[发明专利]一种具有功率因数校正功能的工频在线式不间断电源

说明书

技术领域

本发明涉及不间断电源，尤其涉及一种具有功率因数校正功能的工频在线式不间断电源。

背景技术

在线式不间断电源一般分为两种，工频在线式不间断电源和高频在线式不间断电源。工频不间断电源由于内部具有一个隔离变压器，此变压器在拓扑设计上是必不可少的，变压器是全桥逆变不可分割的一部分。而高频不间断电源一般采用半桥逆变电路设计，无输出隔离变压器，但是具有BOOST PFC校正电路。

传统工频不间断电源的基本结构如图1所示，包括整流器、蓄电池、充电器、逆变器、输出隔离变压器，其中整流器为可控硅整流，逆变器为IGBT逆变器。

新型高频不间断电源基本结构如图2所示，包括整流器、DC/DC倍压环节、蓄电池、充电器和逆变器，其中整流器为不控整流。

高频不间断电源相对于工频不间断电源而言，具有以下突出优点：重量轻、体积小、输入功率因数高、绿色环保；而工频不间断电源具有更好的过载能力、抗冲击能力等。

随着电力电子技术的不断发展，IGBT整流技术的应用越来越广泛，不间断电源的结构也发生了很大的变化。目前比较流行的大中型不间断电源结构由原来的老式结构（6脉整流或12脉整流）逐渐转向更为合理的IGBT整流新型结构。可控硅整流的最大缺点就是对电网的干扰问题，由于输入斩波产生的回溃污染，通常只能采用附加的输入功率因数补偿环节或滤波器，增加整流器的脉冲数。这样不但增加了购买不间断电源的费用，同时效果也不理想，无形中又增加了一个故障点。而新型的全IGBT整流可轻易地将功率因数提高到接近1，从根本上解决了对电网回溃干扰的问题。

但是，对于中小功率不间断电源而言，采用IGBT整流技术成本高昂，控制电路复杂、稳定性差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有功率因素校正功能的工频在线式不间断电源，该电源保留工频不间断电源优点的同时，解决了传统中小功率不间断电源输入功率因数低，谐波污染严重的问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种具有功率因数校正功能的工频在线式不间断电源，包括整流器、蓄电池、充电器和逆变器，还包括功率因数校正电路，所述整流器和蓄电池的输出端耦合到功率因数校正电路的输入端，所述充电器和逆变器的输入端耦合到功率因数校正电路的输出端。

其中，还包括DSP芯片，所述整流器、功率因数校正电路和逆变器通过DSP芯片控制。

其中，所述DSP芯片为高速DSP控制芯片。

其中，所述整流器包括第一整流可控硅SCR1、第二整流可控硅SCR2、第三整流可控硅SCR3、第四整流可控硅SCR4；市电输入L与第一整流可控硅SCR1的阳极、第四整流可控硅SCR4的阴极耦合在一起；市电输入N与第二整流可控硅SCR2的阳极、第三整流可控硅SCR3的阴极耦合在一起；第一整流可控硅SCR1的阴极、第二整流可控硅SCR2的阴极耦合在一起；第三整流可控硅SCR3的阳极、第四整流可控硅SCR4的阳极和蓄电池的负极耦合在一起。

其中，所述功率因数电路是一种单BOOST的架构，包括电感L、二极管D、第一控制开关二极管D1、第一绝缘栅双极性晶体管Q1、母线电容C1，电感L的输入端与第二整流可控硅SCR2的阴极耦合在一起，电感L的输出端、二极管D的阳极、第一控制开关二极管D1的阴极和第一绝缘栅双极性晶体管Q1的集电极耦合在一起；第一控制开关二极管D1的阳极、第一绝缘栅双极性晶体管Q1的发射极、母线电容C1的一端和蓄电池的负极耦合在一起，母线电容C1的另一端和二极管D的阴极耦合在一起。

其中，所述逆变器包括第二控制开关二极管D2、第二绝缘栅双极性晶体管Q2、第三控制开关二极管D3、第三绝缘栅双极性晶体管Q3、第四控制开关二极管D4、第四绝缘栅双极性晶体管Q4、第五控制开关二极管D5、第五绝缘栅双极性晶体管Q5；所述第二控制开关二极管D2的阴极、第二绝缘栅双极性晶体管Q2的集电极、第四控制开关二极管D4的阴极、第四绝缘栅双极性晶体管Q4的集电极和二极管D的阴极耦合在一起；所述第二控制开关二极管D2的阳极、第二绝缘栅双极性晶体管Q2的发射极、第三控制开关二极管D3的阴极、第三绝缘栅双极性晶体管Q3的集电极耦合在一起；所述第四控制开关二极管D4的阳极、第四绝缘栅双极性晶体管Q4的发射极、第五控制开关二极管D5的阴极、第五绝缘栅双极性晶体管Q5的集电极耦合在一起；所述第三控制开关二极管D3的阳极、第三绝缘栅双极性晶体管Q3的发射极、第五控制开关二极管D5的阳极、第五绝缘栅双极性晶体管Q5的发射极和蓄电池的负极耦合在一起。