[其他]计算机控制不停电电源

说明书

本实用新型属电源类，用于实现不停电电源。

目前，较低级的不停电电源，经逆变器输出的交流是方波，外电源断电时，转换时间长，需要100ms时间以上，不适合于作为计算机等要求不间断供电的重要和精密设备的不停电电源。在国际市场上，近几年已有输出失真度小的正弦波和转换快速的不停电电源设备，其对逆变器的调制，采用模拟和数字逻辑电路，例如美国专利4325112号所述的设备其设计、安装、调试等工作量大而且复杂，可靠性较低、成本高。

本实用新型的目的在于采用微机控制逆变器，使其设计简单，安装、调试方便；同时采用电容储能技术，这样能在无后备直流电源的情况下，当发生外电源突然断电时，立即转换，使设备能维持30ms以上的供电时间，满足计算机等精密设备的断电信息保护。

本实用新型的要点是：以专用的微机最小系统将逆变器所需的脉冲调制讯号，编制成为产生所需要的脉冲序列程序，存于只读存储器11中，由中央处理器10执行，通过接口8，送到驱动器6和7，调制逆变器，使逆变器输出失真小，频率适宜的正弦波。实际上，因为对逆变器的脉冲宽度调制是可编程的，所以对输出的波形和其他要求容易改变，从而满足了生产厂或用户的需要。例如，可编程为正弦脉冲调制、多脉冲调制，以及其他要求的调制等，其输出频率，可由事先编程决定并可实时改变，其稳定度，为微机时钟频率的稳定度。

本实用新型是为了在无后备电源的条件下，断电时维持30ms以上的供电时间。对于逆变器供直流电能的方式和电路上，采用了大容量电容维持一定的供电时间的方法是：在220V整流器1的输出端，接有容量大于滤波要求的电解储能电容2。在由220V市电供电时，其电容2的充电的电压，高于逆变器的工作电压约100V，此电容2储备的维持供电30ms以上的电能，断电时，通过由脉冲频率调制器13控制的驱动器4，向逆变器供电。

本实用新型的有关技术说明：

一、所附电路图中与本实用新型无关的设施未列入。例如，启动、保护等电路未注明。电路图见附图1。

二、用于控制逆变器的最小微机系统，由CPU10、ROM11、接口8组成。输出的正弦脉冲调制时间脉冲系列，按要求（例如每半周有10个正弦调制脉冲）编写计算脉冲系列的BASIC程序，送入计算机进行计算并打印出结果，用其结果编写实现脉冲时间系列的汇编程序，以及有关的启动和保护程序，将以上程序转为目的程序写入EPROM（可擦写只读存储器）作为微机最小系统的驻留程序，即控制逆变器的程序，程序流程框图见附图2。

三、大容量储能电容维持30ms以上时间的供电，其方法是由220V整流器1向储能电容2充电，以PFM方式（脉冲频率调制）向逆变器供电，因电容2上的电压高于逆变器工作电压100V左右，故可在断电时维持30ms以上供电时间。

有关电容2的数值计算如下：

设备额定输出    1000VA    效率85％

外电源最低有效值：（设外电源波动为±15％）

E_m＝220V×（1－0.15）＝187V

整流输出平均直流电压

E_d＝1.2E_m＝1.2×187＝224.4V

（当WCR_L＞15 R_i／R_L＜5％时E_d与E_m间的近似关系，其中W为220V电源频率，C＝C₀滤波电容，R_L为负载等效电阻，R_i为整流器内阻）

等效负载电阻

R_L＝E²_d／（P₀／n）＝224.4／（1000／0.85）＝42.8Ω

选取整流等效内阻

R_i＝1Ω（主要为整流管正向压降）

逆变器工作电压

E₀＝150V_－

当保持时间T_H要求为

T_H＝30ms

则：

取C₀＝2500μf

核标 WCR_L＝100π×2500×10^－6×42.8＝33.6（＞15）

满足 E_d＝1.2E_m条件

采用本实用新型，不仅电路简单，而且可靠性高、成本低。例如现在1KVA容量的不停电电原设备市场参考价为7000元，使用本实用新型生产的同容量不停电电源设备成本估算将低于1000元。