[發明專利]用于UPS系統的雙升壓轉換器

有效

• 申請號: 201280046382.0
• 申請日: 2012-07-26
• 公開（公告）號: CN103828185A
• 公開（公告）日: 2014-05-28
• 發明（設計）人: 錢德拉塞卡蘭·加雅拉曼;因德拉·普拉卡什;D·克里基克
• 申請（專利權）人: 施耐德電氣IT公司
• 主分類號: H02J9/06
• 分類號: H02J9/06;H02M3/156
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 周靖;鄭霞

發明背景

1.發明領域

本發明的實施方式通常關于電力轉換，并且更具體地，關于在不間斷電源中產生源自輸入電壓的輸出電壓。

2.相關技術討論

不間斷電源（UPS）用于當主電源或輸電干線出現故障時，給電氣設備或負載提供備用電力。典型的負載包括計算機系統，但其他負載，例如加熱/制冷/通風系統、照明系統、網絡交換機和路由器、以及安全和數據中心管理系統也可以由UPS提供電力。為數據中心或工業用途而設計的UPS可以為負載提供1和20kVA之間的備用電力達數小時。

UPS單元通常包括當AC輸電干線電力不可使用時用作電源的一個或多個電池。電池提供的DC電力由電力轉換電路轉換為AC電力，然后其被提供給負載。將AC電力轉換為DC電力的電池充電器可以包括在UPS中以當AC輸電干線可以使用時給電池充電來保證當需要時備用電力將可以使用。UPS也可以包括用于自動管理UPS的運行和電力轉換功能的控制單元。

發明簡要綜述

根據一個實施方式，電力轉換器包含接收AC輸入電力的第一電力輸入端、接收備用電力的第二電力輸入端、被配置為提供正的DC輸出電壓的第一DC總線、被配置為提供負的DC輸出電壓的第二DC總線、以及可切換地耦合到第一電力輸入端和第二電力輸入端的電力轉換電路。電力轉換電路可運行以產生正的和負的DC輸出電壓，并且被配置為：在備用運行模式中，通過電力轉換電路的第一電流通路使用備用電力來產生負的DC輸出電壓，并且在傳輸線運行模式中，通過電力轉換電路的第二電流通路使用AC輸入電力來產生負的DC輸出電壓。第一電流通路包括耦合在第二電力輸入端和第二DC總線之間的第一二極管。第二電流通路旁路掉第一二極管且包括耦合在第一電力輸入端和第二DC總線之間的第二二極管。

在另一個實施方式中，第一二極管具有第一陰極和第一陽極，并且第二二極管具有第二陰極。電力轉換電路可以包括電感元件和具有閘刀、第一觸點和第二觸點的開關。開關的閘刀可以耦合到電感元件。第一觸點可以耦合到第一二極管的第一陰極，并且第二觸點可以耦合到第一二極管的第一陽極和第二二極管的第二陰極。開關可以被配置為當第一觸點閉合時形成第一電路的一部分且當第二觸點閉合時形成第二電路的一部分。在一個實施方式中，第一二極管的額定電壓可以約為600V，并且第二二極管的額定電壓可以約為600V。

在另一個實施方式中，第二二極管可以包括耦合到第二DC總線的第二陽極。

在另一個實施方式中，第二電力輸入端可以耦合到電池。

在另一個實施方式中，電池包括負接線端。電力轉換器可以包括被配置為可切換地將電感元件耦合到第一電力輸入端或電池的負接線端的連接電路。在另一個實施方式中，電感元件可以以串聯方式耦合在連接電路和第二二極管之間。在另一個實施方式中，第一二極管與第二二極管可以以并聯方式進行耦合。

在另一個實施方式中，電力轉換電路可以被配置為在第一配置和第二配置之間可切換。電力轉換電路的第一配置可以包括升壓轉換器電路，并且電力轉換電路的第二配置可以包括降升壓轉換器電路。

根據一個實施方式，向負載提供電力的方法包括檢測來自主電源的輸入電力的消失。響應于檢測到輸入電力的消失且在備用運行模式中，該方法包括通過第一電流通路使用備用電源來產生負的DC輸出電壓，第一電流通路包括耦合在備用電源和DC電力總線之間的第一二極管。該方法還包括檢測來自主電源的輸入電力的存在。響應于檢測到輸入電力的存在且在傳輸線運行模式中，該方法包括通過第二電流通路使用主電源產生負的DC輸出電壓，第二電流通路旁路掉第一二極管且包括耦合在主電源和DC電力總線之間的第二二極管。

在另一個實施方式中，該方法可以包含：在備用運行模式中，使用開關將第一二極管的第一陰極耦合到電感元件以構成第一電流通路的一部分。第一電流通路可以包括第一二極管、第二二極管和電感元件，這樣第一二極管以串聯的方式耦合在電感元件和第二二極管之間。

在另一個實施方式中，該方法還可以包括在傳輸線運行模式中，使用開關將第一二極管的第一陰極從電感元件解耦，并且使用開關將第二二極管的第二陰極耦合到電感元件以構成第二電流通路的一部分，第二電流通路旁路掉第一二極管且包括第二二極管和電感元件。