DC链路总线平衡器制造技术

本公开涉及但不限于DC链路总线平衡器。根据一个方面，本发明专利技术的实施方式提供一种UPS，其包括：配置成从转换器接收DC功率的多个DC总线，多个DC总线包括配置成维持正DC电压电平的正DC总线、中点DC总线和配置成维持负DC电压电平的负DC总线；耦合到多个DC总线并配置成将来自多个DC总线的DC功率转换成输出AC功率的3电平逆变器；以及控制器，所述控制器配置成监测正和负DC电压电平、识别在正和负DC电压电平之间的不平衡并基于该不平衡来选择性地控制3电平逆变器以在2电平操作模式和3电平操作模式中操作以在正和负DC总线之间转移能量。

【技术实现步骤摘要】
DC链路总线平衡器专利技术背景1.专利
本专利技术总体上涉及用于控制不间断电源(UPS)的系统和方法。2.相关技术的讨论使用功率设备(例如不间断电源(UPS))来为敏感和/或关键负载(如计算机系统和其它数据处理系统)提供经调节的不间断功率是已知的。已知的不间断电源包括在线式UPS、离线式UPS、在线交互式UPS以及其它。在线式UPS提供经调节的AC功率以及在主AC功率源中断时提供备用AC功率。离线式UPS一般不提供输入AC功率的调节，但在主AC功率源中断时提供备用AC功率。在线交互式UPS类似于离线式UPS，因为它们在电力中断出现时切换到电池功率，但一般也包括用于调节由UPS提供的输出电压的多抽头变压器。概述本专利技术的至少一个方面针对不间断电源(UPS)系统，UPS系统包括配置成耦合到AC源并从AC源接收输入AC功率的输入端；配置成将输出AC功率提供到负载的输出端；耦合到输入端并配置成将输入功率转换成具有正DC电压电平和负DC电压电平的DC功率的转换器；耦合到转换器并配置成从转换器接收DC功率的多个DC总线，多个DC总线包括配置成维持正DC电压电平的正DC总线、中点DC总线和配置成维持负DC电压电平的负DC总线；耦合到多个DC总线并配置成将来自多个DC总线的DC功率转换成输出AC功率并将输出AC功率提供到输出端的3电平逆变器；以及配置成监测正DC电压电平和负DC电压电平、识别在正DC电压电平和负DC电压电平之间的不平衡并基于该不平衡来选择性地控制3电平逆变器以在2电平操作模式和3电平操作模式中操作以在正DC总线和负DC总线之间转移能量的控制器。在一个实施方式中，3电平逆变器基于NPC-2拓扑。根据一个实施方式，在选择性地控制3电平逆变器以在2电平操作模式和3电平操作模式中操作时，控制器还配置成在工频周期(linecycle)的正半周期期间在2电平操作模式中操作3电平逆变器以将能量从正DC总线转移到负DC总线。根据另一实施方式，在工频周期的正半周期期间在2电平操作模式中操作3电平逆变器以将能量从正DC总线转移到负DC总线时，控制器还配置成在正半周期的一部分期间在2电平操作模式中操作3电平逆变器。在一个实施方式中，在工频周期的正半周期期间在2电平操作模式中操作3电平逆变器以将能量从正DC总线转移到负DC总线时，控制器还配置成操作3电平逆变器以在正半周期期间在2电平操作模式和3电平操作模式之间交替。在另一实施方式中，在工频周期的正半周期期间在2电平操作模式中操作3电平逆变器以将能量从正DC总线转移到负DC总线时，控制器还配置成在整个正半周期期间在2电平操作模式中操作3电平逆变器。在一个实施方式中，在选择性地控制3电平逆变器以在2电平操作模式和3电平操作模式中操作时，控制器还配置成在在工频周期的负半周期期间在2电平操作模式中操作3电平逆变器以将能量从负DC总线转移到正DC总线。根据一个实施方式，3电平逆变器包括耦合在多个DC总线之间的多个开关，以及其中在选择性地控制3电平逆变器以在2电平操作模式和3电平操作模式中操作时，控制器还配置成控制多个开关在第一操作模式中操作以产生从正DC总线汲取能量并增加穿过输出端的电流的第一电流路径，在第二操作模式中操作以在中点DC总线和输出端之间产生第二电流路径，并在第三操作模式中操作以产生将能量输送到负DC总线110的第三电流路径。根据另一实施方式，多个开关包括耦合在正DC总线和输出端之间的第一开关、耦合在负DC总线和输出端之间的第二开关、耦合到中点DC总线的第三开关和耦合在第三开关和输出端之间的第四开关。在一个实施方式中，在第一操作模式中操作多个开关时，控制器还配置成控制第一开关闭合以经由第一开关将正DC总线耦合到输出端。在另一实施方式中，UPS系统还包括耦合在中点总线和正DC总线之间的第一电容器。在一个实施方式中，在第二操作模式中操作多个开关时，控制器还配置成控制第三开关和第四开关闭合以经由第三开关和第四开关将中点DC总线耦合到输出端。在另一实施方式中，在第三操作模式中操作多个开关时，控制器还配置成控制第二开关以经由第二开关将负DC总线耦合到输出端。在一个实施方式中，UPS系统还包括耦合在中点总线和负DC总线之间的第二电容器。根据一个实施方式，转换器还配置成从AC源接收3相输入AC功率并将3相输入AC功率转换成DC功率。在一个实施方式中，3电平逆变器还配置成将来自多个DC总线的DC功率转换成3相输出AC功率并向输出端提供3相AC功率。本专利技术的另一方面针对用于操作UPS的方法，所述UPS包括配置成耦合到电源的输入端、输出端、包括正DC总线、中点DC总线和负DC总线的多个DC总线、以及耦合到多个DC总线的3电平逆变器，该方法包括从电源接收输入功率，维持在正DC总线上的正DC电压电平，维持在负DC总线上的负DC电压电平，使用3电平逆变器将来自多个DC总线的DC功率转换成输出AC功率，将输出AC功率提供到输出端，监测正DC电压电平和负DC电压电平，识别在正DC电压电平和负DC电压电平之间的不平衡，以及基于该不平衡来选择性地控制3电平逆变器以在2电平操作模式和3电平操作模式中操作以在正DC总线和负DC总线之间转移能量。根据一个实施方式，选择性地控制3电平逆变器以在2电平操作模式和3电平操作模式中操作包括在工频周期的正半周期期间在2电平操作模式中操作3电平逆变器以将能量从正DC总线转移到负DC总线，以及在工频周期的负半周期期间在2电平操作模式中操作3电平逆变器以将能量从负DC总线转移到正DC总线。在另一实施方式中，UPS还包括耦合在DC总线之间的多个开关，以及其中在工频周期的正半周期期间在2电平操作模式中操作3电平逆变器以将能量从正DC总线转移到负DC总线包括在第一操作模式中操作多个开关以增加3电平逆变器的输出电流，在第二操作模式中操作多个开关以在中点DC总线中使电流自由流动(free-wheelcurrent)，以及在第三操作模式中操作多个开关以在负DC总线中使电流自由流动，将能量从正DC总线转移到负DC总线。本专利技术的至少一个方面针对不间断电源(UPS)系统，所述UPS系统包括配置成耦合到电源并从电源接收输入功率的输入端；配置成将输出AC功率提供到负载的输出端；耦合到输入端并配置成将输入功率转换成具有正DC电压电平和负DC电压电平的DC功率的转换器；耦合到转换器并配置成从转换器接收DC功率的多个DC总线，多个DC总线包括配置成维持正DC电压电平的正DC总线、中点DC总线和配置成维持负DC电压电平的负DC总线；以及用于将来自多个DC总线的DC功率转换成输出AC功率、用于将输出AC功率提供到输出端、以及用于使在正DC总线上的正DC电压电平与在负DC总线上的负DC电压电平平衡的装置。附图说明下面参考附图讨论至少一个实施方式的各种方面，附图并未旨在按比例绘制。附图被包括是为了提供对各种方面和实施方式的图示和进一步理解，且被合并在本说明书中并构成本说明书的一部分，但并不意欲作为本专利技术的限制性定义。在附图中，在各个附图中示出的每个相同或几乎相同的部件由相似的数字表示。为了清楚的目的，并非在每个附图中都标出了每个部件。在附图中：图1是根据本文所述的方面的在线式UPS的方框图；图2示出根据本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种不间断电源(UPS)系统，所述UPS系统包括：输入端，其配置成耦合到AC源并从所述AC源接收输入AC功率；输出端，其配置成将输出AC功率提供到负载；转换器，其耦合到所述输入端并配置成将所述输入功率转换成具有正DC电压电平和负DC电压电平的DC功率；多个DC总线，其耦合到所述转换器并配置成从所述转换器接收所述DC功率，所述多个DC总线包括配置成维持所述正DC电压电平的正DC总线、中点DC总线和配置成维持所述负DC电压电平的负DC总线；3电平逆变器，其耦合到所述多个DC总线并配置成将来自所述多个DC总线的所述DC功率转换成所述输出AC功率，并将所述输出AC功率提供到所述输出端；以及控制器，其配置成监测所述正DC电压电平和所述负DC电压电平，识别在所述正DC电压电平和所述负DC电压电平之间的不平衡，并基于所述不平衡来选择性地控制所述3电平逆变器以在2电平操作模式和3电平操作模式中操作，以在所述正DC总线和所述负DC总线之间转移能量。

【技术特征摘要】
2016.10.13 US 15/292,4611.一种不间断电源(UPS)系统，所述UPS系统包括：输入端，其配置成耦合到AC源并从所述AC源接收输入AC功率；输出端，其配置成将输出AC功率提供到负载；转换器，其耦合到所述输入端并配置成将所述输入功率转换成具有正DC电压电平和负DC电压电平的DC功率；多个DC总线，其耦合到所述转换器并配置成从所述转换器接收所述DC功率，所述多个DC总线包括配置成维持所述正DC电压电平的正DC总线、中点DC总线和配置成维持所述负DC电压电平的负DC总线；3电平逆变器，其耦合到所述多个DC总线并配置成将来自所述多个DC总线的所述DC功率转换成所述输出AC功率，并将所述输出AC功率提供到所述输出端；以及控制器，其配置成监测所述正DC电压电平和所述负DC电压电平，识别在所述正DC电压电平和所述负DC电压电平之间的不平衡，并基于所述不平衡来选择性地控制所述3电平逆变器以在2电平操作模式和3电平操作模式中操作，以在所述正DC总线和所述负DC总线之间转移能量。2.如权利要求1所述的UPS系统，其中，所述3电平逆变器基于NPC-2拓扑。3.如权利要求1所述的UPS系统，其中，在选择性地控制所述3电平逆变器以在所述2电平操作模式和所述3电平操作模式中操作时，所述控制器还配置成在工频周期的正半周期期间在所述2电平操作模式中操作所述3电平逆变器以将能量从所述正DC总线转移到所述负DC总线。4.如权利要求3所述的UPS系统，其中，在所述工频周期的所述正半周期期间，在所述2电平操作模式中操作所述3电平逆变器以将能量从所述正DC总线转移到所述负DC总线时，所述控制器还配置成在所述正半周期的一部分期间在所述2电平操作模式中操作所述3电平逆变器。5.如权利要求3所述的UPS系统，其中，在所述工频周期的所述正半周期期间，在所述2电平操作模式中操作所述3电平逆变器以将能量从所述正DC总线转移到所述负DC总线时，所述控制器还配置成操作所述3电平逆变器以在所述正半周期期间在所述2电平操作模式和所述3电平操作模式之间交替。6.如权利要求3所述的UPS系统，其中，在所述工频周期的所述正半周期期间在所述2电平操作模式中操作所述3电平逆变器以将能量从所述正DC总线转移到所述负DC总线时，所述控制器还配置成在整个正半周期期间在所述2电平操作模式中操作所述3电平逆变器。7.如权利要求3所述的UPS系统，其中，在选择性地控制所述3电平逆变器以在所述2电平操作模式和所述3电平操作模式中操作时，所述控制器还配置成在所述工频周期的负半周期期间在所述2电平操作模式中操作所述3电平逆变器以将能量从所述负DC总线转移到所述正DC总线。8.如权利要求1所述的UPS系统，其中，所述3电平逆变器包括耦合在所述多个DC总线之间的多个开关，以及其中，在选择性地控制所述3电平逆变器以在所述2电平操作模式和所述3电平操作模式中操作时，所述控制器还配置成控制所述多个开关：在第一操作模式中操作以产生从所述正DC总线汲取能量并增加穿过所述输出端的电流的第一电流路径；在第二操作模式中操作以在所述中点DC总线和所述输出端之间产生第二电流路径；以及在第三操作模式中操作以产生将能量输送到所述负DC总线110的第三电流路径。9.如权利要求8所述的UPS系统，其中，所述多个开关包括：第一开关，其耦合在所述正DC总线和所述输出端之间；第二开关，其耦合在所述负DC总线和所述输出端之间；第三开关，其耦合到中点DC总线；以及第四开关，其耦合在所述第三开关和所述输出端之间。10.如权利要求9所述的UPS系统，其中，在所述第一操作模式中操作所述多...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔纳斯·松斯比·莫里德森，
申请(专利权)人：施耐德电气IT公司，
类型：发明
国别省市：美国,US