不间断电源转换电路制造技术

不间断电源转换器电路(100，200，300，400)，包括受控开关元件(102)、滤波电容器(104)以及分裂DC电容器，该分裂DC电容器包括在DC链路中点(112)处分裂的正DC电容器(106)和负DC电容器(116)。受控开关元件(102)、滤波电容器(104)、正DC电容器(106)以及负DC电容器(116)在相应的第一侧上的DC链路中点(112)处与彼此连接。输入滤波电容器(104)的第二侧在AC点(114)处经由电感器元件(110)耦合到受控开关元件(102)的第二侧，受控开关元件的第二侧耦合到正DC电容器(106)和负DC电容器(116)的第二侧。受控开关元件(102)被配置为受控而使得来自AC点(114)经由电感器元件(110)的电流分别交替地流向正DC输出电容器(106)或负DC电容器(116)和DC链路中点，从而使输入滤波电容器(104)放电。容器(104)放电。容器(104)放电。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】不间断电源转换电路


[0001]本专利技术涉及不间断电源(UPS)转换器电路，UPS转换器电路中的控制电路、UPS转换器电路的用途以及UPS转换器电路的内部开关的用途。

技术介绍

[0002]双转换UPS的特征在于AC输入和输出滤波器，除了EMI滤波器电容之外，通常包括滤波电容器。放电布置被提供用来使电容器泄放电，在一些情况下由适用的安全标准被强制在一定时间内将电容电压降低到安全水平。这种要求允许电容器放电有相对大的时间常数。因此，典型的解决方案是无源放电，即以相对大的欧姆值的并联电阻来限制损耗。备选方案包括在正常运行期间断开放电元件以提高效率，仅在需要时插入放电元件。
[0003]整流器AC输入滤波器放电更关键。实际上，输入滤波器通常在电源断电时借助输入接触器断开，并且在电力恢复时重新接合。在微中断的情况下，输入接触器可以在打开之后立即重新闭合，在滤波电容器上带有相关残留电压。如果接触器以相对于滤波电容器残留电压恰好具有相反极性的电压相位角闭合，则电流浪涌被放大。在这种情况下，在重新闭合输入接触器之前，AC输入电容组的完全放电将电流浪涌抑制到已知水平。
[0004]随着转换器额定值的增加，滤波器电容增加，滤波器电容将与转换器额定功率成线性比例。同时，并联放电电阻器不必相应地按比例缩放，从而对于电容放电产生相对较大的时间常数。

技术实现思路

[0005]可能期望提高UPS额定值合规可靠性。
[0006]该问题由独立权利要求的主题解决。实施例由从属权利要求、以下描述和附图提供。<br/>[0007]所描述的实施例类似地涉及UPS转换器电路、UPS转换器电路中的控制电路、UPS转换器电路的用途、以及用于UPS转换器电路的内部开关的用途。协同效果可以由实施例的不同组合产生，尽管它们可能没有被详细描述。
[0008]技术术语按其常识使用。假如特定含义被传达给某些术语，则将在下文中在使用术语的上下文中给出术语的定义。
[0009]根据第一方面，提供了一种UPS(不间断电源)转换器电路，该UPS转换器电路包括：受控开关元件、滤波电容器、和分裂DC输出电容器，该分离DC输出电容器包括在DC链路中点处分离的正DC电容器和负DC电容器。受控开关元件、滤波电容器、以及正DC电容器和负DC电容器在相应的第一侧上的DC链路中点处彼此连接。滤波电容器的第二侧在AC点处经由电感器元件耦合到受控开关元件的第二侧，受控开关元件的第二侧耦合到正DC电容器和负DC电容器的第二侧。受控开关元件被配置为受控而使得电流从AC点经由电感器元件的电流分别交替地流向正极性情况下的正DC电容器或负极性情况下的负DC电容器和DC链路中点，从而使滤波电容器放电。
[0010]在典型的转换器中，受控开关元件也可以被指定为“内部开关”。术语“耦合”可以不必表示直接耦合，而是例如经由诸如二极管的导电元件耦合，其中二极管作为开关被操作，其至少在电容器放电阶段处于导电状态，这是本公开的主题。此外，应注意，滤波电容器经由电感器耦合到受控开关。
[0011]转换器可以是整流器或逆变器。转换器也可以是包括整流器和逆变器的双转换UPS，其中这里描述的设计、结构和配置可以应用于整流器和/或逆变器。转换器可以包括在整流器的输入处的接触器，其在断电时断开。转换器还可以包括在逆变器的输出处的接触器，其可以例如在负载转移到静态旁路通道时断开。在这种情况下，使逆变器滤波电容器放电产生用于随后的逆变器重启的已知状态。此外，滤波器快速放电的可能性有助于试运行阶段中的测试和调试，通过具有清楚和明确的条件来节省时间并提高结果的质量。
[0012]转换器可以是三电平单相或三相转换器。三相转换器包括三个支路，每相对应一个支路，它们在标称运行期间被控制相移。在本公开中，基本上仅描述了一个相或支路、以及仅两个电平，即包括正DC电容器的部分。在本公开的一些段落中，还描述了关于包括负DC电容器的对应部分的操作模式。如本领域技术人员所知，这两个部分的操作模式基本相同，具有不同的极性符号和相反的电流流动方向。本专利技术涉及两个部分，两个部分分别在断电发生或接触器断开的时间点根据滤波电容器处的电压极性而接合。关于包括正DC电容器的部分的描述对应于在AC振荡的周期期间滤波电容器的放电，其中滤波电容器被正充电，即AC点处的电压相对于中性点为正。相应地，当AC点处的电压相对于中性点为负时，包括负DC电容器的部分被接合。在这两种情况下，放电电流在开关闭合的那些开关周期中经由受控开关传导。
[0013]因此，该电路可以相应地应用于另外的支路，同时也相应地应用于包括负DC电容器的部分。在具有三相的最优选布置中，DC链路的中点也是三相AC滤波电容器的中点。因此，将AC点连接到中点允许使AC电容器进行放电。
[0014]在整流器的情况下，在标称运行时，DC电容器的中点与电感器之间的受控开关元件用于控制经由电感器从AC点进入的AC输入电流。在非标称运行中，例如在AC输入源断电时，受控开关元件用于使滤波电容器放电，该滤波电容器在整流器情况下可以是输入滤波电容器。也就是说，为了避免输入滤波电容器上的残留电压，如果接触器以相对于滤波电容器残留电压具有相反极性的电压相位角闭合，则该残留电压可能放大电流浪涌，开关被配置为使滤波电容器放电。闭合内部开关通过电流对电感器充电，一旦开关打开，电流通过二极管被推至DC电容器。这样，来自滤波电容器的电流被交替地引导通过开关到DC链路中点或到正(或负)DC电容器。在变换器被实现为逆变器的情况下，AC是流出，来自电感器并流向负载。这种情况下的滤波器可以是输出滤波器。除了电流的输入/输出方向之外，电路和开关以与整流器实现中相同的方式工作以使滤波电容器放电。
[0015]根据一个实施例，受控开关元件被配置为进一步受控的，使得从AC点分别到DC电容器或到DC链路中点的电流峰值低于转换器额定电流。优选地，控制开关元件被控制以使电流显著低于变换器额定电流。
[0016]根据实施例，受控开关元件被配置为接收PWM调制信号使滤波电容器放电。由于通常将脉冲宽度调制(PWM)电路集成在UPS电路中，用于控制受控开关元件，因此该PWM调制电路是容易获得的，并且也可以用于当前的放电目的。PWM电路可以接收输入信号，该输入信
号被转换为相应的PWM调制信号作为输出信号，该输出信号被提供给受控开关元件。因此，不需要额外的硬件来在转换器中实现该功能。
[0017]根据一个实施例，用于使滤波电容器放电的PWM调制信号是开环信号。因此，UPS电路不必通过额外的传感器、电压或电流测量电路、比较器或实现闭环所需的任何部件来扩展。
[0018]根据一个实施例，PWM调制信号基于斜坡输入信号。特别地，以预定的斜率提升内部开关的占空比是确保快速放电的有效方式，其中峰值电流包含在转换器额定电流的一部分中。虽然优选实施例使用斜坡，但是在其它实施例中，脉冲宽度可以遵循任何曲线或者甚至可以是固定的、预确定的占空比。其它输入信号也是可能的。例如，参考输入可以基于例如该电路的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种不间断电源转换器电路(100，200，300，400)，包括：受控开关元件(102)；滤波电容器(104)，以及分裂DC电容器，包括：在DC链路中点(112)处分裂的正DC电容器(106)和负DC电容器(116)；其中，所述受控开关元件(102)、所述滤波电容器(104)、所述正DC电容器(106)以及所述负DC电容器(116)在相应的第一侧上的所述DC链路中点(112)处彼此连接；并且其中，所述滤波电容器(104)的第二侧在AC点(114)处经由电感器元件(110)被耦合至所述受控开关元件(102)的第二侧，所述受控开关元件的所述第二侧被耦合至所述正DC电容器(106)和所述负DC电容器(116)的所述第二侧；以及其中，所述受控开关元件(102)被配置为受控而使得来自所述AC点(114)经由所述电感器元件(110)的电流分别交替地流向所述正DC输出电容器(106)和所述DC链路中点，从而使所述滤波电容器(104)放电。2.根据权利要求1所述的不间断电源转换器电路(100，200，300，400)，其中所述受控开关元件(102)被配置为受控而进一步使得从所述AC点(114)分别到所述DC输出电容器(106)或到所述DC链路中点的电流峰值低于转换器的额定电流。3.根据前述权利要求中任一项所述的不间断电源转换器电路(100，200，300，400)，其中所述受控开关元件(102)被配置为接收PWM调制信号，以使所述滤波电容器(104)放电。4.根据前述权利要求中任一项所述的不间断电源转换器电路(100，200，300，400)，其中用于使所述滤波电容器(104)放电的所述PWM调制信号是开环信号。5.根据前述权利要求中任一项所述的不间断电源转换器电路(100，200，300，400)，其中所述PWM调制信号基于斜坡输入信号。6.根据前述权利要求中任一项所述的不间断电源转换器电路(100，200，300，400)，其中控制信号是脉冲。7.根据权利要求1至3中任一项所述的不间断电源转换器电路(100，200，300，400)，其中所述PWM调制信号在闭...

【专利技术属性】
技术研发人员：洛伦佐，
申请(专利权)人：ABB瑞士股份有限公司，
类型：发明
国别省市：