用于操作不间断电源的系统和方法技术方案

提供了一种不间断电源(UPS)(104)和操作方法。UPS包括配置成从公用事业接收功率的变压器(114)。变压器包括初级绕组(128)，次级绕组(130，132，134，136，138，140，142)和第三绕组(174)。UPS还包括耦合至次级绕组的整流器(116)和耦合至整流器输出的逆变器(118)，其中在整流器与逆变器之间的连接限定DC链路(124)。逆变器配置成输出配置成提供给负载的第一调节电压。UPS进一步包括耦合至第三绕组并配置成输出与第一调节电压组合的第二调节电压的升压变换器(176)。

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
本专利技术的领域一般涉及不间断电源，并且更具体地说，涉及多模式中压不间断电源。不间断电源(UPS)被用于例如数据中心和医院的多种应用中，以在没有中断(包括AC干线供应电压中的停电或干扰期间)的情况给负载提供高质量的功率。通常，UPS被定额以从低压(如380V-480V)分配网接收AC电压并供应三相电压给负载。随着数据中心的大小增大，通过低压UPS为关键负载供电成为挑战，因为电流幅值显著增大，甚至达到低压开关装置的极限。在较高电压(如4.16kV或13.8kV)下处理功率使得由UPS和输出电缆处理的电流减小。然后电压降压在负载点处。因此，UPS中的中压变换(如4.16kV或13.8kV)相对于提高操作效率和降低电缆成本具有优势。
技术实现思路
一方面中，提供一种不间断电源(UPS)。该UPS包括配置成接收输入功率的变压器。该变压器包括初级绕组，次级绕组和第三绕组。该UPS还包括耦合至次级绕组的整流器和耦合至整流器的输出的逆变器，其中整流器和逆变器之间的连接限定DC链路。逆变器配置成输出第一调节电压。UPS进一步包括耦合至第三绕组并配置成输出第二调节电压的升压变换器，第二调节电压被添加至第一调节电压。另一方面中，提供一种操作功率系统的方法。该方法包括将UPS耦合在公用事业和负载之间。该UPS包括配置成接收输入功率的变压器，其中该变压器包括初级绕组，次级绕组和第三绕组。该方法还包括使用耦合至次级绕组的整流器来对输入功率进行整流以调节由整流器和逆变器之间的连接所限定的DC链路两端的DC链路电压。该方法进一步包括使用耦合至整流器输出的逆变器来生成第一调节电压，以及生成添加至第一调节电压的第二调节电压。通过使用耦合至第三绕组的升压变换器来生成第二调节电压。技术方案1：一种不间断电源(UPS)，包括：配置成接收输入功率的变压器，所述变压器包括初级绕组，次级绕组和第三绕组；耦合至所述次级绕组的整流器；耦合至所述整流器的输出的逆变器，其中所述整流器和所述逆变器之间的连接限定DC链路，所述逆变器配置成输出第一调节电压；以及耦合至所述第三绕组并且配置成输出添加至所述第一调节电压的第二调节电压的升压变换器。技术方案2：根据权利要求1所述的UPS，进一步包括电池和电池变换器，所述电池变换器电气耦合在所述电池和所述DC链路之间。技术方案3：根据权利要求2所述的UPS，其中所述电池变换器配置成当所述输入功率的输入电压处于预定范围之外时调节所述DC链路上的电压。技术方案4：根据权利要求2所述的UPS，进一步包括耦合至升压变换器DC链路和耦合至所述电池的双向降压-升压变换器，所述升压变换器DC链路由耦合在升压变换器整流器和升压变换器逆变器之间的导体限定，所述双向降压-升压变换器配置成：当所述输入功率的输入电压处于预定范围内时，对所述电池充电；以及当所述输入电压处于预定范围之外时，对所述电池放电以对所述升压变换器DC链路的DC链路电压进行调节。技术方案5：根据权利要求1所述的UPS，进一步包括配置成对所述逆变器和所述升压变换器应用控制方法的控制器。技术方案6：根据权利要求5所述的UPS，其中所述控制器配置成：不论输入线路条件，将来自所述升压变换器的负载电压贡献设定在恒定值；以及响应于干扰而切换所述逆变器以调节负载电压。技术方案7：根据权利要求5所述的UPS，其中所述控制器配置成：改变来自所述升压变换器的电压贡献，使得最大贡献发生在低压线路状况下而最小贡献发生在高压线路情况下；以及响应于干扰而切换所述逆变器以调节负载电压。技术方案8：根据权利要求5所述的UPS，其中所述控制器配置成：基于对负载功率和线路电压的估计使所述逆变器提供负载电压贡献；以及基于负载电流反馈调节所述升压变换器的输出电压。技术方案9：根据权利要求5所述的UPS，其中在轻载需求期间，所述控制器配置成当所述逆变器贡献全部功率给负载时将所述升压变换器放置在待机模式中。技术方案10：根据权利要求5所述的UPS，其中所述控制器配置成：控制所述逆变器以低频进行切换，从而导致大的电压阶跃；以及控制所述升压变换器提供用来提供正弦输出电压所需的校正电压。技术方案11：根据权利要求1所述的UPS，进一步包括旁路网络，当所述旁路网络被激活时，配置成旁路所述逆变器并将所述输入功率直接耦合至负载。技术方案12：一种操作功率系统的方法，所述方法包括：将不间断电源(UPS)耦合在功公用事业和负载之间，其中UPS包含配置成接收输入功率的变压器，所述变压器包含初级绕组，次级绕组和第三绕组；使用耦合至所述次级绕组的整流器对所述输入功率进行整流以调节跨由所述整流器和逆变器之间的连接限定的DC链路的DC链路电压；使用耦合至所述整流器的输出的所述逆变器来生成第一调节电压；以及生成添加至所述第一调节电压的第二调节电压，使用耦合至所述第三绕组的升压变换器来生成所述第二调节电压。技术方案13：根据权利要求12所述的方法，进一步包括当电压处于预定范围之外时使用电气耦合在电池和所述DC链路之间的电池变换器来调节由所述电池提供的DC链路上的电压。技术方案14：根据权利要求12所述的方法，进一步包括：当所述输入功率的输入电压处于预定范围之内时使用双向降压-升压变换器来对所述电池充电，其中所述双向降压-升压变换器耦合至升压变换器DC链路和所述电池，其中所述升压变换器DC链路由耦合在升压变换器整流器和升压变换器逆变器之间的导体限定；以及当所述输入电压处于预定范围之外时对所述电池放电以调节所述升压变换器DC链路的DC链路电压。技术方案15：根据权利要求12所述的方法，进一步包括：不论输入线路条件，将来自所述升压变换器的负载电压贡献设定在恒定值；以及响应于干扰而切换所述逆变器以调节所述负载电压。技术方案16：根据权利要求12所述的方法，进一步包括：改变来自所述升压变换器的电压贡献，使得最大贡献发生在低压线路条件下且最小贡献发生在高压线路条件下；以及响应于干扰而切换所述逆变器以调节所述负载电压。技术方案17：根据权利要求12所述的方法，进一步包括：基于对负载功率和线路电压的估计使所述逆变器提供负载电压贡献；以及基于负载电流反馈调节所述升压变换器的输出电压。技术方案18：根据权利要求12所述的方法，进一步包括：当所述逆变器贡献用来供应所述负载所需的全部功率时将所述升压变换器放置在待机模式中。技术方案19：根据权利要求12所述的方法，进一步包括：控制所述逆变器以低频进行切换，从而导致大的电压阶跃；以及控制所述升压变换器提供用来提供正弦输出电压所需的校正电压。技术方案20：根据权利要求12所述的方法，进一步包括：当发生所述整流器故障、所述逆变器故障、以及所述负载具有是所述负载侧上的熔丝断开的故障的至少一个时，旁路所述逆变器并将所接收到的输入电压直接耦合至所述负载。附图说明图1A是示范性功率系统的示意图的上部分。图1B是图1a所示的示范性功率系统的示意图的下部分。图2A是图1所示的示范性功率系统的简化框图的上部分。图2B是图1所示的示范性功率系统的简化框图的下部分。图3是操作图1所示的功率系统的示范性方法的流程图。具体实施方式提出不间断电源(UPS)系统和用于操作不间断电源的方法的示范性实施例。特别地，提出一种不间断电源(UPS)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种不间断电源(UPS)(104)，包括：变压器(114)，配置成接收输入功率，所述变压器包括初级绕组(128)，次级绕组(130，132，134，136，138，140，142)和第三绕组(174)；整流器(116)，耦合至所述次级绕组；逆变器(118)，耦合至所述整流器的输出，其中在所述整流器与所述逆变器之间的连接限定DC链路(124)，所述逆变器配置成输出第一调节电压；以及升压变换器(176)，耦合至所述第三绕组并配置成输出添加到所述第一调节电压的第二调节电压。

【技术特征摘要】
2015.09.16 US 14/8559301.一种不间断电源(UPS)(104)，包括：变压器(114)，配置成接收输入功率，所述变压器包括初级绕组(128)，次级绕组(130，132，134，136，138，140，142)和第三绕组(174)；整流器(116)，耦合至所述次级绕组；逆变器(118)，耦合至所述整流器的输出，其中在所述整流器与所述逆变器之间的连接限定DC链路(124)，所述逆变器配置成输出第一调节电压；以及升压变换器(176)，耦合至所述第三绕组并配置成输出添加到所述第一调节电压的第二调节电压。2.根据权利要求1所述的UPS(104)，进一步包括电池(126)和电池变换器(190，192，194)，所述电池变换器电气耦合在所述电池与所述DC链路(124)之间，其中所述电池变换器配置成当输入功率的输入电压处于预定范围之外时调节所述DC链路上的电压。3.根据权利要求2所述的UPS(104)，进一步包括耦合至升压变换器DC链路(182)和所述电池(126)的双向降压-升压变换器(188)，所述升压变换器DC链路由耦合在升压变换器整流器(180)与升压变压器逆变器(184)之间的导体限定，所述双向降压-升压变换器配置成：当所述输入功率的所述输入电压处于预定范围内时对所述电池充电；以及当所述输入电压处于所述预定范围外时对所述电池放电以调节所述升压变换器DC链路的DC链路电压。4.根据权利要求1所述的UPS(104)，进一步包括配置成将控制方法应用到所述逆变器(118)和所述升压变换器(176)中的控制器(202)。5.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：V·卡纳卡萨拜，S·科隆比，S·F·S·埃尔巴巴里，R·奈克，P·M·钦纳姆塞蒂，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US