一种列相供电的UPS模块及UPS系统技术方案

本发明专利技术公开了一种列相供电的UPS模块和UPS系统，该UPS模块包括依次连接的PFC整流单元和逆变单元，且PFC整流单元包括上桥臂和下桥臂，每个桥臂均包括储能电感，UPS模块还包括DC/DC变换单元，DC/DC变换单元包括BUCK-BOOST电路，在交流市电异常时，DC/DC变换单元通过PFC整流单元的上桥臂为正母线充电，且通过BUCK-BOOST电路和下桥臂中的储能电感为负母线充电。实施本发明专利技术的技术方案，在交流市电正常或异常时，PFC整流单元的上桥臂是共用的，这就使得多个列相供电的UPS模块共用电池组时，无需采用隔离升压变压器，节省了空间和成本，顺应了开关电源小型化的趋势，且减小了损耗。另外，DC/DC变换单元与PFC整流单元因为有耦合回路，利用部分PFC整流单元器件，节省了成本，提高了效率。

【技术实现步骤摘要】
一种列相供电的UPS模块及UPS系统
本专利技术涉及电力电子技术，尤其涉及一种列相供电的UPS模块及UPS系统。
技术介绍
UPS（UninterruptiblePowerSupply，不间断电源）广泛应用于电力、电信、金融、政府、制造等多个行业，它可以保障在停电之后继续工作一段时间，使用户不致因停电而影响工作或丢失数据，还可以消除市电上的电涌、瞬间高电压、瞬间低电压、电线噪声和频率偏移等“电源污染”。目前，在中小功率的UPS系统设计中，为了解决多个UPS模块并联时共用电池组的问题，如图1所示，第一相交流市电的输出端（LINE1）通过开关S1连接储能电感L1的第一端，第二相交流市电的输出端（LINE2）通过开关S2连接储能电感L2的第一端。在两列交流市电正常时，分别通过PFC整流单元100整流和逆变单元200逆变后输出给负载或为电池组充电。这种两相的交流输入使得该UPS模块构成了列相供电的UPS模块。但是，在传统的列相供电的UPS模块中，通过是将DC/DC变换单元300设计为隔离升压电路，例如采用图1中的隔离变压器T1进行升压后，直接输出至直流母线，然后经逆变单元200逆变后输出至负载。这种方案的好处是DC/DC变换单元300与PFC整流单元100完全隔离开来而没有耦合，提高系统的可靠性。但实际上，这种完全隔离方案从成本、空间和效率角度来讲都不是最优的选择，其主要缺点在于：1、DC/DC变换单元300采用传统的推挽电路，工作频率低，变压器T1的体积和损耗增大、效率低；2、DC/DC变换单元300与PFC整流单元100完全隔离，没有耦合回路，DC模式时无法利用PFC整流单元100，成本和效率无法做到最优；3、这种完全隔离的电路也导致变压器T1的数量和体积增加，既占用了空间又增加了成本，这也与开关电源的小型化趋势相违背。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述列相供电的UPS模块成本大、空间大，且工作效率低的缺陷，提供一种成本小、空间小且工作效率高的列相供电的UPS模块。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种列相供电的UPS模块，用于对电池组进行充放电，所述UPS模块包括依次连接的PFC整流单元和逆变单元，且所述PFC整流单元包括在交流市电正常时为正负母线进行充电的上桥臂和下桥臂，每个桥臂均包括储能电感，所述UPS模块还包括DC/DC变换单元，所述DC/DC变换单元包括BUCK-BOOST电路，在交流市电异常时，所述DC/DC变换单元通过所述PFC整流单元的上桥臂为正母线充电，且通过所述BUCK-BOOST电路和下桥臂中的储能电感为负母线充电。在本专利技术所述的列相供电的UPS模块中，所述DC/DC变换单元还包括第一开关，所述BUCK-BOOST电路包括第五开关管、第二开关和二极管D5，其中，第一开关的第一端连接电池组的正极，电池组的负极接中线，第一开关的第二端连接上桥臂的储能电感的第一端，第五开关管的第二端连接电池组的正极，第五开关管的第三端连接第二开关的第一端，第二开关的第二端连接下桥臂的储能电感的第一端，二极管D5的正极连接负母线，二极管D5的负极连接第五开关管的第三端。在本专利技术所述的列相供电的UPS模块中，所述DC/DC变换单元还包括第一开关，所述BUCK-BOOST电路包括反并联二极管的第五开关管、第二开关和二极管D5，其中，第一开关的第一端连接电池组的正极，电池组的负极接中线，第一开关的第二端连接上桥臂的储能电感的第一端，第五开关管的第二端连接电池组的正极，第五开关管的第三端连接第二开关的第一端，第二开关的第二端连接下桥臂的储能电感的第一端，二极管D5的正极连接负母线，二极管D5的负极连接第二开关的第二端。在本专利技术所述的列相供电的UPS模块中，所述DC/DC变换单元还包括第一开关，所述BUCK-BOOST电路包括反并联二极管的第五开关管、二极管D5和二极管D6，其中，第一开关的第一端连接电池组的正极，电池组的负极接中线，第一开关的第二端连接上桥臂的储能电感的第一端，第五开关管的第二端连接电池组的正极，第五开关管的第三端连接二极管D6的正极，二极管D6的负极连接下桥臂的储能电感的第一端，二极管D5的正极连接负母线，二极管D5的负极连接第五开关管的第三端。在本专利技术所述的列相供电的UPS模块中，所述DC/DC变换单元还包括第一开关，所述BUCK-BOOST电路包括反并联二极管的第五开关管、二极管D5和二极管D6，其中，第一开关的第一端连接电池组的正极，电池组的负极接中线，第一开关的第二端连接上桥臂的储能电感的第一端，第五开关管的第二端连接电池组的正极，第五开关管的第三端连接二极管D6的正极，二极管D6的负极连接下桥臂的储能电感的第一端，二极管D5的正极连接负母线，二极管D5的负极连接二极管D6的负极。在本专利技术所述的列相供电的UPS模块中，所述BUCK-BOOST电路还包括第三开关，第三开关的第一端连接第三开关管的第二端，第三开关的另一端连接第四开关管的第三端。在本专利技术所述的列相供电的UPS模块中，所述PFC整流单元的上桥臂还包括二极管D1、二极管D2、反并联二极管的第一开关管、反并联二极管的第二开关管、滤波电容C1，所述PFC整流单元的下桥臂还包括二极管D3、二极管D4、反并联二极管的第三开关管、反并联二极管的第四开关管、滤波电容C2；上桥臂的储能电感的第一端还连接第一相交流市电的输出端，上桥臂的储能电感的第二端分别连接二极管D1的正极和二极管D3的负极，下桥臂的储能电感的第一端连接第二相交流市电的输出端，下桥臂的储能电感的第二端分别连接二极管D2的正极和二极管D4的负极，二极管D1的负极和二极管D2的负极分别接正母线，二极管D3的正极和二极管D4的正极分别接负母线，滤波电容C1的正极接正母线，滤波电容C2的负极接负母线，滤波电容C1的负极和滤波电容C2的正极一并接中线，第一开关管的第二端连接二极管D1的正极，第二开关管的第二端连接中线，第一开关管的第三端和第二开关管的第三端相连，第三开关管的第二端连接二极管D4的负极，第四开关管的第二端连接中线，第三开关管的第三端和第四开关管的第三端相连。在本专利技术所述的列相供电的UPS模块中，所述逆变单元包括反并联二极管的第六开关管、反并联二极管的第七开关管、反并联二极管的第八开关管、反并联二极管的第九开关管、储能电感L4、储能电感L5、滤波电容C3、滤波电容C4，其中，第六开关管的第二端和第八开关管的第二端分别接正母线，第七开关管的第三端和第九开关管的第三端分别接负母线，第六开关管的第三端和第七开关管的第二端相连接，第八开关管的第三端和第九开关管的第二端相连接，储能电感L4的第一端连接第六开关管的第三端，储能电感L4的第二端为所述UPS模块的第一相交流输出端，储能电感L5的第一端连接第八开关管的第三端，储能电感L5的第二端为所述UPS模块的第二相交流输出端，滤波电容C3的第一端连接储能电感L4的第二端，滤波电容C4的第一端连接储能电感L5的第一端，滤波电容C3的第二端和滤波电容C4的第二端一并接中线。本专利技术还构造一种UPS系统，包括电池组及一个UPS模块或至少两个相并联的UPS模块，所述UPS模块为以上所述的列相供电的UPS模块本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种列相供电的UPS模块，用于对电池组进行充放电，所述UPS模块包括依次连接的PFC整流单元和逆变单元，且所述PFC整流单元包括在交流市电正常时为正负母线进行充电的上桥臂和下桥臂，每个桥臂均包括储能电感，其特征在于，所述UPS模块还包括DC/DC变换单元，所述DC/DC变换单元包括BUCK?BOOST电路，在交流市电异常时，所述DC/DC变换单元通过所述PFC整流单元的上桥臂为正母线充电，且通过所述BUCK?BOOST电路和下桥臂中的储能电感为负母线充电。

【技术特征摘要】
1.一种列相供电的UPS模块，用于通过PFC整流单元整流和逆变单元逆变后对电池组进行充放电，所述UPS模块包括依次连接的PFC整流单元和逆变单元，且所述PFC整流单元包括在交流市电正常时为正负母线进行充电的上桥臂和下桥臂，每个桥臂均包括储能电感，其特征在于，所述UPS模块还包括DC/DC变换单元，所述DC/DC变换单元包括BUCK-BOOST电路，在交流市电异常时，所述DC/DC变换单元通过所述PFC整流单元的上桥臂为正母线充电，且通过所述BUCK-BOOST电路和下桥臂中的储能电感为负母线充电；所述DC/DC变换单元还包括第一开关(S3)，所述BUCK-BOOST电路包括第五开关管、第二开关(S4)和二极管D5，其中，第一开关(S3)的第一端连接电池组的正极，电池组的负极接中线，第一开关(S3)的第二端连接上桥臂的储能电感的第一端，第五开关管的第二端连接电池组的正极，第五开关管的第三端连接第二开关(S4)的第一端，第二开关(S4)的第二端连接下桥臂的储能电感的第一端，二极管D5的正极连接负母线，二极管D5的负极连接第五开关管的第三端。2.一种列相供电的UPS模块，用于通过PFC整流单元整流和逆变单元逆变后对电池组进行充放电，所述UPS模块包括依次连接的PFC整流单元和逆变单元，且所述PFC整流单元包括在交流市电正常时为正负母线进行充电的上桥臂和下桥臂，每个桥臂均包括储能电感，其特征在于，所述UPS模块还包括DC/DC变换单元，所述DC/DC变换单元包括BUCK-BOOST电路，在交流市电异常时，所述DC/DC变换单元通过所述PFC整流单元的上桥臂为正母线充电，且通过所述BUCK-BOOST电路和下桥臂中的储能电感为负母线充电；所述DC/DC变换单元还包括第一开关(S3)，所述BUCK-BOOST电路包括反并联二极管的第五开关管、第二开关(S4)和二极管D5，其中，第一开关(S3)的第一端连接电池组的正极，电池组的负极接中线，第一开关(S3)的第二端连接上桥臂的储能电感的第一端，第五开关管的第二端连接电池组的正极，第五开关管的第三端连接第二开关(S4)的第一端，第二开关(S4)的第二端连接下桥臂的储能电感的第一端，二极管D5的正极连接负母线，二极管D5的负极连接第二开关(S4)的第二端。3.一种列相供电的UPS模块，用于通过PFC整流单元整流和逆变单元逆变后对电池组进行充放电，所述UPS模块包括依次连接的PFC整流单元和逆变单元，且所述PFC整流单元包括在交流市电正常时为正负母线进行充电的上桥臂和下桥臂，每个桥臂均包括储能电感，其特征在于，所述UPS模块还包括DC/DC变换单元，所述DC/DC变换单元包括BUCK-BOOST电路，在交流市电异常时，所述DC/DC变换单元通过所述PFC整流单元的上桥臂为正母线充电，且通过所述BUCK-BOOST电路和下桥臂中的储能电感为负母线充电；所述DC/DC变换单元还包括第一开关(S3)，所述BUCK-BOOST电路包括反并联二极管的第五开关管、二极管D5和二极管D6，其中，第一开关(S3)的第一端连接电池组的正极，电池组的负极接中线，第一开关(S3)的第二端连接上桥臂的储能电感的第一端，第五开关管的第二端连接电池组的正极，第五开关管的第三端连接二极管D6的正极，二极管D6的负极连接下桥臂的储能电感的第一端，二极管D5的正极连接负母线，二极管D5的负极连接第五开关管的第三端。4.一种列相供电的UPS模块，用于通过PFC整流单元整流和逆变单元逆变后对电池组进行充放电，所述UPS模块包括依次连接的PFC整流单元和逆变...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖学礼，陈宗辉，沈宝山，
申请(专利权)人：力博特公司，
类型：发明
国别省市：