不间断电源系统技术方案

本发明专利技术涉及一种不间断电源系统，所述不间断电源系统包括：至少一个AC输入端子（3）；AC输出端子（2）和DC输入端子（4）；至少一个不间断电源UPS装置（1，N），所述至少一个不间断电源UPS装置（1，N）包括DC链路（7）、在第一侧上连接到所述DC链路（7）以及在第二侧上连接到AC输出端子（2）的DC/AC转换器（9）以及在第一侧上连接到DC输入端子（4）以及在第二侧上连接到DC链路（7）的DC/DC转换器（11）；以及至少两个开关（8）和具有两个绕组（10）的至少一个耦合差模电感器（12），由此每个开关（8）与至少一个绕组（10）串联连接，从而形成串联连接（6），以及串联连接（6）在第一侧上连接到至少一个AC输入端子（3），以及在第二侧上连接到AC输出端子（2）。

【技术实现步骤摘要】
不间断电源系统
本专利技术涉及一种不间断电源系统，其包括：至少一个AC输入端子、AC输出端子和DC输入端子；至少一个不间断电源UPS，其包括DC链路、在第一侧上连接到DC链路以及在第二侧上连接到AC输出端子的DC/AC转换器、在第一侧上连接到DC输入端子以及在第二侧上连接到DC链路的DC/DC转换器。
技术介绍
电气安装中的电能质量事件是重要问题。电能质量事件包括从例如AC源的单相下降（sag）或故障一直涵盖到整个多相AC源的中断（outages）的AC源的任何类型的干扰。为了处理电能质量事件，不间断电源装置和不间断电源系统将不间断电源UPS提供给负载。典型的UPS系统和/或（respectively）UPS装置包括：AC/DC转换器，也称为整流器；以及输出DC/AC转换器，也称为逆变器。AC/DC转换器和DC/AC输出转换器通过具有正汇流条和负汇流条和/或导轨或简单链路的DC链路互连。DC链路通常具有中点参考、正参考以及负参考，它们通过串行提供的两个电容连接。整流器通常提供为半桥升压转换器，从而相对于内部和/或源参考（例如通常的源中性线（sourceNeutral））经由DC链路的正导轨和负导轨来保持调节分路。此外，AC/DC转换器在UPS的电源侧处连接到AC源，以及DC/AC输出转换器在UPS的负载侧处连接到负载，该负载通常是AC负载。更进一步，UPS包括附加的DC/DC转换器（也称为电池转换器）和DC源，由此DC/DC转换器将DC源连接到DC链路。DC源通常是电池，它经由DC/DC转换器从DC链路充电。这样的UPS系统中的每个UPS装置可以连接到个别电池，或者UPS系统中的UPS装置可以共享单个电池或多个电池。一个或多个电池可以是UPS装置或UPS系统的组成部分，或者它们可以被单独提供。在任何情况下，UPS装置或UPS系统的操作不会改变，因为这更是个限定问题。当今的UPS系统通常以模块化方法为特征，从而虑及对系统构建非常灵活和稳健的方法。这样（suchway），对于冗余和可维护性或整体可靠性两者，系统增长易于调节（accommodate）。由于转换器本质上是电流控制装置，因此负载共享通常完美地控制在某个精度上，该精度对于个别传动系统（即，并行操作的UPS装置）并不是个问题。对于UPS系统的旁路，这种分布式架构是有吸引力的备选方案，特别是对于其中大短路电流和允通（letthrough）能量具有基本重要性的大型系统，也是如此。然而，由于通常使用的半导体装置的性质，在特殊的硅控整流器SCR（也称为晶闸管）中，电流份额可能造成问题。因此，需要注意的是，这样的装置通常是自然地换向的，因此在诸如例如50/60Hz之类的线路周期（linecycle）内不能容易地操作为转换器。由于结构公差和材料特性，所述并行装置的电流份额取决于半导体之中的固有差异。影响电流份额的参数可以是例如“阈值电压”、“正向电压”、“正向斜率电阻”、“下降时间”、“正向恢复时间”、“温度系数”等等。例如，“正向电压”Vf和“阈值电压”Vt变化在装置之间的电流份额中起着相关作用，因为具有因较低Vf而引起的较大电流的装置将变得更热，因此由于其硅结构的负Vf系数而传导总电流的甚至更大的电流份额。半导体装置外部的UPS系统的物理结构中的其他差异可能进一步影响半导体之中的电流份额。那些差异可能是无源电流路径中的不平衡，装置之中的温度差异，装置之中的选通延迟和幅度差异，总导线阻抗不匹配等。分布式旁路通常用于UPS系统中的实际解决方案。旁路传动系统通常容纳在还容纳转换器的UPS装置中，由此每个UPS装置通常作为完整的UPS提供，该UPS由通常的AC-DC-AC转换器（即，整流器）来形成，其利用转换器和逆变器（如上所述）以及旁路来存储能量。然而，在这种方法的情况下，对于通过平衡的UPS系统构建例如利用模块之间的阻抗来补偿某个点，旁路模式下的电流份额是已知问题。UPS系统规模，即UPS装置的数量，增加了所述问题，以及具有以无法预测的方式变得更糟的趋势。备选方法是要将并行的旁路传动系统容纳在单独的组合件中，然而由于通过更紧凑的系统构建减少了总体布线，电流份额问题仍然存在，或者实际上可能变得更加严重。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是要针对UPS系统中的并行UPS装置之间的电流份额提供改进的解决方案。本专利技术的目的通过独立权利要求的特征解决。优选的实施例在从属权利要求中详述。因此，该目的通过一种不间断电源系统来解决，该不间断电源系统包括至少一个AC输入端子，AC输出端子和DC输入端子，至少一个不间断电源UPS装置，包括DC链路DC/AC转换器，其在第一侧上连接到DC链路，并且在第二侧上连接到AC输出端子，以及DC/DC转换器，其在第一侧上连接到DC输入端子，并且在第二侧上连接到DC链路，以及至少两个开关和具有两个绕组的至少一个耦合差模电感器（coupleddifferentialmodeinductor），由此每个开关与至少一个绕组串联连接，从而形成串联连接，以及所述串联连接在第一侧上连接到至少一个AC输入端子以及在第二侧上连接到AC输出端子。因此，本专利技术的关键点在于，通过开关与至少一个耦合差模电感器的至少一个绕组的串联连接来为UPS系统提供非常节省成本、可缩放和冗余的旁路结构。如此提供的旁路虑及在UPS系统中的并行UPS装置之间的电流份额，因此为分布式旁路架构提供稳健、被动控制、容错、尤其是固有的可靠和准确的电流份额，尤其是在与三个或更多个UPS装置相划分的情况下也是如此。串联连接因此通过由耦合差模电感器的磁耦合的绕组引起的电流不平衡来补偿并行UPS装置之间的可能的电流不平衡。因此，每个耦合差模电感器经由其两个绕组连接到两个不同的开关。UPS装置优选地包括DC链路（可选地包括AC/DC转换器）、DC/AC转换器和DC/DC转换器。UPS系统可能具有通常称为“电池”的存储能源，以在AC源异常状况的情况下维持DC链路，因此可以保持通过第二转换器组合件的负载支持而不会中断。电池通常通过DC/DC转换器连接到DC链路，以虑及电池由于耗尽或其他特性而发生电压变化。电池不限于普通的VRLA，它可以是任何实际的DC源，其包括燃料电池、光伏、风能或其他。多个DC/DC转换器可以连接到DC链路和并行运行以支持DC链路。为了最大简化，与电池的连接优选地是两根导线。电池和\或DC源与DC链路及其公共内部参考/中性线的连接可以采取若干形式，例如仅用于链接正极端和负极端或仅链接到链路和中性线中的一个。负载可以是AC负载、DC负载或其组合和/或多相负载。优选地，AC/DC转换器、DC/AC转换器和/或DC/DC转换器利用交织模式以脉冲宽度PWM调制或PWM相移来操作。PWM的优势在于要求较少的控制能力，而交织有利于优化例如滤波器纹波。优选地，提供多个DC/AC转换器和/或DC/DC转换器。AC/DC转换器、DC/AC转换器和/或DC/DC转换器优选地包括Si、SiC和/或GaN半导体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种不间断电源系统，包括/n至少一个AC输入端子（3）、AC输出端子（2）和DC输入端子（4），/n至少一个不间断电源UPS装置（1，N），包括/nDC链路（7），/nDC/AC转换器（9），所述DC/AC转换器（9）在第一侧上连接到所述DC链路（7）以及在第二侧上连接到所述AC输出端子（2），以及/nDC/DC转换器（11），所述DC/DC转换器（11）在第一侧上连接到所述DC输入端子（4）以及在第二侧上连接到所述DC链路（7），以及/n至少两个开关（8）和具有两个绕组（10）的至少一个耦合差模电感器（12），由此/n每个开关（8）与至少一个绕组（10）串联连接，从而形成串联连接（6），以及/n所述串联连接（6）在第一侧上连接到所述至少一个AC输入端子（3）以及在第二侧上连接到所述AC输出端子（2）。/n

【技术特征摘要】
20200226 EP 20159564.21.一种不间断电源系统，包括
至少一个AC输入端子（3）、AC输出端子（2）和DC输入端子（4），
至少一个不间断电源UPS装置（1，N），包括
DC链路（7），
DC/AC转换器（9），所述DC/AC转换器（9）在第一侧上连接到所述DC链路（7）以及在第二侧上连接到所述AC输出端子（2），以及
DC/DC转换器（11），所述DC/DC转换器（11）在第一侧上连接到所述DC输入端子（4）以及在第二侧上连接到所述DC链路（7），以及
至少两个开关（8）和具有两个绕组（10）的至少一个耦合差模电感器（12），由此
每个开关（8）与至少一个绕组（10）串联连接，从而形成串联连接（6），以及
所述串联连接（6）在第一侧上连接到所述至少一个AC输入端子（3）以及在第二侧上连接到所述AC输出端子（2）。


2.根据前述权利要求所述的不间断电源系统，由此，所述开关（8）包括晶闸管、GTO、IGBT、IGCT、FET，并联连接的一对反并联晶闸管（15）、接触器、继电器、开关、可插拔接触部和/或插头。


3.根据前述权利要求所述的不间断电源系统，由此，所述开关（8）被提供为受控电流换向的半导体模块（8）和/或包括与所述至少一个绕组（10）串联连接的保护装置（16）、受控断开装置（17）和/或测量装置（18）。


4.根据前述权利要求中的任一项所述的不间断电源系统，包括：至少N个开关（8）和至少N、N-1或N-2个耦合差模电感器（12），所述耦合差模电感器（12）各自具有两个绕组（10），其中N是整数并且≥2，由此至少两个不同的耦合差模电感器（12）的至少两个绕组（10）串联连接。


5.根据前述权利要求1至4中的任一项所述的不间...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·安东尼亚扎，G·布蒂，
申请(专利权)人：ABB瑞士股份有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH