[發明專利]一種UPS電路

在審

• 申請號: 201410076489.0
• 申請日: 2014-03-04
• 公開（公告）號: CN104901410A
• 公開（公告）日: 2015-09-09
• 發明（設計）人: 徐忠勇;鄭大為;廖西征
• 申請（專利權）人: 伊頓公司
• 主分類號: H02J9/00
• 分類號: H02J9/00
• 代理公司: 北京泛華偉業知識產權代理有限公司 11280
• 代理人: 王勇;王博

技術領域

本發明涉及一種UPS電路，尤其涉及一種具有橋臂（phase?leg）的UPS電路。

背景技術

UPS（Uninterruptible?Power?System，不間斷電源）是一種含有儲能裝置的交流電源。主要利用電池等儲能裝置在停電時向負載提供不間斷的電力供應。當市電輸入正常時，UPS將市電穩壓后供應給負載使用，當市電中斷(事故停電)時,UPS立即利用儲能裝置的電能向負載繼續供應交流電，使負載維持正常工作并保護負載軟、硬件不受損壞。

為了實現電力的凈化功能，UPS常采用AC/DC/AC轉換的結構，以為負載提供純凈電力。其中AC/DC環節將交流市電轉化為平穩的直流母線BUS電壓，然后再提供能量給下一級的DC/AC環節。傳統AC/DC采用不控整流二極管或半控SCR實現，輸入功率因數較低，電流諧波較大，對電網污染較大；現代AC/DC采用主動型半導體器件，除平穩直流母線BUS電壓外，同時具有功率因數校正功能，可減少對電網的污染，確保綠色電網。DC/AC環節用于將AC/DC或電池能儲能裝置產生的直流母線BUS電壓轉化為純凈的正弦輸出電壓，確保負載的供電質量及不斷電需求。

圖1示出了一種具有單根相線L和中性線N的單相2線制的UPS電路，其從中可以看出該UPS電路中的AC/DC/AC轉換過程。如圖1所示，該單相2線制UPS電路具有用于整流的整流橋臂PL1和用于逆變的逆變橋臂PL2。門極驅動器G在PWM信號的作用下控制分別與其對應的整流橋臂PL1和逆變橋臂PL2。AC市電從輸入端T_in經由整流電感L_rec、整流橋臂PL1、逆變橋臂PL2以及逆變電感L_inv后，從輸出端T_out輸出到UPS的負載。

圖2示出了一種具有三根相線L1、L2、L3的3相3線制的UPS電路，具有三個整流橋臂PL1和三個逆變橋臂PL2，其分別受到各自對應的門極驅動器G的控制。圖3示出了一種具有三根相線L1、L2、L3和一根中性線N的3相4線制的UPS電路，其與圖2所示的3相3線制的UPS電路結構相類似，與其相比多了一根中性線N。

對于UPS來說，可靠性和效率是兩項最重要的性能指標。目前，為了實現較高的系統效率，普遍將逆變橋臂設置為多電平變換拓撲結構。多電平變換拓撲結構需要數量更多的半導體器件，然而半導體器件越多，可靠性就越差，因此降低了逆變橋臂的可靠性。然而逆變橋臂是UPS的市電模式和電池模式所共用的模塊，因此其可靠性的降低嚴重影響了UPS整機的可靠性。

發明內容

因此，本發明的目的在于克服上述現有技術的缺陷，提供一種UPS電路。

本發明提供一種UPS電路，包括：

用于整流的整流橋臂，用于將接收到的交流電轉化為直流電；

用于逆變的逆變橋臂，用于將所述整流橋臂輸出的直流電逆變為交流電；

故障檢測裝置，用于檢測所述逆變橋臂是否發生故障；

冗余逆變橋臂，其輸入端連接到所述整流橋臂的輸出端；

控制裝置，用于接收所述故障檢測裝置發出的信號，并用于在故障發生時使所述冗余逆變橋臂替換發生故障的逆變橋臂。

根據本發明提供的UPS電路，其中所述冗余逆變橋臂的結構與所述逆變橋臂的結構相同。

根據本發明提供的UPS電路，其中所述故障檢測裝置包括多個故障檢測模塊，每個故障檢測模塊用于檢測與其對應的逆變橋臂。

根據本發明提供的UPS電路，其中所述控制裝置中包括切換裝置，用于使所述冗余逆變橋臂連接到與發生故障的逆變橋臂對應的相線的輸出端，以替換所述發生故障的逆變橋臂。

根據本發明提供的UPS電路，其中切換裝置中包括一組或多組開關，當故障發生時，所述開關中的其中一組閉合以使所述冗余逆變橋臂連接到與發生故障的逆變橋臂對應的相線的輸出端，以替換所述發生故障的逆變橋臂

根據本發明提供的UPS電路，所述UPS電路為單相2線制、3相3線制或3相4線制。

根據本發明提供的單相2線制或3相4線制UPS電路，所述UPS電路具有中性線，當所述逆變橋臂中沒有故障發生時，所述冗余逆變橋臂連接到所述中性線上，用于對中性點注入零序分量。

根據本發明提供的單相2線制或3相4線制UPS電路，當所述逆變橋臂發生故障時，使所述冗余逆變橋臂從所述中性線斷開。