的消磁作用和机理，完全被破坏，其颜色立刻变得斑驳陆离，其画面立刻变是面目全非。显示器的消磁问题，是现代模式不间断电源推广普及的障碍。难以解决的问题最后还是无法解决，只好采取一些变通的措施。

本发明的目的是为了解决上述两大难题，并进一步减少成本、体积、重量、功耗，进一步提高系统的稳定性和安全性，把不间断电源推向最后完美的境界。

本发明的目的是以下述方案实现的：有市电时，提供给用户设备的是交流电压，市电仃电时，提供给用户设备的是直流电压，也就是本发明的名称所表达的含义之所在：交直流不间断电源。说得直接一点就是：有市电时用静态开关把市电直接接到用户设备的输入端，同时对蓄电池进行充电；市电仃电时，用静态开关把蓄电池的直流电压接到用户设备的输入端。因为用的是静态开关，接入时间少于40微秒。一般情况下，输出到用户设备的是交流电，显示器的消磁电路工作正常。同时，交流、直流两路电源四根进线有两根是共用的，在切换的瞬变过程中，两路电压峰峰值不会超过其中一路的最大值(请参考图4)，完全避免了瞬变过程中出现的灾难性后果。因此，交直流不间断电源有以下特点：

1.解决了不间断电源普遍存在的交流旁路的问题。

2.解决了现代模式不间断电源应用中出现的显示器的消磁问题，即消除了

  现代模式不间断电源应用中的障碍。

3.除两个静态开关外，没有任何功率器件，除触发控制电路外，没有任何

  其他元器件，元器件的数目减至最少，系统的可靠性和运行的安全性大

  大提高，同时使其成本、体积、重量、功耗均为相同容量传统不不间断

  电源的千分之一，。

图1是不间断电源静态开关接入方框图，

图2是传统不间断电源切换过程中出现的瞬变电压。