專利名稱：不間斷電源設備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及不間斷電源設備，尤其涉及包括PWM(脈沖寬度調(diào)制)轉(zhuǎn)換器、PWM逆變器和雙向斬波器電路的不間斷電源設備。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)上，已將不間斷電源設備廣泛用作穩(wěn)定地給諸如計算機系統(tǒng)的重要負載提供交流(AC)電力的電源設備。如在例如日本特開平07-298516(專利文獻1)中所示，不間斷 電源設備通常包括轉(zhuǎn)換器，用于將商用AC電壓轉(zhuǎn)換為直流(DC)電壓；逆變器，用于將DC 電壓轉(zhuǎn)換為AC電壓并將AC電壓提供給負載；以及雙向斬波器電路，用于在提供商用AC電 壓時將由轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的DC電壓提供給電池，并且在商用AC電壓中斷時將電池的DC電壓提 供給逆變器。專利文獻1 日本特開平07-298516

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問題然而，在傳統(tǒng)的不間斷電源設備中，在DC電壓線路上出現(xiàn)具有轉(zhuǎn)換器、逆變器和 雙向斬波器電路的載波頻率的紋波電壓，基于該紋波電壓的共模電流從DC電壓線路經(jīng)由 雙向斬波器電路和電池的寄生電容流向接地電壓的線路，并由此產(chǎn)生噪聲。因此，本發(fā)明的主要目的在于提供低噪聲不間斷電源設備。用于解決問題的方案根據(jù)本發(fā)明的不間斷電源設備包括PWM轉(zhuǎn)換器，其基于第一 AC電壓產(chǎn)生DC電 壓，并且將所述DC電壓輸出至第一與第二節(jié)點之間；第一電容器，其連接在所述第一與第 二節(jié)點之間；PWM逆變器，其接收所述DC電壓，并且產(chǎn)生第二 AC電壓；共模電抗器，其具有 第一和第二線圈，其中，所述第一和第二線圈各自的一端分別連接至電池的正極和負極；以 及雙向斬波器電路，其連接至所述第一和第二節(jié)點，并且連接至所述第一和第二線圈各自 的另一端，用于在提供所述第一 AC電壓時從所述第一電容器經(jīng)由所述共模電抗器向所述 電池提供DC電力，并且在停止提供所述第一 AC電壓時從所述電池經(jīng)由所述共模電抗器向 所述第一電容器提供DC電力。另外，根據(jù)本發(fā)明的另一個不間斷電源設備包括PWM轉(zhuǎn)換器，其基于第一AC電壓產(chǎn)生DC電壓，并且將所述DC電壓輸出至第一與第二節(jié)點之間；第一電容器，其連接在所述 第一與第二節(jié)點之間；PWM逆變器，其接收所述DC電壓，并且產(chǎn)生第二 AC電壓；雙向斬波器 電路，其連接至所述第一和第二節(jié)點，用于在提供所述第一 AC電壓時從所述第一電容器向 所述電池提供DC電力，并且在停止提供所述第一 AC電壓時從所述電池向所述第一電容器 提供DC電力；第二電容器，其連接在所述電池的正極與虛擬中性線之間；以及第三電容器， 其連接在所述電池的負極與所述虛擬中性線之間。發(fā)明的效果
在根據(jù)本發(fā)明的不間斷電源設備中，在雙向斬波器電路與電池之間設置有共模電 抗器，這能夠抑制共模電流在雙向斬波器電路與電池之間流動，并且能夠降低噪聲。在根據(jù)本發(fā)明的另一不間斷電源設備中，在電池的電極與虛擬中性線之間連接有 電容，并且使共模電流流向虛擬中性線，這能夠降低噪聲。


圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的不間斷電源設備的配置的電路框圖。圖2是示出圖1所示的雙向斬波器電路的電池充電模式的電路圖。圖3是示出圖1所示的雙向斬波器電路的電池放電模式的電路圖。圖4是示出在圖1所示的節(jié)點W至N3處產(chǎn)生的紋波電壓的波形圖。圖5是示出沒有設置共模電抗器和共模電容器時的共模電流的電路圖。圖6是示出在圖5所示的情況下電池充電期間輸入端和輸出端的電壓的波形圖。圖7是示出在圖5所示的情況下電池充電期間電池的負極處的電壓的波形圖。圖8是示出在圖5所示的情況下電池放電期間輸入端和輸出端的電壓的波形圖。圖9是示出在圖5所示的情況下電池放電期間電池的負極處的電壓的波形圖。圖10是示出設置有共模電抗器時的共模電流的電路圖。圖11是示出在圖10所示的情況下電池充電期間輸入端和輸出端的電壓的波形 圖。圖12是示出在圖10所示的情況下電池充電期間電池的負極處的電壓的波形圖。圖13是示出在圖10所示的情況下電池放電期間輸入端和輸出端的電壓的波形 圖。圖14是示出在圖10所示的情況下電池放電期間電池的負極處的電壓的波形圖。圖15是示出設置有共模電抗器和共模電容器時的共模電流的電路圖。圖16是示出在圖15所示的情況下電池充電期間輸入端和輸出端的電壓的波形 圖。圖17是示出在圖15所示的情況下電池充電期間電池的負極處的電壓的波形圖。圖18是示出在圖15所示的情況下電池放電期間輸入端和輸出端的電壓的波形 圖。圖19是示出在圖15所示的情況下電池放電期間電池的負極處的電壓的波形圖。圖20是示出第一實施例的變型例的電路圖。圖21是示出根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的不間斷電源設備的配置的電路框圖。附圖標記說明1 =AC輸入濾波器2、7、8、14、21、22、38、39 電容器3、13:電抗器4、50:PWM 轉(zhuǎn)換器5、11、27-30、53、54 二極管6、10、23-26 JGBT 元件9、51:PWM 逆變器
12 AC輸出濾波器
20、52 雙向斬波器電路
31 常模電抗器
32、33、35、36 線圈
34:共模電抗器
37 共模電容器
40 電池
41 寄生電容
42、43 電阻元件
71 商用AC電源
72 負載電路
Tl 輸入端
T2 輸出端
具體實施例方式第一實施例圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的不間斷電源設備的配置的電路框圖。在圖 1中，不間斷電源設備包括輸入端T1、AC輸入濾波器1、PWM轉(zhuǎn)換器4、電容器7和8、PWM逆 變器9、AC輸出濾波器12、輸出端T2、雙向斬波器電路20、共模電抗器34、共模電容器37以 及電池40。輸入端Tl接收來自商用AC電源71的AC電壓。AC輸入濾波器1包括電容器2和電抗器3。電容器2的一個電極連接至輸入端 Tl，且電容器2的另一電極連接至虛擬中性線NL。電抗器3的一端連接至輸入端Tl，且電 抗器3的另一端連接至PWM轉(zhuǎn)換器4的輸入端。AC輸入濾波器1是用于使具有AC電壓的頻率(例如，60Hz)的信號通過并使PWM 轉(zhuǎn)換器4中產(chǎn)生的具有載波頻率(例如，IOkHz)的信號截止的低通濾波器。因此，AC電壓 經(jīng)由AC輸入濾波器1從商用AC電源71傳送至PWM轉(zhuǎn)換器4，并且PWM轉(zhuǎn)換器4中產(chǎn)生的 具有載波頻率的電壓被AC輸入濾波器1截止。這防止了商用AC電源71受到PWM轉(zhuǎn)換器 4中產(chǎn)生的具有載波頻率的電壓的影響。PWM轉(zhuǎn)換器4是公知的包括多個二極管5與IGBT (絕緣柵極雙極晶體管)元件6 組的PWM轉(zhuǎn)換器，并且基于從商用AC電源71經(jīng)由AC輸入濾波器1提供的AC電壓產(chǎn)生正 電壓、中性點電壓和負電壓。以載波頻率對PWM轉(zhuǎn)換器4中的多個IGBT元件6的每個IGBT 元件進行PWM控制，并且每個IGBT元件在輸入電流保持為正弦波的形式且輸入功率因子保 持為1的情況下將正電壓、中性點電壓和負電壓均保持恒定。隨著切換多個IGBT元件6，在 PWM轉(zhuǎn)換器4的輸入端產(chǎn)生上述具有載波頻率的電壓。將PWM轉(zhuǎn)換器4中產(chǎn)生的正電壓、中性點電壓和負電壓分別提供給節(jié)點m至N3。 電容器7連接在節(jié)點m與N2之間，并且被充電到表示正電壓與中性點電壓之間的差的電 壓。電容器8連接在節(jié)點N2與N3之間，并且被充電到表示中性點電壓與負電壓之間的差 的電壓。PWM逆變器9是公知的包括多個IGBT元件10與二極管11組的PWM逆變器，并且基于在節(jié)點m至N3處的正電壓、中性點電壓和負電壓產(chǎn)生AC電壓。以比AC電壓頻率(例 如，60Hz)高的載波頻率(例如，IOkHz)對PWM轉(zhuǎn)換器9中的多個IGBT元件10中的每個 IGBT元件進行PWM控制，并且每個IGBT元件將輸出電壓保持為恒定的正弦波電壓。此外， 在PWM逆變器9中，隨著切換多個IGBT元件10，在PWM逆變器9的輸出端產(chǎn)生具有載波頻 率的電壓。AC輸出濾波器12包括電抗器13和電容器14。電抗器13的一端連接至PWM逆變 器9的輸出端，且電抗器13的另一端連接至輸出端T2。輸出端T2連接至負載電路(例如， 計算機系統(tǒng))72。電容器14的一個電極連接至輸出端T2，且電容器14的另一電極連接至 虛擬中性線NL。AC輸出濾波器12是用于使具有AC電壓頻率的信號通過并且使PWM逆變器9中產(chǎn) 生的具有載波頻率的信號截止的低通濾波器。因此，AC電壓從PWM逆變器9經(jīng)由AC輸出 濾波器12傳送至負載電路72，并且PWM逆變器9中產(chǎn)生的具有載波頻率的電壓被AC輸出 濾波器12截止。這防止了負載電路72受到PWM逆變器9中產(chǎn)生的具有載波頻率的電壓的影響。當從商用AC電源71提供AC電壓時，雙向斬波器電路20從電容器7和8向電池 40提供DC電力，并且當停止從商用AC電源71提供AC電壓時，即當發(fā)生電源故障時，雙向 斬波器電路20從電池40向電容器7和8提供DC電力。具體地，雙向斬波器電路20包括電容器21和22、IGBT元件23至沈、二極管27至 30以及常模電抗器(DC電抗器)31。電容器21和22分別與電容器7和8并聯(lián)連接。IGBT 元件23和4串聯(lián)連接在節(jié)點附與N2之間，并且IGBT元件25和沈串聯(lián)連接在節(jié)點N2與 N3之間。二極管27至30分別與IGBT元件23至沈反向并聯(lián)連接。常模電抗器31包括線圈32和33，其中，線圈32連接在節(jié)點N6與在IGBT元件23 與M之間的節(jié)點N4之間，以及線圈33連接在節(jié)點N7與在IGBT元件25與沈之間的節(jié)點 N5之間。常模電抗器31是對常模電流起電抗器作用而對共模電流不起電抗器作用的電抗器。常模電流是指電流沿相反方向流過線圈32和33 (例如，電流從節(jié)點N4經(jīng)由線圈 32流向節(jié)點N6并從節(jié)點N7經(jīng)由線圈33流向節(jié)點N5的電流)。共模電流是指電流沿相同 方向流過線圈32和33 (例如，電流從節(jié)點N4經(jīng)由線圈32流向節(jié)點N6并從節(jié)點N5經(jīng)由線 圈33流向節(jié)點N7的電流)。圖2的(a)至(c)是示出在從商用AC電源71提供AC電壓時雙向斬波器電路20 的操作的電路圖。應注意，未示出共模電抗器34和共模電容器37。當從商用AC電源71提供AC電壓時，從電容器21和22向電池40提供DC電力， 并且對電池40充電。在這種情況下，IGBT元件M和25固定于不導通狀態(tài)，并且IGBT元 件23和沈交替地處于導通狀態(tài)。具體地，在電池充電模式1下，如圖2的(a)所示，IGBT元件M至沈不導通，而 IGBT元件23導通。從而，常模電流從節(jié)點附經(jīng)由IGBT元件23、線圈32、電池40、線圈33 和二極管四流向節(jié)點N2，由此電容器21放電，并且對電池40充電。另外，在電池充電模式2下，如圖2的(b)所示，IGBT元件M和25不導通，而IGBT 元件23和沈?qū)?。從而，常模電流從?jié)點m經(jīng)由IGBT元件23、線圈32、電池40、線圈33和IGBT元件沈流向節(jié)點N3，由此電容器21和22放電，并且對電池40充電。此外，在電池充電模式3下，如圖2的(c)所示，IGBT元件23至25不導通，并且 IGBT元件沈?qū)?。從而，共模電流從?jié)點N2經(jīng)由二極管觀、線圈32、電池40、線圈33和 IGBT元件沈流向節(jié)點N3，由此電容器22放電，并且對電池40充電。交替地進行電池充電模式1和3。在電池充電模式1與電池充電模式3之間的時 間段內(nèi)，常模電流從節(jié)點N2經(jīng)由二極管觀、線圈32、電池40、線圈33和二極管四流向節(jié)點 N2。電池充電模式2是電池充電模式1和電池充電模式3疊加后的模式。圖3的(a)至(c)是示出在停止從商用AC電源71提供AC電壓時雙向斬波器電 路20的操作的電路圖。應注意，未示出共模電抗器34和共模電容器37。當停止從商用AC電源71提供AC電壓時，從電池40向電容器21和22提供DC電 力，并且對電容器21和22充電。在這種情況下，IGBT元件23和沈固定于不導通狀態(tài)，并 且IGBT元件M和25交替地處于導通狀態(tài)。具體地，在電池放電模式1下，如圖3的(a)所示，IGBT元件23、25和沈不導通， 并且IGBT元件M導通。從而，常模電流從電池40的正極經(jīng)由線圈32、IGBT元件24、電容 器22、二極管30和線圈33流向電池40的負極，由此電池40放電，并且對電容器22充電。另外，在電池放電模式2下，如圖3的(b)所示，IGBT元件23至沈不導通。從而， 常模電流從電池40的正極經(jīng)由線圈32、二極管27、電容器21和22、二極管30和線圈33流 向電池40的負極，由此電池40放電，并且對電容器21和22充電。此外，在電池放電模式3下，如圖3的(c)所示，IGBT元件23、對和沈不導通，并 且IGBT元件25導通。從而，常模電流從電池40的正極經(jīng)由線圈32、二極管27、電容器21、 IGBT元件25和線圈33流向電池40的負極，由此電池40放電，并且對電容器21充電。交替地進行電池放電模式1和3。在電池放電模式1與電池放電模式3之間的時 間段內(nèi)，如果節(jié)點W和N3之間的電壓小于電池40的電壓，則進行電池放電模式2。圖4的(a)至(c)是分別示出節(jié)點附至N3處的電壓VNl至VN3的波形圖。如圖 4的(a)所示，節(jié)點m處的電壓VNl是在正電壓上疊加了 PWM轉(zhuǎn)換器4、PWM轉(zhuǎn)換器9和雙 向斬波電流20中產(chǎn)生的具有載波頻率的紋波電壓的電壓。如圖4的(b)所示，節(jié)點N2處 的電壓VN2是在中性點電壓上疊加了上述紋波電壓的電壓。如圖4的(c)所示，節(jié)點N3處 的電壓VN3是在負電壓上疊加了上述紋波電壓的電壓。另外，如圖5所示，電池40的正極與接地電壓GND線路以及電池40的負極與接地 電壓GND線路之間均存在寄生電容41。因此，當沒有設置共模電抗器34和共模電容器37 時，基于紋波電壓的共模電流從節(jié)點W至N3經(jīng)由二極管27至30、常模電抗器31、電池40 和寄生電容41流向接地電壓GND線路。因此，在流過共模電流的線路上產(chǎn)生噪聲。另外，流入到接地電壓GND的線路的共模電流經(jīng)由存在于圖1所示不間斷電源設 備中的任何地方的寄生電容而返回至節(jié)點m至N3。因此，在輸入端Tl、輸出端T2和電池 40的電極處產(chǎn)生大的紋波電壓，并且該紋波電壓對商用AC電源71、負載電路72和電池40 產(chǎn)生不利的影響。圖6的(a)和(b)是分別示出電池充電期間輸入端Tl的電壓VTl和輸出端T2的 電壓VT2的波形圖，以及圖7是示出電池充電期間電池40的負極處的電壓VB的波形圖。另 外，圖8的(a)和(b)是分別示出電池放電期間輸入端Tl的電壓VTl和輸出端T2的電壓VT2的波形圖，以及圖9是示出電池放電期間電池40的負極處的電壓VB的波形圖。如圖6的(a)所示，在電池充電期間，輸入端Tl的電壓VTl是在從商用AC電源71 提供的AC電壓上疊加了紋波電壓的電壓。如圖6的(b)所示，在電池充電期間，輸出端T2 的電壓VT2是在PWM逆變器9中產(chǎn)生的AC電壓上疊加了紋波電壓的電壓。如圖7所示，在 電池充電期間，電池40的負極處的電壓VB(V)是在OV上疊加了紋波電壓的電壓。另外，如圖8的(a)所示，由于停止從商用AC電源71提供AC電壓，因此，在電池 放電期間，輸入端Tl的電壓VTl固定于0V。如圖8的(b)所示，在電池放電期間，輸出端 T2的電壓VT2是在PWM逆變器9中產(chǎn)生的AC電壓上疊加了紋波電壓的電壓。如圖9所示， 在電池放電期間，電池40的負極處的電壓VB(V)是在OV上疊加了紋波電壓的電壓。如上所述，當沒有設置共模電抗器34和共模電容器37時，在輸入端Tl、輸出端T2 和電池40的電極處產(chǎn)生大的紋波電壓，并且該紋波電壓對商用AC電源71、負載電路72和 電池40產(chǎn)生不利的影響。返回至圖1，共模電抗器34包括線圈35和36，其中，線圈35連接在節(jié)點N6與電 池40的正極之間，以及線圈36連接在節(jié)點N7與電池40的負極之間。共模電抗器34是對 于共模電流起電抗器作用而對于常模電流不起電抗器作用的電抗器。因此，根據(jù)雙向斬波器電路20的操作而流動的常模電流的電平不受共模電抗器 34的限制，但基于節(jié)點m至N3處產(chǎn)生的紋波電壓而流動的共模電流的電平受共模電抗器 34的限制。另外，共模電容器37包括電容器38和39，其中，電容器38連接在電池40的正極 與虛擬中性線NL之間，以及電容器39連接在電池40的負極與虛擬中性線NL之間。共模 電容器37使受共模電抗器34限制的低電平的共模電流流向虛擬中性線NL。因此，可以將 經(jīng)由電池40的寄生電容41流向接地電壓GND的線路的共模電流抑制到極低的程度，并且 可以抑制噪聲的電平和紋波電壓的電平。接下來，將使用附圖描述共模電抗器34和共模電容器37的作用。首先，如圖10所 示，在常模電抗器31與電池40之間僅設置共模電抗器34，并且測量輸入端Tl的電壓VT1、 輸出端T2的電壓VT2和電池40的負極處的電壓VB。圖11的(a)和(b)是分別示出電池充電期間輸入端Tl的電壓VTl和輸出端T2的 電壓VT2的波形圖，以及圖12是示出電池充電期間電池40的負極處的電壓VB的波形圖。 另外，圖13的(a)和(b)是分別示出電池放電期間輸入端Tl的電壓VTl和輸出端T2的電 壓VT2的波形圖，以及圖14是示出電池放電期間電池40的負極處的電壓VB的波形圖。從圖11至圖14可以看出，與圖6至圖9相比，紋波電壓的高頻成分減小。這被認 為是因為共模電抗器34抑制了共模電流的高頻成分的電平。接下來，如圖15所示，在共模電抗器31與電池40之間設置了共模電抗器34和共 模電容器37這兩者，并且測量輸入端Tl的電壓VTl、輸出端T2的電壓VT2和電池40的負 極處的電壓VB。圖16的(a)和(b)是分別示出電池充電期間輸入端Tl的電壓VTl和輸出端T2的 電壓VT2的波形圖，以及圖17是示出電池充電期間電池40的負極處的電壓VB的波形圖。 另外，圖18的(a)和(b)是分別示出電池放電期間輸入端Tl的電壓VTl和輸出端T2的電 壓VT2的波形圖，以及圖19是示出電池放電期間電池40的負極處的電壓VB的波形圖。
從圖16至圖19可以看出，與圖11至圖14相比，紋波電壓顯著減小。這被認為是 因為流過共模電抗器34的大部分共模電流經(jīng)由共模電容器37流向虛擬中性線NL。在第一實施例中，利用共模電抗器34限制從節(jié)點附至N3經(jīng)由電池40的寄生電 容41流向接地電壓GND的線路的共模電流，因而，可以減小由共模電流引起的噪聲的電平。另外，由于使流過共模電抗器34的低電平的共模電流經(jīng)由共模電容器37流向虛 擬中性線NL，因此，可以減小在輸入端Tl、輸出端T2和電池40的電極等處產(chǎn)生的紋波電壓 的電平。因此，可以減小該紋波電壓對商用AC電源71、負載電路72和電池40等的影響。應注意，如圖20所示，可以將電阻元件42和43添加到共模電容器37中。電容器 38和電阻元件42串聯(lián)連接在電池40的正極與虛擬中性線NL之間，并且電容器39和電阻 元件43串聯(lián)連接在電池40的負極與虛擬中性線NL之間。在這種情況下，可以將流入虛擬 中性線NL的共模電流調(diào)整為適當值。第二實施例與圖1相比，圖21是示出根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的不間斷電源設備的配置的電 路框圖。參考圖21，該不間斷電源設備與圖1的不間斷電源設備不同之處在于，分別利用 PWM轉(zhuǎn)換器50、PWM逆變器51和雙向斬波器電路52替代PWM轉(zhuǎn)換器4、PWM逆變器9和雙 向斬波器電路20。節(jié)點N2與PWM轉(zhuǎn)換器50、PWM逆變器51以及雙向斬波器電路52分離。PWM轉(zhuǎn)換器50是公知的包括多個二極管5和IGBT元件6組的PWM轉(zhuǎn)換器，并且基 于從商用AC電源71經(jīng)由AC輸入濾波器1提供的AC電壓產(chǎn)生正電壓和負電壓。將PWM轉(zhuǎn) 換器50產(chǎn)生的正電壓和負電壓分別提供給節(jié)點m和N3。應注意，可以用一個電容器替代 電容器7和8。PWM逆變器51是公知的包括多個IGBT元件10和二極管11組的PWM逆變器，并 且基于節(jié)點W和N3處的正電壓和負電壓產(chǎn)生AC電壓。當從商用AC電源71提供AC電壓 時，雙向斬波器電路52從電容器7和8向電池40提供DC電力，并且當停止從AC電源71 提供AC電壓時，即，當發(fā)生電源故障時，雙向斬波器電路52從電池40向電容器7和8提供 DC電力。通過對圖1的雙向斬波器電路20刪除IGBT元件25和沈以及二極管四和30并 添加二極管53和M來配置雙向斬波器電路52。IGBT元件M連接在節(jié)點N4與N3之間。 節(jié)點N4與電容器21和22之間的節(jié)點分離。二極管53連接在節(jié)點N6與m之間，并且二 極管M連接在節(jié)點N7與N6之間。為了對電池40充電，以規(guī)定頻率使IGBT元件23處于導通狀態(tài)和不導通狀態(tài)(即， 接通/關(guān)斷)。當IGBT元件23導通時，電流從節(jié)點附經(jīng)由IGBT元件23、線圈32和35、電 池40以及線圈36和33流向節(jié)點N3，由此將電磁能儲存在線圈32、33、35和36中并對電池 40充電。當IGBT元件23不導通時，電流流過包括線圈32和35、電池40、線圈36和33以 及二極管28的路徑，或者流過包括線圈35、電池40、線圈36以及二極管M的路徑，由此釋 放線圈32、33、35和36中的電磁能并對電池40充電。為了使電池40放電，以規(guī)定頻率使IGBT元件M處于導通狀態(tài)和不導通狀態(tài)。當 IGBT元件M導通時，電流從電池40流過包括線圈35和32、IGBT元件M以及線圈33和 36的路徑，并且將電磁能儲存在線圈32、33、35和36中。當IGBT元件M不導通時，電流從 電池40流過包括線圈35和32、二極管27、電容器7和8 (以及電容器21和22)以及線圈33和36的路徑，由此釋放線圈32、33、35和36中的電磁能并對電容器7和8(以及電容器 21和22)充電。由于其它配置和操作與第一實施例中的相同，因此，將不再重復描述。在第二實施例中，也可獲得與第一實施例一樣的效果。不必說，在第二實施例中，也可將電阻元件42和43添加到如圖20所示的共模電 容器37中。應該理解，這里所公開的實施例在各個方面都是說明性的且非限制性的。本發(fā)明 的范圍由權(quán)利要求而不是上述說明書的范圍限定，并且旨在包括與權(quán)利要求的范圍等同的 范圍和意義內(nèi)的任何變形。
權(quán)利要求
1.一種不間斷電源設備，包括PWM轉(zhuǎn)換器(4，50)，其基于第一 AC電壓產(chǎn)生DC電壓，并且將所述DC電壓輸出至第一 與第二節(jié)點(N1,N3)之間；第一電容器(7，8)，其連接在所述第一與第二節(jié)點(ΝΙΝΙ )之間； PWM逆變器(9，51)，其接收所述DC電壓，并且產(chǎn)生第二 AC電壓； 共模電抗器(34)，其具有第一和第二線圈(35，36)，其中，所述第一和第二線圈各自的 一端分別連接至電池GO)的正極和負極；以及雙向斬波器電路00，52)，其連接至所述第一和第二節(jié)點，并且連接至所述第一和第二 線圈各自的另一端，用于在提供所述第一AC電壓時從所述第一電容器(7，8)經(jīng)由所述共模 電抗器向所述電池GO)提供DC電力，并且在停止提供所述第一 AC電壓時從所述電池00) 經(jīng)由所述共模電抗器向所述第一電容器(7，8)提供DC電力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不間斷電源設備，其特征在于，還包括第二電容器(38)，其連接在所述電池^))的正極與虛擬中性線(NL)之間；以及 第三電容器(39)，其連接在所述電池00)的負極與所述虛擬中性線(NL)之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的不間斷電源設備，其特征在于，還包括第一電阻元件(42)，其與所述第二電容器(38)串聯(lián)連接在所述電池GO)的正極與所 述虛擬中性線(NL)之間；以及第二電阻元件(43)，其與所述第三電容器(39)串聯(lián)連接在所述電池GO)的負極與所 述虛擬中性線(NL)之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的不間斷電源設備，其特征在于，還包括第四電容器O)，其連接在所述虛擬中性線(NL)與所述第一 AC電壓的線路之間；以及 第五電容器(14)，其連接在所述虛擬中性線(NL)與所述第二 AC電壓的線路之間。
5.一種不間斷電源設備，包括PWM轉(zhuǎn)換器(4，50)，其基于第一 AC電壓產(chǎn)生DC電壓，并且將所述DC電壓輸出至第一 與第二節(jié)點(N1，N3)之間；第一電容器(7，8)，其連接在所述第一與第二節(jié)點(ΝΙΝΙ )之間； PWM逆變器(9，51)，其接收所述DC電壓，并且產(chǎn)生第二 AC電壓； 雙向斬波器電路00，52)，其連接至所述第一和第二節(jié)點(Ni，N3)，用于在提供所述第 一 AC電壓時從所述第一電容器(7，8)向所述電池00)提供DC電力，并且在停止提供所述 第一 AC電壓時從所述電池00)向所述第一電容器(7，8)提供DC電力；第二電容器(38)，其連接在所述電池G0)的正極與虛擬中性線(NL)之間；以及 第三電容器(39)，其連接在所述電池00)的負極與所述虛擬中性線(NL)之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的不間斷電源設備，其特征在于，還包括第一電阻元件(42)，其與所述第二電容器(38)串聯(lián)連接在所述電池G0)的正極與所 述虛擬中性線(NL)之間；以及第二電阻元件(43)，其與所述第三電容器(39)串聯(lián)連接在所述電池G0)的負極與所 述虛擬中性線(NL)之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的不間斷電源設備，其特征在于，還包括第四電容器O)，其連接在所述虛擬中性線(NL)與所述第一 AC電壓的線路之間；以及第五電容器(14)，其連接在所述虛擬中性線(NL)與所述第二 AC電壓的線路之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的不間斷電源設備，其特征在于， 所述第一電容器(7，8)包括第一副電容器(7)，其連接在所述第一節(jié)點(Ni)與第三節(jié)點(擬)之間；以及 第二副電容器(8)，其連接在所述第二節(jié)點(N； )與所述第三節(jié)點(擬)之間， 所述PWM轉(zhuǎn)換器(4)基于所述第一 AC電壓產(chǎn)生正電壓、負電壓和中性點電壓，并且將 這些電壓分別輸出至所述第一至第三節(jié)點(Ni，N3, N2)，所述PWM逆變器(9)接收所述正電壓、所述負電壓和所述中性點電壓，并且產(chǎn)生所述第 二 AC電壓，所述雙向斬波器電路00)在提供所述第一 AC電壓時從所述第一和第二副電容器(7， 8)向所述電池GO)提供DC電力，并且在停止提供所述第一 AC電壓時從所述電池00)向 所述第一和第二副電容器(7，8)提供DC電力， 所述雙向斬波器電路00)包括第一和第二開關(guān)元件03，對)，其串聯(lián)連接在所述第一與第三節(jié)點(附，擬)之間， 第三和第四開關(guān)元件05，沈)，其串聯(lián)連接在所述第三與第二節(jié)點(N2，N;3)之間， 第一至第四二極管(27 30)，其分別與所述第一至第四開關(guān)元件(23 26)反向并聯(lián) 連接，以及常模電抗器(31)，其具有第三線圈(32)和第四線圈(33)，其中，所述第三線圈連接在 位于所述第一和第二開關(guān)元件(23，24)之間的第四節(jié)點(N4)與所述第一線圈(35)的另一 端之間，以及所述第四線圈連接在所述第二線圈(36)的另一端與位于所述第三和第四開 關(guān)元件(25,26)之間的第五節(jié)點(N5)之間，以及所述第一和第四開關(guān)元件(23，26)在所述電池00)充電期間交替地處于導通狀態(tài)，并 且所述第二和第三開關(guān)元件( ，2 在所述電池00)放電期間交替地處于導通狀態(tài)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的不間斷電源設備，其特征在于， 所述雙向斬波器電路(5 包括第一和第二開關(guān)元件03，對)，其串聯(lián)連接在所述第一和第二節(jié)點(N1，N》之間， 第一和第二二極管07，觀)，其分別與所述第一和第二開關(guān)元件(23 26)反向并聯(lián)連 接，以及常模電抗器(31)，其具有第三線圈(32)和第四線圈(33)，其中，所述第三線圈連接在 位于所述第一和第二開關(guān)元件(23，24)之間的第四節(jié)點(N4)與所述第一線圈(35)的另一 端之間，以及所述第四線圈連接在所述第二線圈(36)的另一端與所述第二節(jié)點(N； )之間， 以及所述第一開關(guān)元件在所述電池GO)放電期間以規(guī)定頻率處于導通狀態(tài)和不導通 狀態(tài)，且所述第二開關(guān)元件04)在所述電池00)充電期間以規(guī)定頻率處于導通狀態(tài)和不 導通狀態(tài)。
全文摘要
在不間斷電源設備中，利用共模電抗器(34)限制從節(jié)點(N1～N3)經(jīng)由電池(40)的寄生電容(41)流向接地電壓(GND)的線路的共模電流，并且使流過共模電抗器(34)的低電平的共模電流經(jīng)由共模電容器(37)流向虛擬中性線(NL)。因此，可以降低由共模電流引起的噪聲水平。
文檔編號H02J9/06GK102150342SQ20098013551
公開日2011年8月10日 申請日期2009年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月5日
發(fā)明者佐藤愛德華多和秀, 安保達明, 山本融真, 木下雅博 申請人:東芝三菱電機產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)株式會社