减轻无变压器整流器UPS系统中AC输入电压浪涌影响的方法技术方案

公开了一种减轻AC输入电压中的浪涌对UPS的影响的方法。减轻了AC输入电压中的浪涌对UPS的影响。如果AC输入电压过压，则将使用DC总线目标电压作为DC总线电压操作整流器，除非整流器达到其电流限制。如果整流器达到其电流限制，则使DC总线目标电压增加预定量，其被用作当前DC总线目标电压，除非增加后的DC总线目标电压超过最大DC总线电压限制，在这种情况下，当前DC总线目标电压被设定为最大DC总线电压限制。然后使用当前DC总线目标电压操作整流器直至达到其电流限制或AC输入电压浪涌已经过去。如果整流器再次达到其电流限制，则重复以增加DC总线目标电压开始的上述步骤。

Method for mitigate the influence of AC input voltage surge in UPS system without transformer rectifier

A method to mitigate the effect of surge in AC input voltage on UPS is disclosed. The effect of surge in AC input voltage on UPS is reduced. If the AC input voltage is overvoltage, the DC bus target voltage will be used as the DC bus voltage operated rectifier unless the rectifier reaches its current limit. If the rectifier reaches its current limit, the DC bus target voltage is increased by a predetermined amount, which is used as the current DC bus target voltage unless the increased DC bus target voltage exceeds the maximum DC bus voltage limit, in which case the current DC bus target voltage is set to the maximum DC bus voltage limit. The current DC bus target voltage is then used to operate the rectifier until its current limit or AC input voltage surge has passed. If the rectifier reaches its current limit again, repeat the above steps to increase the DC bus target voltage.

【技术实现步骤摘要】
减轻无变压器整流器UPS系统中AC输入电压浪涌影响的方法相关申请的交叉引用本申请要求于2017年2月22日提交的美国专利申请第62/461,914号的权益。上述申请的全部公开内容通过引用并入本文。
本公开内容涉及减轻具有无变压器整流器的UPS系统中的AC输入电压浪涌的影响。
技术介绍
本部分提供与本公开内容有关的背景信息，该背景信息不一定是现有技术。一种常见类型的不间断电源(UPS)系统是双变换UPS系统，其具有将AC输入电力变换成DC电力的整流器，该DC电力经由DC总线提供给将DC电力变换回AC电力的逆变器。断路器耦接在AC电力输入和整流器的输入之间。AC电力输入耦接至AC电力的源，诸如来自公用电站的电力馈送。LC输入电路耦接在整流器的AC输入与断路器之间，并且熔断器通常耦接在整流器的AC输入与LC电路之间。在这方面，如果UPS系统是三相系统，则整流器具有三个AC输入，并且断路器具有三个极，并且相应的LC输入电路耦接在断路器的各个极与整流器的相应的一个AC输入之间。一种类型的双变换UPS系统不具有耦接在整流器的AC输入与AC电力输入之间的输入变压器，并且在本文中被称为无变压器整流器UPS系统。应当理解的是，这样的无变压器整流器UPS系统可以具有耦接在逆变器的输出与UPS系统的输出之间的变压器，或者不具有耦接在逆变器的输出与UPS系统的输出之间的变压器。图1是典型的现有技术3线无变压器双变换UPS系统100的基本框图，其中整流器和旁路开关所耦接至的电源是单独的电源。UPS系统100包括断路器101,103、共模扼流圈102、整流器输入电感器104、整流器输入电容器106、三相整流器108、DC总线110、三相逆变器112、逆变器输出电感器114、逆变器输出电容器116、电池(未示出)、旁路开关120以及控制模块122。DC总线110是分离式DC总线，其具有耦接至相应的整流器108的电力输出和逆变器112的电力输入的高轨道124、中点轨道126和低轨道128。整流器108的输入130通过熔断器133、整流器输入电感器104和共模扼流圈102耦接至AC电源132(诸如公用电站馈送)。电池140耦接至DC/DC转换器142的一侧的输入/输出，并且DC/DC转换器142的另一侧的输入/输出耦接至DC总线110的高轨道124和低轨道128。整流器输入电容器106耦接在共模扼流圈102和整流器输入电感器104之间的连接点与公共端134(其关于地浮置而不直接连接到地)之间。逆变器112的输出135通过逆变器输出电感器114通过过电流保护装置136(诸如熔断器)耦接至负载138。逆变器输出电容器116耦接在逆变器输出电感器114和过电流保护装置136之间的连接点与公共端134之间。控制模块122耦接至旁路开关120、整流器108和逆变器112。应当理解的是，AC电源132和断路器101不是UPS系统100的一部分，但通常是诸如来自公用电站的电力馈送和用于其的断路器。图2是更详细地示出UPS系统100的双变换部分的基本示意图。从图2可以看出，三个相(A、B和C)中的每一个包括各自的共模扼流圈102(表示为102A、102B、102C)、各自的整流器输入电感器104(表示为104A、104B、104C)、各自的整流器输入电容器106(表示为106A、106B、106C)、各自的整流器输入熔断器133(表示为133A、133B、133C)、各自的逆变器输出电感器114(表示为114A、114B、114C)、各自的逆变器输出电容器116(表示为116A、116B、116C)和过电流保护装置136(表示为136A、136B、136C)。三相整流器108的三相表示为108A、108B、108C，并且三相逆变器112的三相表示为112A、112B、112C。每个整流器相的各自的输入130(表示为130A、130B、130C)耦接至AC电源132的相应相(表示为132A、132B、132C)。由高轨道124、中点轨道126和低轨道128构成的DC总线110是三相的公共DC总线。在无变压器UPS系统中，整流器通常具有IGBT开关装置，并且电路拓扑因此将在其前端具有二极管，如图2所示。在图2中，整流器前端电路拓扑144是中性点钳位(NPC2)整流器拓扑。三相整流器108具有IGBT开关装置146。IGBT开关装置146连接成三组四个IGBT开关装置146，针对整流器108的三相108A、108B、108C中的每一个设置一组IGBT开关装置146。在无变压器整流器UPS系统中，当来自馈送UPS系统的公用电站的电力失去时，输入电路断路器保持闭合并且整流器断开。当来自公用电站的电力恢复或备用AC发电机运行时，在至整流器的AC输入电压中有时会出现大的浪涌。该浪涌通过整流器的反并联二极管(例如，IGBT开关装置146的反并联二极管)将UPS系统的DC总线上的DC电压泵送到比DC总线的正常DC电压高得多的电平，这可能会损坏UPS系统的连接至DC总线的其他部件。这个问题存在于具有中性点钳位拓扑(NPC1或NPC2拓扑)的无变压器整流器UPS系统的任意二极管前端整流器以及使用具有反并联二极管的其他类型开关装置的任意整流器中。
技术实现思路
本部分提供了对本公开内容的总体概述，而不是其全部范围或其所有特征的全面公开。无变压器整流器不间断电源系统包括具有相关联的DC总线目标电压的DC总线。根据本公开内容的一个方面，一种减轻当在断电之后对整流器的输入恢复AC电力时发生的AC输入电压浪涌对无变压器整流器不间断电源系统的整流器的影响的方法包括：利用控制器确定AC输入电压是否过压，并且如果AC输入电压不过压，则使整流器正常操作。如果AC输入过压：(i)利用控制器操作整流器以将DC总线电压调节成处于DC总线目标电压直到电压浪涌已经过去，除非控制器确定整流器已经达到整流器的电流限制；(ii)如果整流器已经达到整流器的电流限制，则利用控制器将DC总线目标电压增加预定量，然后利用控制器确定增加后的DC总线目标电压是否超过DC总线的最大电压限制，并且如果增加后的DC总线目标电压超过DC总线的最大电压限制，则利用控制器将DC总线目标电压设定为DC总线的最大电压限制，并且如果增加后的DC总线目标电压没有超过DC总线的最大电压限制，则将增加后的DC总线目标电压保留为DC总线目标电压；(iii)接下来操作整流器以将DC总线调节成处于DC总线目标电压达到预定的时间段；以及(iv)在预定的时间段之后，利用控制器检查AC电压输入是否仍然过压，并且如果AC输入电压仍然过压，则重复步骤(i)至(iv)，并且如果AC输入电压不再过压，则利用控制器控制整流器以将DC总线电压斜降至标称DC电压，然后使整流器正常操作。在一个方面，如果AC输入电压在AC电力首次恢复时为过压，则该方法还包括使控制器操作整流器以进行快速启动并且使不间断电源系统的DC/DC转换器处于充电模式。根据本文所提供的描述，其他适用领域将变得明显。本
技术实现思路
中的描述和具体示例仅意在用于说明的目的，而不意在限制本公开内容的范围。附图说明本文中所描述的附图用于仅所选实施方式而不是所有可能的实现方式的说明目的，并且不意在限制本公本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种减轻交流AC输入电压中的电压浪涌对无变压器整流器不间断电源系统的整流器的影响的方法，所述AC输入电压中的电压浪涌发生在断电之后对整流器的输入恢复AC电力时，其中，所述不间断电源具有直流DC总线和相关联的DC总线目标电压，所述方法包括：a.利用控制器确定所述AC输入电压是否过压，并且如果所述AC输入电压不过压，则使所述整流器正常操作；以及b.如果所述AC输入电压过压：i.利用所述控制器操作所述整流器以将所述DC总线调节成处于所述DC总线目标电压，直到所述电压浪涌已经过去，除非所述控制器确定所述整流器已经达到所述整流器的电流限制；ii.如果所述整流器达到所述整流器的所述电流限制，则利用所述控制器将所述DC总线目标电压增加预定量，然后利用所述控制器确定增加后的所述DC总线目标电压是否将超过所述DC总线的最大电压限制，并且如果增加了所述预定量后的所述DC总线目标电压将超过所述DC总线的所述最大电压限制，则利用所述控制器将所述DC总线目标电压设定为所述DC总线的所述最大电压限制，并且如果增加后的所述DC总线目标电压没有超过所述DC总线的所述最大电压限制，则将增加后的所述DC总线目标电压保留为所述DC总线目标电压；iii.接下来操作所述整流器以将所述DC总线调节成处于所述DC总线目标电压达到预定的时间段；以及iv.在所述预定的时间段之后，利用所述控制器检查所述AC电压输入是否仍然过压，并且如果所述AC输入电压仍然过压，则重复步骤(b)(i)至(iv)，并且如果所述AC输入电压不再过压，则利用所述控制器控制所述整流器以将所述DC总线电压斜降至标称DC电压，并且然后使所述整流器正常操作。...

【技术特征摘要】
2017.02.22 US 62/461,914;2018.01.26 US 15/880,9601.一种减轻交流AC输入电压中的电压浪涌对无变压器整流器不间断电源系统的整流器的影响的方法，所述AC输入电压中的电压浪涌发生在断电之后对整流器的输入恢复AC电力时，其中，所述不间断电源具有直流DC总线和相关联的DC总线目标电压，所述方法包括：a.利用控制器确定所述AC输入电压是否过压，并且如果所述AC输入电压不过压，则使所述整流器正常操作；以及b.如果所述AC输入电压过压：i.利用所述控制器操作所述整流器以将所述DC总线调节成处于所述DC总线目标电压，直到所述电压浪涌已经过去，除非所述控制器确定所述整流器已经达到所述整流器的电流限制；ii.如果所述整流器达到所述整流器的所述电流限制，则利用所述控制器将所述DC总线目标电压增加预定量，然后利用所述控制器确定增加后的所述DC总线目标电压是否将超...

【专利技术属性】
技术研发人员：布莱恩·P·希伯，陈羡，
申请(专利权)人：力博特公司，
类型：发明
国别省市：美国,US