一種新型不間斷交流電源的設計

上饒職業技術學院 程立松 帥江華

一種新型不間斷交流電源的設計

上饒職業技術學院 程立松 帥江華

為了解決缺電地區的家庭供電問題，采用光伏發電或光伏發電與市電相互補充對可充電電池進行充電的方式，大大縮短充電時間，從而提高了停電后的供電效果，采用正弦波輸出，能更好地適應各種電器的供電。

光伏發電；交流電源；設計

1　引言

隨著世界經濟全球化的突飛猛進，人民對生活質量的要求日益增高，大家對電力的需求也不斷加大，就非洲及我國邊遠山區、牧區，目前還嚴重缺電或無電力供應，但這些地區的光照充沛，很適用光伏發電，同時也順應國家對低碳經濟建設的要求。

目前已有的不間斷電源，存在充電方式單一，不能實現電網和光伏并聯充電的兼容，對充電效率、電池使用壽命均不利，而輸出大部分采用方波，諧波份量大，對電器不利。

2　新型不間斷電源工作原理

采用光伏與市電互補對可充電電池進行充電，電池充電和電源輸出均采用單片機控制，工作原理框圖如圖1所示：

圖1　

單片機控制器：是對用電器供電切換，市電與光伏電池對可充電電池充電控制，DC/AC變換控制的中心部件，能實現輸出純正弦逆變、過壓、欠壓保護等功能。

可充電電池充電電路：采取市電和光伏電池并聯對可充電電池充電，根據常用可充電電池的特征，一般采用恒流充電和浮充對可充電電池的壽命有利，充電時間控制在6—8小時能充分利用光伏電池，因此采用0.2C（C為可充電電池的容量）。

公式里，I總為可充電電池的充電總電流；

I光為光伏電池輸出電流；

I市為市電充電電流。

光伏電池的輸出電流與太陽照射強弱有關，以充分利用光伏電池為主，單片機控制市電充電器的輸出電流以達到如下關系：

為了提高可充電電池的充電效率和電池壽命，防止可充電電池溫升過高及產生電壓記憶等不良現象發生，當恒流充電達到80%左右時，轉入浮充方式。

市電充電電路采用開關電源，在單片機的控制下，其輸出電流為I市=0—0.2C范圍內可調，當I光=0.2C時，I市=0，當I光=0時，I市=0.2C。開關電源能適應輸入電壓AC：135—270V，以確保充電器能在電力欠缺地區的電網電壓不穩定環境下正常工作。

DC-AC變換器：采用單片機控制SPWM信號控制的產生，同時利用輸出變壓器及濾波電容產生諧振以達到輸出為50Hz正弦波交流電，功率因數能達到0.9以上，從而更適應各種電器的使用。

切換器：通過單片機對市電供電情況進行檢測，當市電掉電或電網電壓波動超過±10%范圍時，自動切換到DC-AC變換器供電，切換時間小于20mS；當電網恢復正常時，能自動切換到市電供電方式。

產品配套：供電器（500W—5kW），光伏電池板，可充電電池（48V—96V）；500W—1kW的供電器選用48V可充電電池組和光伏電池板，1kW以上的選用96V可充電電池組和光伏電池板。可充電電池的容量根據均勻每次停電時間長短來確定，一般為100Ah—5000Ah，光伏電池板的選擇要根據選定的可充電電池組電壓和容量來計算確定：在光照強時，其輸出電流能達到可充電電池組的容量的0.2為準，電壓等級為可充電電池充電的最高電壓：如48V可充電電池組能充電到56V，96V可充電電池組能充電到112V。

3　小結

綜上述，本電源采用了以單片機控制為核心，從而達到電路簡單，體積小，可靠性高，性能穩定等特點，特別是輸出為正弦波，可充電電池使用壽命長，在國內電力不足及非洲等地，使用效果好，功率因數高，對感性、容性負載均能良好適應。