一种用于ＵＰＳ中的开关管控制方法技术

本发明专利技术公开了一种ＵＰＳ电池工作模式下的开关管控制方法，所述ＵＰＳ工作在电池模式下；所述ＵＰＳ包括以公知方式连接的电池、ＤＣ－ＤＣ变换电路、逆变电路和ＤＣ－ＤＣ控制器；所述ＤＣ－ＤＣ变换电路包括以公知方式连接的电感、第一开关管、第二开关管、第一二极管、第二二极管、第一充电电容和第二充电电容；所述控制方法通过控制开关管的驱动信号的切换，使两个开关管同时导通，且控制两个开关管同时导通的时间段小于电感饱和的时间段。通过本发明专利技术的控制方法，不仅能保证ＤＣ－ＤＣ变换电路的工作时序与逆变电路的工作时序吻合，而且由于开关管的驱动信号中不再有死区，电感电流不会出现断续，可以有效降低ＵＰＳ所应用到的系统中的噪音。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及UPS，特别是涉及一种用于UPS中的开关管控制方法。
技术介绍
不间断电源(Uninterruptible Power Supply，缩略为UPS) —般由主电路和控制 电路组成。主电路一般包括三部分，第一部分，将市电交流电压转换为直流电压的AC-DC变 换电路；第二部分，将直流电压转换成交流电压的DC-AC变换电路；第三部分，将电池直流 电压转换成所需直流电压的DC-DC变换电路。UPS工作在市电模式时，通过市电——第一部 分的AC-DC变换电路——第二部分的DC-AC变换电路，给负载提供能量；当UPS工作在电池 模式时，通过电池——第三部分DC-DC变换电路——第二部分DC-AC变换电路，为负载提供 不间断的能量。如图1所示，为UPS工作在电池模式下的结构示意图。电池的正极与DC-DC变换电 路正母线端连接，电池的负极与DC-DC变换电路负母线端连接；DC-DC变换电路的输出端与 逆变电路的输入端相连，逆变电路的输出端与负载相连。电池通过DC-DC变换电路、逆变电 路为负载供应能量。UPS的DC-DC变换电路包括电感L，第一开关管Q1、第二开关管Q2，第 一二极管D1、第二二极管D2，第一充电电容C1、第二充电电容C2，其连接关系如图2所示。 图中vdc表示电池。根据上述分析，当UPS工作在电池模式下，电池通过DC-DC变换电路、 逆变电路(DC-AC变换电路)为负载提供能量。为使UPS工作时能量能平稳过渡，一般需要 控制DC-DC变换电路的工作时序和逆变电路的工作时序相吻合，但是现有的控制方法中能 使两个电路工作时序吻合，但却存在另一个问题，即控制过程中DC-DC变换电路中电感L的 电流会出现断续，会造成俗称为电感的“啸叫”的噪音。随着UPS所带负载量的增大，噪声 也会增加，这样会造成UPS工作的系统的噪音过大。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是弥补上述现有技术的不足，提出一种用于UPS中 的开关管控制方法，能保证电感电流的连续，降低UPS工作的系统的噪音。本专利技术的技术问题通过以下的技术方案予以解决一种用于UPS中的开关管控制方法，所述UPS工作在电池模式下；所述UPS包括电 池、DC-DC变换电路、逆变电路和DC-DC控制器，所述电池的正极与所述DC-DC变换电路正 母线端耦合，所述电池的负极与所述DC-DC变换电路负母线端耦合；所述DC-DC变换电路的 输出端与所述逆变电路的输入端相连，所述逆变电路的输出端与负载相连；所述DC-DC变 换电路是包含第一开关管、第二开关管的变换电路；所述控制方法包括以下步骤1)产生第一驱动信号和第二驱动信号，1)检测所述逆变电路的工作状态，根据所述逆变电路的工作状态分别采取以下四 种情况中相应一种1-1)当所述逆变电路工作于工频正弦波的正半周时，利用第一驱动信号控制所述第一开关管，利用第二驱动信号控制所述第二开关管；所述第一驱动信号为频率在10kHz 以上的矩形脉冲波；所述第二驱动信号为直流信号；所述第一驱动信号的脉冲幅值和所 述第二驱动信号的幅值均大于所述第一开关管的导通电压和所述第二开关管的导通电 压；1-2)当所述逆变电路工作于工频正弦波的负半周时，利用所述第二驱动信号控制 所述第一开关管，利用所述第一驱动信号控制所述第二开关管；1-3)当所述逆变电路工作于工频正弦波的正半周变为负半周的交替时刻时，将控 制所述第一开关管的驱动信号从所述第一驱动信号转换为所述第二驱动信号，所述转换的 时刻称为第一响应时刻(tl)；将控制所述第二开关管的驱动信号从所述第二驱动信号转 换为所述第一驱动信号，所述转换的时刻称为第二响应时刻(t2)；所述第一开关管和所述 第二开关管同时导通的时间段小于所述第一驱动信号的脉冲周期内高电平的时间段；1-4)当所述逆变电路工作于工频正弦波的负半周变为正半周的交替时刻时，将控 制所述第一开关管的驱动信号从所述第二驱动信号转换为所述第一驱动信号，所述转换的 时刻称为第三响应时刻(t3)；将控制所述第二开关管的驱动信号从所述第一驱动信号转 换为所述第二驱动信号，所述转换的时刻称为第四响应时刻(t4)；所述第一开关管和所述 第二开关管同时导通的时间段小于所述第一驱动信号的脉冲周期内高电平的时间段。本专利技术的技术问题通过以下进一步的技术方案予以解决所述第一响应时刻位于所述第一驱动信号的脉冲周期内的低电平时间段，所述第 二响应时刻比所述第一响应时刻延迟第一间隔时间段，所述第一间隔时间段小于所述第一 驱动信号的脉冲周期内高电平的时间段。所述第一响应时刻位于所述第一驱动信号的脉冲周期内的高电平时间段，所述第 一响应时刻距离其所位于的脉冲周期内的高电平的开始时刻第二间隔时间段，所述第二响 应时刻比所述第一响应时刻延迟第三间隔时间段，第三间隔时间段与所述第二间隔时间段 的和小于所述第一驱动信号的脉冲周期内高电平的时间段。所述第三响应时刻位于所述第一驱动信号的脉冲周期内的低电平时间段，所述第 四响应时刻比所述第三响应时刻延迟第四间隔时间段，所述第四间隔时间段小于所述第一 驱动信号的脉冲周期内高电平的时间段。所述第三响应时刻位于所述第一驱动信号的脉冲周期内的高电平时间段，所述第 三响应时刻距离其所位于的脉冲周期内的高电平的开始时刻第五间隔时间段，所述第四响 应时刻比所述第三响应时刻延迟第六间隔时间段，所述第六间隔时间段与所述第五间隔时 间段的和小于所述第一驱动信号的脉冲周期内高电平的时间段。本专利技术的技术问题通过以下更进一步的技术方案予以解决所述UPS还包括UPS控制电路，所述UPS控制电路包括电压环和电流环；所述步骤 1-1)中第一驱动信号的脉冲宽度根据如下处理方式得到1)产生所述DC-DC变换电路的母线电压的设定值，测量得到所述DC-DC变换电路 的母线电压的反馈值和所述DC-DC变换电路的电感电流的反馈值；2)将所述DC-DC变换电路的母线电压的设定值输入电压环的第一输入端，将所述 DC-DC变换电路的母线电压的反馈值输入所述电压环的第二输入端，所述电压环输出第一 跟踪信号；3)将所述第一跟踪信号输入电流环的第一输入端，将所述DC-DC变换电路的电感 电流的反馈值输入所述电流环的第二输入端，所述电流环输出第二跟踪信号；所述第二跟 踪信号的值为所述第一驱动信号的脉冲宽度的取值。优选的技术方案中，所述UPS还包括UPS控制电路，所述UPS控制电路包括电压环、电流环和前馈控制 器；所述步骤1-1)中第一驱动信号的脉冲宽度根据如下处理方式得到1)产生所述DC-DC变换电路的母线电压的设定值，测量得到所述DC-DC变换电路 的母线电压的反馈值和所述DC-DC变换电路的电感电流的反馈值；2)将所述DC-DC变换电路的母线电压的设定值输入电压环的第一输入端，将所述 DC-DC变换电路的母线电压的反馈值输入所述电压环的第二输入端，所述电压环输出第一 跟踪信号；3)将所述第一跟踪信号输入电流环的第一输入端，将所述DC-DC变换电路的电感 电流的反馈值输入所述电流环的第二输入端，所述电流环输出第二跟踪信号；4)所述第二跟踪信号输入所述前馈控制器的第二输入端，所述前馈控制器的第 一输入端接收所述DC-DC变换电路的母线电压的设定值，所述前馈控制器输本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于ＵＰＳ中的开关管控制方法，所述ＵＰＳ工作在电池模式下；所述ＵＰＳ包括电池、ＤＣ－ＤＣ变换电路、逆变电路和ＤＣ－ＤＣ控制器，所述电池的正极与所述ＤＣ－ＤＣ变换电路正母线端耦合，所述电池的负极与所述ＤＣ－ＤＣ变换电路负母线端耦合；所述ＤＣ－ＤＣ变换电路的输出端与所述逆变电路的输入端相连，所述逆变电路的输出端与负载相连；所述ＤＣ－ＤＣ变换电路是包含第一开关管、第二开关管的变换电路；其特征在于：所述控制方法包括以下步骤：１）检测所述逆变电路的工作状态，根据所述逆变电路的工作状态分别采取以下四种情况中相应一种：１－１）当所述逆变电路工作于工频正弦波的正半周时，利用第一驱动信号控制所述第一开关管，利用第二驱动信号控制所述第二开关管；所述第一驱动信号为：频率在１０ｋＨｚ以上的矩形脉冲波；所述第二驱动信号为：直流信号；所述第一驱动信号的脉冲幅值和所述第二驱动信号的幅值均大于所述第一开关管的导通电压和所述第二开关管的导通电压；１－２）当所述逆变电路工作于工频正弦波的负半周时，利用所述第二驱动信号控制所述第一开关管，利用所述第一驱动信号控制所述第二开关管；１－３）当所述逆变电路工作于工频正弦波的正半周变为负半周的交替时刻时，将控制所述第一开关管的驱动信号从所述第一驱动信号转换为所述第二驱动信号，所述转换的时刻称为第一响应时刻（ｔ１）；将控制所述第二开关管的驱动信号从所述第二驱动信号转换为所述第一驱动信号，所述转换的时刻称为第二响应时刻（ｔ２）；所述第一开关管和所述第二开关管同时导通的时间段小于所述第一驱动信号的脉冲周期内高电平的时间段；１－４）当所述逆变电路工作于工频正弦波的负半周变为正半周的交替时刻时，将控制所述第一开关管的驱动信号从所述第二驱动信号转换为所述第一驱动信号，所述转换的时刻称为第三响应时刻（ｔ３）；将控制所述第二开关管的驱动信号从所述第一驱动信号转换为所述第二驱动信号，所述转换的时刻称为第四响应时刻（ｔ４）；所述第一开关管和所述第二开关管同时导通的时间段小于所述第一驱动信号的脉冲周期内高电平的时间段。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郭磊，
申请(专利权)人：艾默生网络能源有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]