一种新型不间断交流电源的设计
2016-12-16上饶职业技术学院程立松帅江华
上饶职业技术学院 程立松 帅江华
一种新型不间断交流电源的设计
上饶职业技术学院 程立松 帅江华
为了解决缺电地区的家庭供电问题，采用光伏发电或光伏发电与市电相互补充对可充电电池进行充电的方式，大大缩短充电时间，从而提高了停电后的供电效果，采用正弦波输出，能更好地适应各种电器的供电。
光伏发电；交流电源；设计
1 引言
随着世界经济全球化的突飞猛进，人民对生活质量的要求日益增高，大家对电力的需求也不断加大，就非洲及我国边远山区、牧区，目前还严重缺电或无电力供应，但这些地区的光照充沛，很适用光伏发电，同时也顺应国家对低碳经济建设的要求。
目前已有的不间断电源，存在充电方式单一，不能实现电网和光伏并联充电的兼容，对充电效率、电池使用寿命均不利，而输出大部分采用方波，谐波份量大，对电器不利。
2 新型不间断电源工作原理
采用光伏与市电互补对可充电电池进行充电，电池充电和电源输出均采用单片机控制，工作原理框图如图1所示：
图1
单片机控制器：是对用电器供电切换，市电与光伏电池对可充电电池充电控制，DC/AC变换控制的中心部件，能实现输出纯正弦逆变、过压、欠压保护等功能。
可充电电池充电电路：采取市电和光伏电池并联对可充电电池充电，根据常用可充电电池的特征，一般采用恒流充电和浮充对可充电电池的寿命有利，充电时间控制在6—8小时能充分利用光伏电池，因此采用0.2C（C为可充电电池的容量）。
公式里，I总为可充电电池的充电总电流；
I光为光伏电池输出电流；
I市为市电充电电流。
光伏电池的输出电流与太阳照射强弱有关，以充分利用光伏电池为主，单片机控制市电充电器的输出电流以达到如下关系：
为了提高可充电电池的充电效率和电池寿命，防止可充电电池温升过高及产生电压记忆等不良现象发生，当恒流充电达到80%左右时，转入浮充方式。
市电充电电路采用开关电源，在单片机的控制下，其输出电流为I市=0—0.2C范围内可调，当I光=0.2C时，I市=0，当I光=0时，I市=0.2C。开关电源能适应输入电压AC：135—270V，以确保充电器能在电力欠缺地区的电网电压不稳定环境下正常工作。
DC-AC变换器：采用单片机控制SPWM信号控制的产生，同时利用输出变压器及滤波电容产生谐振以达到输出为50Hz正弦波交流电，功率因数能达到0.9以上，从而更适应各种电器的使用。
切换器：通过单片机对市电供电情况进行检测，当市电掉电或电网电压波动超过±10%范围时，自动切换到DC-AC变换器供电，切换时间小于20mS；当电网恢复正常时，能自动切换到市电供电方式。
产品配套：供电器（500W—5kW），光伏电池板，可充电电池（48V—96V）；500W—1kW的供电器选用48V可充电电池组和光伏电池板，1kW以上的选用96V可充电电池组和光伏电池板。可充电电池的容量根据均匀每次停电时间长短来确定，一般为100Ah—5000Ah，光伏电池板的选择要根据选定的可充电电池组电压和容量来计算确定：在光照强时，其输出电流能达到可充电电池组的容量的0.2为准，电压等级为可充电电池充电的最高电压：如48V可充电电池组能充电到56V，96V可充电电池组能充电到112V。
3 小结
综上述，本电源采用了以单片机控制为核心，从而达到电路简单，体积小，可靠性高，性能稳定等特点，特别是输出为正弦波，可充电电池使用寿命长，在国内电力不足及非洲等地，使用效果好，功率因数高，对感性、容性负载均能良好适应。
