專利名稱：將dc-dc轉(zhuǎn)換器的輸出電流分配在其輸出電容器和其功率級之間的方法
將DC-DC轉(zhuǎn)換器的輸出電流分配在其輸出電容器和其功率
級之間的方法發(fā)明背景 1.發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明的至少一種實施方式大體上涉及用于將不間斷的、調(diào)節(jié)的功率提供到臨界和/或敏感負(fù)載的方法。更具體地，本發(fā)明的至少一種實施方式涉及不間斷電源的DC-DC 轉(zhuǎn)換器的控制。2.相關(guān)技術(shù)的討論為敏感和/或臨界負(fù)載例如計算機系統(tǒng)和其它數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)提供調(diào)節(jié)的、不間斷的功率的不間斷電源的使用是已知的。許多不同的UPS產(chǎn)品是可用的，包括在來自West Kingston RI 的美國功率轉(zhuǎn)換公司(AmericanPower Conversion Corporation)的商標(biāo) SMART-UPS下標(biāo)識的產(chǎn)品。在典型的UPS中，電池被用于在斷電或停電狀況期間為臨界負(fù)載提供備用功率，以及DC-DC轉(zhuǎn)換器可結(jié)合電池來使用。
發(fā)明概要本發(fā)明的第一方面目的在于控制具有預(yù)先確定的最大峰值負(fù)載電流值的DC-DC 轉(zhuǎn)換器的方法。DC-DC轉(zhuǎn)換器具有第一和第二輸出以耦合到負(fù)載，電容器耦合在第一和第二輸出之間。該方法包括在第一操作模式中將電容器充電到預(yù)先確定的輸出電壓值，以及在第二操作模式中將具有最大峰值負(fù)載電流值的輸出電流提供到耦合到DC-DC轉(zhuǎn)換器的輸出的負(fù)載，其中輸出電流的第一部分由DC-DC轉(zhuǎn)換器提供，而輸出電流的第二部分通過將電容器放電到小于預(yù)先確定的輸出電壓值的電壓值來提供。在該方法中，DC-DC轉(zhuǎn)換器可包括輸入，其耦合到具有DC電壓的DC電源；多個開關(guān)，其配置成將DC電壓轉(zhuǎn)換到AC電壓；變壓器，其具有第一繞組和第二繞組，第一繞組耦合到多個開關(guān)而第二繞組耦合到第一和第二輸出，以及該方法還可包括控制多個開關(guān)以將在第二繞組中的電流限制到小于最大峰值負(fù)載電流值的值。在一種版本中，電壓值近似為最大峰值負(fù)載電流值的50%。該方法還可包括在輸入處從電池接收輸入功率。以及還可包括將輸出電流提供到逆變器電路的輸入。該方法可包括使用包含在不間斷電源內(nèi)的控制器來控制多個開關(guān)以及逆變器電路。在第一操作模式下，該方法可包括提供具有小于最大峰值負(fù)載電流的值的輸出電流。本發(fā)明的另一方面目的在于不間斷電源(UPS)，其包括輸入，其從第一電源接收功率；輸出，其將功率提供到負(fù)載；逆變器，其耦合到輸出；第二輸入，其從第二電源接收功率；DC-DC轉(zhuǎn)換器，其耦合到第二輸入并包括耦合到逆變器的第一和第二輸出；電容器，其耦合在第一和第二輸出之間；以及控制器，其耦合到DC-DC轉(zhuǎn)換器?？刂破鞅慌渲贸稍诘谝徊僮髂Ｊ街锌刂艱C-DC轉(zhuǎn)換器以將電容器充電到預(yù)先確定的輸出電壓值，以及配置成在第二操作模式中控制DC-DC轉(zhuǎn)換器以提供具有最大峰值負(fù)載電流值的輸出電流，其中輸出電流的第一部分由DC-DC轉(zhuǎn)換器提供，而輸出電流的第二部分通過將電容器放電到小于預(yù)先確定的輸出電壓值的電壓值來提供。在UPS中，DC-DC轉(zhuǎn)換器還可包括多個開關(guān)，其配置成將DC電壓轉(zhuǎn)換到AC電壓；變壓器，其具有第一繞組和第二繞組，第一繞組耦合到多個開關(guān)，而第二繞組耦合到第一和第二輸出，以及控制器還可被配置成控制多個開關(guān)以將在第二繞組的電流限制到小于最大峰值負(fù)載電流值的值，以及該值可近似為最大峰值負(fù)載電流值的50%。UPS可包括第二電源，以及第二電源可包括電池。在UPS中，控制器還可被配置成在第一操作模式中控制 DC-DC轉(zhuǎn)換器以將具有小于最大峰值負(fù)載電流的值的輸出電流提供到逆變器。本發(fā)明的另一方面目的在于用于生產(chǎn)DC-DC轉(zhuǎn)換器的過程，該DC-DC轉(zhuǎn)換器具有峰值負(fù)載電流值、峰值負(fù)載電流持續(xù)時間、標(biāo)稱DC輸出電壓以及可允許的最小輸出電壓。 該過程包括通過將峰值負(fù)載電流值乘以小于1的系數(shù)來確定DC-DC轉(zhuǎn)換器的修改的峰值負(fù)載電流值，通過將峰值負(fù)載電流持續(xù)時間除以該系數(shù)來確定DC-DC轉(zhuǎn)換器的修改的DC-DC 負(fù)載電流持續(xù)時間，以及使用修改的峰值負(fù)載電流值和修改的DC-DC負(fù)載電流持續(xù)時間來設(shè)計DC-DC轉(zhuǎn)換器的功率級。方法還可包括基于設(shè)計來建立DC-DC轉(zhuǎn)換器的功率級。方法也可包括至少部分地基于標(biāo)稱DC輸出電壓和可允許的最小輸出電壓來確定DC-DC轉(zhuǎn)換器的輸出電容器的值，以及將輸出電容器耦合到功率級。方法還可包括將控制器耦合到DC-DC轉(zhuǎn)換器，其中控制器被配置成控制功率級的組件，并將來自功率級的電流限制到修改的DC-DC負(fù)載電流值。在該過程中，該系數(shù)可等于0.5。本發(fā)明的又一方面目的在于不間斷電源(UPQ，其包括輸入，其從第一電源接收功率；輸出，其將功率提供到負(fù)載；逆變器，其耦合到輸出；第二輸入，其從第二電源接收功率；DC-DC轉(zhuǎn)換器，其耦合到第二輸入并包括耦合到逆變器的第一和第二輸出、在第一和第二輸出處提供輸出功率的功率級、以及耦合在所述第一和第二輸出之間的電容器。UPS還包括用于在第一操作模式中控制DC-DC轉(zhuǎn)換器以將電容器充電到預(yù)先確定的輸出電壓值以及用于在第二操作模式中控制DC-DC轉(zhuǎn)換器以提供具有最大峰值負(fù)載電流值的輸出電流的裝置，以使輸出電流的第一部分由功率級提供，而輸出電流的第二部分通過將電容器放電到小于預(yù)先確定的輸出電壓值的電壓值來提供。在UPS中，DC-DC轉(zhuǎn)換器還可包括多個開關(guān)，其配置成將DC電壓轉(zhuǎn)換到AC電壓； 變壓器，其具有第一繞組和第二繞組，第一繞組耦合到多個開關(guān)，而第二繞組耦合到第一和第二輸出。在UPS中，該值可近似為最大峰值負(fù)載電流值的50 %，以及UPS還可包括第二電源，且第二電源可包括電池。附圖的簡要說明附圖沒有被規(guī)定為按比例繪制，在附圖中，在各個圖中示出的每個相同的或幾乎相同的組件由相似的數(shù)字表示。為清楚起見，不是每個組件都可被標(biāo)注在每個附圖中。在附圖中

圖1為依照一種實施方式的包括DC-DC轉(zhuǎn)換器的不間斷電源的方框圖；圖2為依照一種實施方式的被包括在UPS中的DC-DC轉(zhuǎn)換器的原理圖；以及圖3為依照一種實施方式的用于設(shè)計DC-DC轉(zhuǎn)換器的過程的流程圖。詳細描述本發(fā)明的實施方式不限于在以下的描述中提到的或在附圖中示出的結(jié)構(gòu)的細節(jié)和組件的布置。本發(fā)明的實施方式能夠以各種方式實踐或執(zhí)行。此外，在此處使用的措辭和術(shù)語是為了描述的目的，而不應(yīng)該被視為限制性的?！鞍?including)”、“包括 (comprising)”、或“具有(having) ”、“包含(containing) ”、“涉及(involving) ” 及其變形的使用在此處意味著包含其后列出的項目及其等效形式以及附加的項目?，F(xiàn)在將參考圖1來描述依照本發(fā)明的不間斷電源的一種實施方式，圖1示出了用于將AC功率提供到負(fù)載的在線互動式不間斷電源(UPS) 10的方框圖。UPS包括從AC電源接收AC功率的輸入12、提供AC電源的輸出14、耦合到DC到DC轉(zhuǎn)換器15的電池22、操作地耦合到DC到DC轉(zhuǎn)換器15以接收DC功率并提供AC功率的逆變器18、選擇性地耦合到 UPS輸入12和逆變器18的切換繼電器16、UPS控制器17、EMI/浪涌濾波器21、電池充電器 25和耦合到切換繼電器16的自動電壓調(diào)節(jié)(AVR)變壓器20、以及至少一個AVR繼電器23。 UPS 10還包括監(jiān)控和控制UPSlO的操作的UPS控制器17。AVR 20及其相關(guān)的繼電器為可選設(shè)備，其被用在至少一種實施方式中以允許UPS 10在更寬的輸入電壓范圍上操作。AVR 20 的操作在 2009 年 1 月 27 日提交的題為“System and Method for Limiting Losses in an Uninterruptible Power Supply”的共同未決的美國專利申請序列號12/360，648中被描述，其由此通過引用被并入本文。UPS 10如下操作。UPS 10通過輸入12從AC電源接收輸入AC功率，過濾輸入AC 功率并將過濾的AC功率提供到切換繼電器16。切換繼電器16接收過濾的功率并且也從 DC/AC逆變器18接收功率?？刂破?7確定來自AC電源的可用功率是否在預(yù)先確定的容限內(nèi)，以及如果是，控制切換繼電器以將來自AC電源的功率提供到輸出。如果來自AC電源的功率不在預(yù)先確定的容限內(nèi)——這可由于“停電”或“斷電”狀況或者由于功率驟增而出現(xiàn)，則控制器17控制切換繼電器16以提供來自逆變器18的功率。UPS 10的逆變器18從DC-DC轉(zhuǎn)換器15接收DC功率并將DC功率轉(zhuǎn)換到AC功率， 以及將AC功率調(diào)節(jié)到預(yù)先確定的規(guī)范。根據(jù)電池22的容量和負(fù)載的功率要求，UPS 10可在短暫的電源斷開期間或在延長的斷電期間將功率提供到負(fù)載。使用被存儲在相關(guān)存儲器中的數(shù)據(jù)，控制器17執(zhí)行一個或多個指令并監(jiān)控和控制UPS 10的操作。在一些實例中，控制器17可包括一個或多個處理器或其它類型的控制器。在一個實例中，控制器17為市場上可買到的通用處理器。在另一實例中，控制器17 在通用處理器上執(zhí)行在此公開的一部分功能，并使用適合于執(zhí)行特定操作的專用集成電路 (ASIC)執(zhí)行另一部分功能。如這些實例所說明的，依照本發(fā)明的實施方式可使用軟件和硬件的許多特定的組合來執(zhí)行在此描述的操作，以及本發(fā)明不限于硬件和軟件的任何特定的組合?？刂破?7的相關(guān)存儲器包括數(shù)據(jù)存儲器，其存儲UPS 10的操作所需要的計算機可讀和可寫的信息。該信息除了其它數(shù)據(jù)以外還可包括受到控制器17的操縱的數(shù)據(jù)以及由控制器17可執(zhí)行來操縱數(shù)據(jù)的指令。數(shù)據(jù)存儲器可為相對高的性能的易失性隨機存取存儲器例如動態(tài)隨機存取存儲器(DRAM)或靜態(tài)存儲器(SRAM)，或可以是非易失性存儲介質(zhì)例如磁盤或閃存。依照本發(fā)明的各種實施方式可將數(shù)據(jù)存儲器組織成特殊的且在一些情況下獨特的結(jié)構(gòu)以執(zhí)行在此公開的方面和功能。另外，這些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可被特別地配置成節(jié)省存儲空間或增加數(shù)據(jù)交換性能。在典型的現(xiàn)有UPS中，DC-DC轉(zhuǎn)換器通常特別大，以滿足可能在短的時間段內(nèi)需要相對高的峰值功率的脈沖負(fù)載的峰值功率要求。例如，由UPS供電的典型的脈沖負(fù)載可以按25 %的占空比操作，引出僅在UPS輸出AC波形的25 %的范圍內(nèi)的輸入電流。對于1500VA UPS，在25%占空比上給負(fù)載提供4. 5KW功率不是罕見的。在這樣的情況下，峰值功率要求而不是平均功率要求引導(dǎo)DC-DC轉(zhuǎn)換器的設(shè)計，并將高峰值電流/功率需要設(shè)在可在DC-DC 轉(zhuǎn)換器的設(shè)計中使用的組件上。能夠處理DC-DC轉(zhuǎn)換器的高切換頻率以及高峰值電流的組件例如開關(guān)和感應(yīng)器可能是大的和昂貴的。在本發(fā)明的至少一種實施方式中，通過減小通過DC-DC轉(zhuǎn)換器的開關(guān)的峰值電流并使用耦合到DC-DC轉(zhuǎn)換器的輸出的電容器在占空比的峰值時期期間將電流提供到負(fù)載，消除了對DC-DC轉(zhuǎn)換器中的大且昂貴的組件的需要。現(xiàn)在將參考圖2來描述依照本發(fā)明的DC-DC轉(zhuǎn)換器的一種實施方式，圖2示出了被配置成調(diào)節(jié)來自電池32的DC功率并將DC功率提供到負(fù)載62的DC-DC轉(zhuǎn)換器30的原理圖。DC-DC轉(zhuǎn)換器30可被用作在圖1的UPS中的轉(zhuǎn)換器15，以及在該配置中，負(fù)載62包括逆變器18和耦合到UPS 10的輸出的負(fù)載。DC-DC轉(zhuǎn)換器30為利用電流模式控制的全橋 DC-DC轉(zhuǎn)換器，并包括一組功率開關(guān)34、36、38和40、功率變壓器43、整流器42、功率感應(yīng)器 50和輸出電容器52。DC-DC轉(zhuǎn)換器的不包括輸出電容器的部分在此可被稱為DC-DC轉(zhuǎn)換器的功率級。現(xiàn)在將參考圖1-2來描述DC-DC轉(zhuǎn)換器30的操作。來自電池32的DC功率被供應(yīng)到功率開關(guān)34、36、38和40以及功率變壓器43。功率開關(guān)34、36、38和40和功率變壓器 43由控制器如控制器17操作以在變壓器的輸出產(chǎn)生經(jīng)調(diào)節(jié)的AC信號。整流器42整流AC 信號并將經(jīng)整流的AC信號提供到功率感應(yīng)器50。功率感應(yīng)器50將DC功率提供到DC-DC 轉(zhuǎn)換器30的輸出60和負(fù)載62。在圖2中，DC-DC轉(zhuǎn)換器中的三個不同的電流由箭頭M、56和58表示。電流M為來自DC-DC轉(zhuǎn)換器的功率級的輸出電流，電流56為由電容器52供應(yīng)的電流，以及電流58 為等于DC-DC轉(zhuǎn)換器的總輸出電流(電流M+電流56)的負(fù)載電流。在典型的現(xiàn)有技術(shù)轉(zhuǎn)換器中，DC-DC轉(zhuǎn)換器的組件被設(shè)計成處理DC-DC轉(zhuǎn)換器的規(guī)定最大峰值負(fù)載電流值，以及在這些現(xiàn)有技術(shù)轉(zhuǎn)換器的正常操作中，電流58實質(zhì)上等于電流54，以及在DC-DC轉(zhuǎn)換器提供規(guī)定最大峰值電流時，在電容器兩端的電壓在規(guī)定值處保持恒定。為了限制在DC-DC轉(zhuǎn)換器30內(nèi)的開關(guān)、變壓器和感應(yīng)器的大小和成本，電流58由控制器限制(通過控制開關(guān))到DC-DC轉(zhuǎn)換器30的規(guī)定最大峰值負(fù)載電流值的大約一半的值。在其它實施方式中，控制器可將電流限制到不同于最大峰值負(fù)載電流值的一半的值。 對于引出規(guī)定最大峰值電流值或大于由控制器限制的值的任何值的負(fù)載，電流的其余部分沿著電流路徑56由電容器52供應(yīng)。在電流由電容器52提供時，基于電流56的幅值和電容器的電容值，輸出電壓將下降。如在下面進一步詳細描述的，DC-DC轉(zhuǎn)換器30可被設(shè)計成在規(guī)定最大峰值電流值和最小可允許的輸出電壓處操作。在本發(fā)明的一種實施方式中，規(guī)定最大峰值電流值具有相關(guān)的有限占空比，例如 25%。在該實施方式中，在脈沖負(fù)載不接收來自DC-DC轉(zhuǎn)換器30的功率時，DC-DC轉(zhuǎn)換器 30對電容器52充電，導(dǎo)致電流56在充電模式期間為負(fù)值。通過電容器的反復(fù)充電和放電， DC-DC轉(zhuǎn)換器30能夠在不需要DC-DC轉(zhuǎn)換器的組件的情況下滿足規(guī)定最大峰值電流值以保持最大峰值電流值。 作為通過DC-DC轉(zhuǎn)換器30的峰值電流的減小的結(jié)果，通過DC-DC轉(zhuǎn)換器的均方根電流也被減小，允許更小和更廉價的組件被使用在DC-DC轉(zhuǎn)換器的設(shè)計中。例如，由于峰值和均方根電流的減小，功率感應(yīng)器50能夠利用更小的電線且需要存儲更少的能量。這就導(dǎo)致更小的功率感應(yīng)器50。同樣，作為峰值電流的減小的結(jié)果，功率開關(guān)34、36、38、40的額定電流可在大小上減小，導(dǎo)致更小、更低成本的功率開關(guān)34、36、38、40。散熱片的大小也可被減小。最后，作為峰值和均方根電流的減小的結(jié)果，功率變壓器43的銅線要求被降低，導(dǎo)致功率變壓器43的磁芯體積和磁芯面積更小。DC-DC轉(zhuǎn)換器的附加組件也能在大小和成本上減小，作為峰值和均方根電流的減小的結(jié)果?，F(xiàn)在將參考圖3來描述如上所述的具有減小的峰值電流的DC-DC轉(zhuǎn)換器的設(shè)計過程100的一個實例，圖3示出了設(shè)計過程的流程圖。在設(shè)計過程的第一階段102中，對 DC-DC轉(zhuǎn)換器的幾個設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)基于預(yù)期的負(fù)載和/或包含DC-DC轉(zhuǎn)換器的UPS的特征來設(shè)置。該標(biāo)準(zhǔn)包括峰值負(fù)載電流值Ipk、峰值負(fù)載電流持續(xù)時間TconcLload、標(biāo)稱DC輸出電壓Vo_dcdc_nom、以及負(fù)載的可允許的最小輸出電壓Vo_dcdc_min。在下一個階段104中， 修改的峰值負(fù)載電流值Idcdc_pk被計算。修改的峰值負(fù)載電流值Idcdc_pk為由DC-DC轉(zhuǎn)換器30的功率級提供的最大電流(在圖2中的電流M)。在該示例性實施方式中，修改的峰值負(fù)載電流值等于最大峰值負(fù)載電流值的一半(Idcdc_pk = Ipk*50% )，然而，其它值可被使用在其它實施方式中。在過程100的下一個階段106中，DC-DC轉(zhuǎn)換器的修改的DC-DC負(fù)載電流持續(xù)時間TconcLdcdc基于乘以峰值負(fù)載電流值Ipk和修改的峰值負(fù)載電流值Idcdc_pk之間的比率的峰值負(fù)載電流持續(xù)時間TconcLload來計算。在該示例性實施方式中，這導(dǎo)致修改的DC-DC負(fù)載電流持續(xù)時間等于峰值負(fù)載電流持續(xù)時間的兩倍(TconcLdcdc = 2*Tcond_ load) 0接下來，在階段108中，在DC-DC轉(zhuǎn)換器的輸出處的電容值基于標(biāo)稱DC輸出Vo_ dcdc_nom以及負(fù)載的可允許的最小輸出電壓Vo_dCdC_min來計算。在一種實施方式中，電
Cmin W^/h EtWitfi Cmin = (Ipk/2) *Tcond_load/ (Vo_dcdc_nom-Vo_dcdc_min)石；S定。DC-DC轉(zhuǎn)換器在階段110以已知的方式被設(shè)計，除了修改的峰值負(fù)載電流值 Idcdc_pk和修改的DC-DC負(fù)載電流持續(xù)時間TconcLdcdc用于設(shè)計轉(zhuǎn)換器且控制器被配置成操作功率開關(guān)和功率變壓器以將DC-DC轉(zhuǎn)換器的功率級的峰值電流限制到修改的峰值負(fù)載電流值Idcdc_pk以外。在階段112中，過程100完成，導(dǎo)致在一種實施方式中具有減小的峰值電流的DC-DC轉(zhuǎn)換器的設(shè)計，以及作為更小的和更廉價的組件的結(jié)果，減小了轉(zhuǎn)換器的總覆蓋區(qū)和成本。一旦設(shè)計完成，DC-DC轉(zhuǎn)換器就可被構(gòu)成。在以上描述中，描述了用在UPS中的DC-DC轉(zhuǎn)換器的實施方式。在其它實施方式中，DC-DC轉(zhuǎn)換器可被使用在其它的功率系統(tǒng)中，并且也可作為獨立的DC-DC轉(zhuǎn)換器使用。 另外，圖1的UPS為在線互動式UPS,以及在此描述的DC-DC轉(zhuǎn)換器的至少一種實施方式可與其它類型的UPS——包括在線式UPS和離線式UPS——一起使用。以上描述的至少一種實施方式目的在于DC-DC轉(zhuǎn)換器和這樣的轉(zhuǎn)換器的設(shè)計過程。在至少一個實例中，DC-DC轉(zhuǎn)換器使用全橋轉(zhuǎn)換器來實現(xiàn)。在其它實施方式中， DC-DC轉(zhuǎn)換器可利用其它拓?fù)?，以及本發(fā)明的實施方式的方面可以與降壓導(dǎo)出轉(zhuǎn)換器(buck derived converter)、升壓轉(zhuǎn)換器和降壓-升壓轉(zhuǎn)換器一起使用。
這樣描述了該發(fā)明的至少一種實施方式的幾個方面之后，應(yīng)認(rèn)識到，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將容易想到各種更改、修改以及改進。這樣的更改、修改以及改進被規(guī)定為本公開的部分，并被規(guī)定為在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。因此，前述的描述和附圖僅作為例子。
權(quán)利要求
1.一種控制具有預(yù)先確定的最大峰值負(fù)載電流值的DC-DC轉(zhuǎn)換器的方法，所述DC-DC 轉(zhuǎn)換器具有第一輸出和第二輸出以耦合到負(fù)載，電容器耦合在所述第一輸出和所述第二輸出之間，所述方法包括在第一操作模式中，將所述電容器充電到預(yù)先確定的輸出電壓值；以及在第二操作模式中，將具有所述最大峰值負(fù)載電流值的輸出電流提供到耦合到所述 DC-DC轉(zhuǎn)換器的所述輸出的負(fù)載，其中所述輸出電流的第一部分由所述DC-DC轉(zhuǎn)換器提供， 而所述輸出電流的第二部分通過將所述電容器放電到小于所述預(yù)先確定的輸出電壓值的電壓值來提供。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述DC-DC轉(zhuǎn)換器包括耦合到具有DC電壓的DC 電源的輸入、配置成將所述DC電壓轉(zhuǎn)換到AC電壓的多個開關(guān)、具有第一繞組和第二繞組的變壓器，所述第一繞組耦合到所述多個開關(guān)，而所述第二繞組耦合到所述第一輸出和所述第二輸出，以及其中所述方法還包括控制所述多個開關(guān)以將在所述第二繞組中的電流限制到小于所述最大峰值負(fù)載電流值的值。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述值近似為所述最大峰值負(fù)載電流值的50%。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，還包括在所述輸入處從電池接收輸入功率。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，還包括將所述輸出電流提供到逆變器電路的輸入。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，還包括使用包含在不間斷電源內(nèi)的控制器來控制所述多個開關(guān)以及所述逆變器電路。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，還包括在所述第一操作模式下，提供具有小于所述最大峰值負(fù)載電流的值的輸出電流。
8.一種不間斷電源，包括輸入，其從第一電源接收功率；輸出，其將功率提供到負(fù)載；逆變器，其耦合到所述輸出；第二輸入，其從第二電源接收功率；DC-DC轉(zhuǎn)換器，其耦合到所述第二輸入，并包括耦合到所述逆變器的第一輸出和第二輸出，以及包括耦合在所述第一輸出和所述第二輸出之間的電容器；以及控制器，其耦合到所述DC-DC轉(zhuǎn)換器，并配置成在第一操作模式中控制所述DC-DC轉(zhuǎn)換器以將所述電容器充電到預(yù)先確定的輸出電壓值，以及配置成在第二操作模式中控制所述 DC-DC轉(zhuǎn)換器以提供具有最大峰值負(fù)載電流值的輸出電流，其中所述輸出電流的第一部分由所述DC-DC轉(zhuǎn)換器提供，而所述輸出電流的第二部分通過將所述電容器放電到小于所述預(yù)先確定的輸出電壓值的電壓值來提供。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的不間斷電源，其中所述DC-DC轉(zhuǎn)換器還包括配置成將所述DC 電壓轉(zhuǎn)換到AC電壓的多個開關(guān)、具有第一繞組和第二繞組的變壓器，所述第一繞組耦合到所述多個開關(guān)，而所述第二繞組耦合到所述第一輸出和所述第二輸出，以及其中所述控制器還被配置成控制所述多個開關(guān)以將在所述第二繞組中的電流限制到小于所述最大峰值負(fù)載電流值的值。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的不間斷電源，其中所述值近似為所述最大峰值負(fù)載電流值的 50%。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的不間斷電源，還包括所述第二電源，以及其中所述第二電源包括電池。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的不間斷電源，其中所述控制器還被配置成在所述第一操作模式中控制所述DC-DC轉(zhuǎn)換器以將具有小于所述最大峰值負(fù)載電流的值的輸出電流提供到所述逆變器。
13.一種用于生產(chǎn)DC-DC轉(zhuǎn)換器的過程，所述DC-DC轉(zhuǎn)換器具有峰值負(fù)載電流值、峰值負(fù)載電流持續(xù)時間、標(biāo)稱DC輸出電壓以及可允許的最小輸出電壓，所述過程包括通過將所述峰值負(fù)載電流值乘以小于1的系數(shù)來確定所述DC-DC轉(zhuǎn)換器的修改的峰值負(fù)載電流值；通過將所述峰值負(fù)載電流持續(xù)時間除以所述系數(shù)來確定所述DC-DC轉(zhuǎn)換器的修改的 DC-DC負(fù)載電流持續(xù)時間；以及使用所述修改的峰值負(fù)載電流值和所述修改的DC-DC負(fù)載電流持續(xù)時間來設(shè)計所述 DC-DC轉(zhuǎn)換器的功率級。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的過程，還包括基于所述設(shè)計來建立所述DC-DC轉(zhuǎn)換器的所述功率級。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的過程，還包括至少部分地基于所述標(biāo)稱DC輸出電壓和所述可允許的最小輸出電壓來確定所述 DC-DC轉(zhuǎn)換器的輸出電容器的值；以及將所述輸出電容器耦合到所述功率級。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的過程，還包括將控制器耦合到所述DC-DC轉(zhuǎn)換器，其中所述控制器被配置成控制所述功率級的組件，并將來自所述功率級的電流限制到所述修改的 DC-DC負(fù)載電流值。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的過程，其中所述系數(shù)等于0.5。
18.一種不間斷電源，包括輸入，其從第一電源接收功率；輸出，其將功率提供到負(fù)載；逆變器，其耦合到所述輸出；第二輸入，其從第二電源接收功率；DC-DC轉(zhuǎn)換器，其耦合到所述第二輸入，并包括耦合到所述逆變器的第一輸出和第二輸出、在所述第一輸出和所述第二輸出處提供輸出功率的功率級、以及耦合在所述第一輸出和所述第二輸出之間的電容器；以及控制裝置，其用于在第一操作模式中控制所述DC-DC轉(zhuǎn)換器以將所述電容器充電到預(yù)先確定的輸出電壓值并用于在第二操作模式中控制所述DC-DC轉(zhuǎn)換器以提供具有最大峰值負(fù)載電流值的輸出電流，以使所述輸出電流的第一部分由所述功率級提供，而所述輸出電流的第二部分通過將所述電容器放電到小于所述預(yù)先確定的輸出電壓值的電壓值來提 {共。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的不間斷電源，其中所述DC-DC轉(zhuǎn)換器還包括配置成將所述 DC電壓轉(zhuǎn)換到AC電壓的多個開關(guān)、具有第一繞組和第二繞組的變壓器，所述第一繞組耦合到所述多個開關(guān)，而所述第二繞組耦合到所述第一輸出和所述第二輸出。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的不間斷電源，其中所述值近似為所述最大峰值負(fù)載電流值的 50%。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的不間斷電源，還包括所述第二電源，以及其中所述第二電源包括電池。
全文摘要
本發(fā)明的至少一些方面目的在于用于控制不間斷電源和UPS的子系統(tǒng)的方法和裝置。本發(fā)明的第一方面目的在于控制具有預(yù)先確定的最大峰值負(fù)載電流值的DC-DC轉(zhuǎn)換器(30)的方法。DC-DC轉(zhuǎn)換器具有第一和第二輸出以耦合到負(fù)載(62)，電容器(52)耦合在第一和第二輸出之間。該方法包括在第一操作模式中將電容器充電到預(yù)先確定的輸出電壓值，以及在第二操作模式中將具有最大峰值負(fù)載電流值的輸出電流提供到耦合到DC-DC轉(zhuǎn)換器的輸出的負(fù)載，其中輸出電流的第一部分由DC-DC轉(zhuǎn)換器提供，而輸出電流的第二部分通過將電容器放電到小于預(yù)先確定的輸出電壓值的電壓值來提供。
文檔編號H02M3/337GK102342009SQ201080010733
公開日2012年2月1日 申請日期2010年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月13日
發(fā)明者大衛(wèi)·E·雷利 申請人:美國能量變換公司