不间断电源系统中的一种前端转换器，其包括：升压电路，其具有第一和第二输入端、以及正、负和中性输出节点，并且被配置为在正节点和中性节点之间提供正电容电压，以及在负节点和中性节点之间提供负电容电压；电感器，其被耦合到第一输入端；接收AC电力的第一AC和中性AC输入端；电池；第一器件，其选择性地将电感器耦合到第一AC输入端或者电池的正端口；以及第二器件，其选择性地将电池的负端口耦合到第二输入端；其中电感器在转换器的在线模式和转换器的电池模式之间是共享的，且在电池模式期间，电池通过电感器被耦合至第一输入端。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】AC到DC转换背景企业和个人比以前更加依赖于对于电子设备具有一致的电力供应。例如，如果企业从事通过因特网提供信息的业务，没有电力，企业不能够制造货物、或者不能够运转。没有电力，企业和个人可能完全没有能力进行重要活动，例如设计产品、制造货物、提供服务以及处理私人资产(例如，提交纳税申报以及付帐)。如果发生断电，不间断电源(UPS)常被用于提供后备电力。UPS常用于计算装置上，以防止在数据被保存前由于断电造成的数据丢失。用于计算装置的UPS还帮助防止因特网上信息提供者的服务的遗失，例如由服务器托管网页的遗失。在线UPS系统通常包含图I中所示出的用于UPS系统500的升压阶段功率因数校正(PFC)前端转换器502和反相阶段后端转换器504。到前端转换器输入端的是60/50HZAC电源506和电池DC电源508。UPS 500基于输入电压在两种操作模式下工作。当输入 AC电压对于升压转换器502在AC电源电压上操作在可接受范围内时，UPS 500以在线模式工作。在该模式下，前端升压转换器502从AC电源506得到输入电力，并将电压转换到两个DC电压，并将这些电压提供到两个DC总线510、512，其分别为正DC总线电压(+DC)和负DC总线电压(-DC)。当输入AC电压不可用或者不在可接受范围内时，UPS在电池模式下工作。在该模式下，前端升压转换器502从电池508得到DC输入电力，并生成正和负DC总线电压，并将这些电压传送到对应的总线510、512。UPS系统500中的中央控制系统(控制器、未示出)监测输入AC电压，并控制两个不同模式之间的变换。传统上，继电器被用于将前端升压转换器输入端从AC电源变换到DC电源，并且反过来也是一样的。最近的，硅酮受控整流器(SCR)被用于此目的。在DC总线510、512之间提供两个大容量电容器514、516。电容器514、516是前端转换器502的部件，但是出于阐述的目的将其在转换器502的外部示出。在UPS 500不同模式之间的变换期间，电容器514、516将能量通过逆变器504提供到负载，从而帮助确保对负载没有明显的电压降的情况下实现转换。逆变器504是DC-AC转换器，其从正和负DC总线电压得到输入，并在输出端生成AC电压。标准的在线UPS系统中的逆变器504包括两个由脉宽调制(PWM)控制器控制以提供期望的正弦波输出的降压转换器。参考图2，再参考附图说明图1，正降压转换器522在输出电压的正半周期期间将DC电压从+DC总线510转换到AC电压，并且负降压转换器524在输出电压的负半周期期间将DC电压从-DC总线512转换到AC电压。降压转换器522、524两者的输出被组合在一起，从而获得完整周期的AC电压。换言之，在输出(负载)电压的正半周期期间从+DC总线510提供负载电力，而在输出电压的负半周期期间从-DC总线512提供负载电力。在线UPS系统的功率因数校IH在在线UPS系统中有两个前端升压操作模式，在线模式和电池模式。在线樽式参考图3，再参考图1-2，在在线模式下，前端转换器502使用正升压转换器526和负升压转换器528。前端转换器502从AC电源506得到输入，并输出两个DC电压。当前端转换器工作在AC输入电压下的时候,前端转换器502工作为PFC转换器。在输入电压的正半周期期间，正升压转换器526将正半周期的AC输入电压转换为DC电压。该正输出被提供给+DC总线电容器514。在输入电压的负半周期期间，负升压转换器528将负半周期的AC输入电压转换为DC电压。该负输出被提供给-DC总线电容器516。即使前端转换器502使用两个转换器526、528来为两个DC总线510、512提供电力，一些组件(例如，电感器和电流互感器)可以被共享，所以这些组件可以是正和负升压转换器526、528两者共同的组件。图4-6示出了用于从AC电源实现PFC的三个电路550、560和570。电路550、560、570包含正转换器552、562、572和负转换器554、564、574。黑体的电路被用在正和负半周期两者。这些方法在文献中被充分地论述。对于所有的三个拓扑，组件的数量不同。拓扑(电路)的选择取决于若干因素，例如功率水平、控制结构等等。三个电路550、560、570中，电路550在较低功率水平上提供若干优势，例如高效率、低成本、简单的控制执行过程和较少的零件计数。 电池樽式参考图7，再参考图I，在电池模式操作下，前端转换器502从电池508得到输入电力来作为电压电源，并将电力传递到正和负总线510、512两者。电池508能够以不同的配置被连接，例如正非浮动、负非浮动、或者浮动。当电池的负端子被连接到中性线时，电池508提供正非浮动电压，而当电池的正端子被连接到中性线时，电池508提供负非浮动电压。在浮动配置中，电池两个端子均不连接到中性线。非浮动电池(电池的一个端子被连接到中性线)简化了电池电压感测，并且还简化了充电控制。在PFC中，电力转换实现技术在浮动和非浮动电池中是不同的。已知的实现方式是使用用于图7中所示出的非浮动电池系统的升压和升降压转换器，以及使用用于图9中所示出的浮动电池系统的双升压转换器。升压和升降压转换器如以上所讨论的，来自电池508的一个DC电压被用于获得具有不同极性的两个DC输出电压。升压转换器580被用于使电池电压升至与电池508极性相同的DC总线电压。升压转换器操作在上面的在线模式操作中论述过了。升降压转换器590可以被用于从电池508获得具有与电池508相反极性的DC电压。参考图8，升降压转换器590包括降压部分592和升压部分594。降压部分592包括开关596和电感器598，而升压部分594包括电感器598和二极管600。当开关596是ON(闭合)时，流过电感器598的电流增大并储存能量。当开关596是OFF (打开)时，电感器598中储存的能量被转移至电容器516。因此，当开关598是ON的时候，电流路径通过电池508、开关596、和电感器598，而当开关596是OFF的时候，电流路径通过电感器598、电容器516、和二极管600。对于电压在120VDC和240VDC之间、而输出总线电压为+400伏特的电池，开关596应该被额定为1200V，因为开关596切换电池电压加上+DC总线电压。同样的，二极管600应该被额定为1200V。总的前端转换器502使用两个转换器(升压580和升降压590)来将来自电池508的能量变换至正和负总线510、512。转换器580、590是独立的转换器，并且在电池操作期间不共享组件。因为两个转换器580、590是独立的且同时操作的，对于改进效率，在电池模式操作中，图4和5中所示出的单个电感器解决方案不可以被实施。 双升压转换器另一个从单个电池输出正和负电压两者的途径是通过使用浮动电池和图9中所示出的双升压转换器配置610。在该配置中，不同于升降压的途径，电池的两个端子均不连接到中性线。在美国专利号5，654，591中论述了双升压转换器的操作。三相应用先前的三相前端拓扑通常使用完全去耦的PFC，而由于较少的CT和较好地利用硅和磁，一些三相前端拓扑在较低功率水平使用部分去耦的PFC。例如，在美国专利号7，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】...
【专利技术属性】
技术研发人员：普拉萨德·比波伊纳，迈克尔·J·因杰米，
申请(专利权)人：美国能量变换公司，
类型：发明
国别省市：
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