專利名稱：一種不間斷電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力電子器件，特別是涉及一種不間斷電源。
背景技術(shù)：
如圖I所示，為現(xiàn)有的不間斷電源(Uninterruptible Power Supply,簡稱UPS)的電路圖，圖中，UPS包括子單元，子單元包括第一可控開關(guān)Ql、第二可控開關(guān)Q2相連形成的第一橋臂，第三可控開關(guān)Q3、第四可控開關(guān)Q4相連形成的第二橋臂，第五可控開關(guān)Q5、第六可控開關(guān)Q6相連形成的第三橋臂，第一電感LI，母線電容DC1，第二電感L2，第二電容C2、第一開關(guān)SI和第二開關(guān)S2 ;第一開關(guān)SI的第一端與市電輸入稱合,第一開關(guān)SI的第二端與第一電感LI的第一端稱合,第一電感LI的第二端與第一橋臂的中點(diǎn)稱合,第一橋臂、第二橋臂和第三橋臂分別跨接在母線電容DCl的正極和負(fù)極，第二橋臂的中點(diǎn)耦合至中線N，第三橋臂的中點(diǎn)與第二電感L2的第一端耦合，第二電感L2的第二端與第二電容C2的第一 端耦合，第二電容C2的第二端耦合至中線N。UPS中還包括電池BATTERY，電池BATTERY的正極通過第二開關(guān)S2與第一電感LI的第一端耦合，電池BATTERY的負(fù)極與中線耦合。上述UPS電路中，第一電感LI，第一可控開關(guān)Q1、第二可控開關(guān)Q2、第三可控開關(guān)Q3的體內(nèi)二極管和第四可控開關(guān)Q4的體內(nèi)二極管組成功率因數(shù)校正(Power FactorCorrection，簡稱PFC)電路。第三可控開關(guān)Q3、第四可控開關(guān)Q4、第五可控開關(guān)Q5、第六可控開關(guān)Q6和第二電感L2、第二電容C2組成全橋逆變電路。經(jīng)PFC電路的功率因數(shù)校正后，其輸入電流成為與輸入市電同相位的正弦波且諧波含量較少，PFC電路同時(shí)作AC/DC變換器，將輸入市電轉(zhuǎn)換為母線電容DCl兩端的直流電壓，全橋逆變電路則將母線電容DCl兩端的直流電壓逆變?yōu)楦哔|(zhì)量的正弦電壓提供給負(fù)載。電路中，由于第三可控開關(guān)Q3、第四可控開關(guān)Q4組成的第二橋臂被PFC電路和全橋逆變電路共用，因此電路中使用了較少的開關(guān)管，電路的成本較低。同時(shí)由于PFC電路的整流電流和逆變電路的逆變電流在絕大多數(shù)情況下經(jīng)過第二橋臂的可控開關(guān)(Q3或Q4)的方向相反，可以抵消大部分，所以第三可控開關(guān)Q3和第四可控開關(guān)Q4中流經(jīng)的電流小，損耗在其上的功率就小，因此電路的損耗也較小。然而上述電路，要實(shí)現(xiàn)正常工作，需要復(fù)雜的控制算法產(chǎn)生各可控開關(guān)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)以控制各可控開關(guān)的工作狀態(tài)，尤其是電路中第二橋臂的第三可控開關(guān)Q3和第四可控開關(guān)Q4，因其組成的第二橋臂被PFC電路和全橋逆變電路共用，兩可控開關(guān)對應(yīng)的驅(qū)動(dòng)控制算法較復(fù)雜。另外，現(xiàn)有的UPS除包括上述子單元之外，還包括開關(guān)管驅(qū)動(dòng)模塊。如圖2所示，為開關(guān)管驅(qū)動(dòng)模塊的電路圖，開關(guān)管驅(qū)動(dòng)模塊包括前端濾波模塊I、中間隔離耦合模塊2和后端驅(qū)動(dòng)模塊3，前端濾波模塊I的輸入端接收開關(guān)管驅(qū)動(dòng)模塊前一級輸出的開關(guān)管驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)DRVl，對其進(jìn)行濾波處理，前端濾波模塊I的第一輸出端A連接中間隔離耦合模塊2的第一輸入端C，前端濾波模塊I的第二輸出端B，也即接地端連接中間隔離耦合模塊2的第二輸入端D。中間隔離耦合模塊2的第一輸出端F連接后端驅(qū)動(dòng)模塊3的輸入端I，第二輸出端E連接后端驅(qū)動(dòng)模塊3的正電源線V+，第三輸出端G連接后端驅(qū)動(dòng)模塊3的負(fù)電源線V-。后端驅(qū)動(dòng)模塊3的驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端L連接UPS子單元中位于橋臂下端的開關(guān)管(如第二可控開關(guān)Q2、第四可控開關(guān)Q4和第六可控開關(guān)Q6)的控制端，后端驅(qū)動(dòng)模塊3的中線M連接母線電容DCl的負(fù)極。如何對開關(guān)管驅(qū)動(dòng)模塊進(jìn)行改進(jìn)，以降低整個(gè)UPS的器件成本，也是本領(lǐng)域技術(shù)人員努力的方向。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是彌補(bǔ)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種不間斷電源，能相對簡化電路中第二橋臂中的第三可控開關(guān)Q3和第四可控開關(guān)Q4對應(yīng)的驅(qū)動(dòng)控制算法。本發(fā)明進(jìn)一步所要解決的技術(shù)問題是彌補(bǔ)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種不間斷電源，通過對開關(guān)管驅(qū)動(dòng)模塊的改進(jìn)以減小整個(gè)UPS的器件成本。本發(fā)明的技術(shù)問題通過以下的技術(shù)方案予以解決一種不間斷電源，包括子單元和開關(guān)管驅(qū)動(dòng)模塊，所述子單元包括第一可控開關(guān)和第二可控開關(guān)相連形成的第一橋臂，第三可控開關(guān)和第四可控開關(guān)相連形成的第二橋臂，第五可控開關(guān)和第六可控開關(guān)相連形成的第三橋臂，第一電感，母線電容，第二電感，第二電容、第一開關(guān)和第二開關(guān)；所述第一開關(guān)的第一端與市電輸入耦合，所述第一開關(guān)的第二端與所述第一電感的第一端耦合，所述第一電感的第二端與所述第一橋臂的中點(diǎn)耦合，所述第一橋臂、第二橋臂和第三橋臂分別跨接在所述母線電容的正極和負(fù)極，所述第二橋臂的中點(diǎn)耦合至中線，所述第三橋臂的中點(diǎn)與所述第二電感的第一端耦合，所述第二電感的第二端與所述第二電容的第一端耦合，所述第二電容的第二端耦合至中線；其特征在于所述不間斷電源還包括電池；所述電池的正極與所述第二開關(guān)的第一端耦合，所述第二開關(guān)的第二端與所述第一電感的第一端耦合，所述電池的負(fù)極與所述母線電容的負(fù)極耦合；或，所述電池的正極與所述母線電容的正極耦合，所述電池的負(fù)極與所述第二開關(guān)的第一端耦合，所述第二開關(guān)的第二端與所述第一電感的第一端耦合。優(yōu)選的技術(shù)方案中，所述子單元還包括第一電容，所述第一電容第一端與所述電池的正極耦合、第二端與所述電池的負(fù)極耦合。進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案中，所述子單元還包括第三電感，所述第二橋臂的中點(diǎn)通過所述第三電感耦合至中線。所述開關(guān)管驅(qū)動(dòng)模塊包括前端濾波模塊和后端驅(qū)動(dòng)模塊，所述前端濾波模塊的第一輸出端連接所述后端驅(qū)動(dòng)模塊的輸入端，所述前端濾波模塊的接地端直接與所述后端驅(qū)動(dòng)模塊的中線相連，所述后端驅(qū)動(dòng)模塊的中線與所述子單元中的母線電容(DCl)的負(fù)極耦
口 ο本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)對比的有益效果是本發(fā)明的不間斷電源，通過對電池掛接形式的改進(jìn)，使得電路在電池模式下工作時(shí)，第二橋臂中的兩個(gè)可控開關(guān)(Q3、Q4)完全從PFC電路中“釋放”出來，則當(dāng)電路從市電模式切換至電池模式下工作時(shí)，不再需要改變兩個(gè)可控開關(guān)(Q3、Q4)的控制算法以避免其燒毀，在電池模式下可控開關(guān)(Q3、Q4)的控制算法仍然可延用市電模式下的控制算法，可控開關(guān)(Q3、Q4)的控制算法不再如現(xiàn)有中既包括市電模式下控制算法也包括電池模式下控制算法兩部分內(nèi)容，而是簡化為僅包括市電模式下控制算法這部分內(nèi)容。再者，由于電池模式下，兩個(gè)可控開關(guān)(Q3、Q4)完全從PFC電路中“釋放”出來，即使仍然按照市電模式和電池模式區(qū)分設(shè)計(jì)兩部分的控制算法，由于電池模式下兩可控開關(guān)(Q3、Q4)僅需負(fù)責(zé)逆變電路的工作，則兩可控開關(guān)(Q3、Q4)電池模式下對應(yīng)的控制算法相對現(xiàn)有技術(shù)中電池模式下的控制算法也簡化很多，即使按兩部分設(shè)計(jì)控制算法，控制算法整體也能得到簡化。進(jìn)一步地，本發(fā)明的不間斷電源，UPS中的開關(guān)管驅(qū)動(dòng)模塊，前端濾波模塊的接地端與后端驅(qū)動(dòng)模塊的中線共地連接，可省去中間隔離耦合模塊的使用，降低整個(gè)UPS的器件成本。

圖I是現(xiàn)有技術(shù)中不間斷電源的電路圖；圖2是現(xiàn)有技術(shù)中不間斷電源中的開關(guān)管驅(qū)動(dòng)模塊電路圖；
圖3是本發(fā)明具體實(shí)施方式
一中不間斷電源的電路圖；圖4a是本發(fā)明具體實(shí)施方式
一中不間斷電源市電模式下輸入正半周輸出正半周時(shí)PFC電路中第一電感儲(chǔ)能時(shí)的電流流向圖；圖4b是本發(fā)明具體實(shí)施方式
一中不間斷電源市電模式下輸入正半周輸出正半周時(shí)PFC電路中第一電感儲(chǔ)能轉(zhuǎn)移至母線電容時(shí)的電流流向圖；圖4c是本發(fā)明具體實(shí)施方式
一中不間斷電源市電模式下輸入正半周輸出正半周時(shí)逆變電路中母線電容儲(chǔ)能轉(zhuǎn)移至第二電感時(shí)的電流流向圖；圖4d是本發(fā)明具體實(shí)施方式
一中不間斷電源市電模式下輸入正半周輸出正半周時(shí)逆變電路中第二電感儲(chǔ)能轉(zhuǎn)移至第二電容時(shí)的電流流向圖；圖5a是本發(fā)明具體實(shí)施方式
一中不間斷電源市電模式下輸入負(fù)半周輸出負(fù)半周時(shí)PFC電路中第一電感儲(chǔ)能時(shí)的電流流向圖；圖5b是本發(fā)明具體實(shí)施方式
一中不間斷電源市電模式下輸入負(fù)半周輸出負(fù)半周時(shí)PFC電路中第一電感儲(chǔ)能轉(zhuǎn)移至母線電容時(shí)的電流流向圖；圖5c是本發(fā)明具體實(shí)施方式
一中不間斷電源市電模式下輸入負(fù)半周輸出負(fù)半周時(shí)逆變電路中母線電容儲(chǔ)能轉(zhuǎn)移至第二電感時(shí)的電流流向圖；圖5d是本發(fā)明具體實(shí)施方式
一中不間斷電源市電模式下輸入負(fù)半周輸出負(fù)半周時(shí)逆變電路中第二電感儲(chǔ)能轉(zhuǎn)移至第二電容時(shí)的電流流向圖；圖6a是現(xiàn)有技術(shù)中不間斷電源電池模式下的PFC電路第一電感儲(chǔ)能時(shí)的電流流向圖；圖6b是現(xiàn)有技術(shù)中不間斷電源電池模式下的PFC電路第一電感儲(chǔ)能時(shí)轉(zhuǎn)移至母線電容時(shí)的電流流向圖；圖7a是本發(fā)明具體實(shí)施方式
一中不間斷電源電池模式下的PFC電路第一電感儲(chǔ)能時(shí)的電流流向圖；圖7b是本發(fā)明具體實(shí)施方式
一中不間斷電源電池模式下的PFC電路第一電感儲(chǔ)能轉(zhuǎn)移至母線電容時(shí)的電流流向圖；圖8是本發(fā)明具體實(shí)施方式
二中不間斷電源的電路圖9a是本發(fā)明具體實(shí)施方式
二中不間斷電源電池模式下的PFC電路第一電感儲(chǔ)能時(shí)的電流流向圖；圖9b是本發(fā)明具體實(shí)施方式
二中不間斷電源電池模式下的PFC電路第一電感儲(chǔ)能轉(zhuǎn)移至母線電容時(shí)的電流流向圖；圖10是本發(fā)明具體實(shí)施方式
三中不間斷電源的電路圖；圖11是本發(fā)明具體實(shí)施方式
四中不間斷電源的電路圖；圖12是本發(fā)明具體實(shí)施方式
五中不間斷電源的電路圖；圖13是本發(fā)明具體實(shí)施方式
六中不間斷電源的電路圖；
圖14是本發(fā)明具體實(shí)施方式
七中不間斷電源的電路圖；圖15是本發(fā)明具體實(shí)施方式
八中不間斷電源的電路圖；圖16是本發(fā)明具體實(shí)施方式
九中不間斷電源的電路圖；圖17是本發(fā)明具體實(shí)施方式
十中不間斷電源的電路圖；圖18是本發(fā)明具體實(shí)施方式
十一中不間斷電源中的開關(guān)管驅(qū)動(dòng)模塊電路圖。
具體實(shí)施方式下面結(jié)合具體實(shí)施方式
并對照附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
具體實(shí)施方式
一如圖3所示，為本具體實(shí)施方式
中不間斷電源的電路圖，不間斷電源包括開關(guān)管驅(qū)動(dòng)模塊(圖中未示出)，子單元100和電池BATTERY。子單元100包括第一可控開關(guān)Ql和第二可控開關(guān)Q2相連形成的第一橋臂，第三可控開關(guān)Q3和第四可控開關(guān)Q4相連形成的第二橋臂，第五可控開關(guān)Q5和第六可控開關(guān)Q6相連形成的第三橋臂，第一電感LI，母線電容DC1，第二電感L2，第二電容C2、第一開關(guān)SI和第二開關(guān)S2。子單元100中，第一開關(guān)SI的第一端與市電輸入稱合，第一開關(guān)SI的第二端與第一電感LI的第一端稱合,第一電感LI的第二端與第一橋臂的中點(diǎn)耦合，第一橋臂、第二橋臂和第三橋臂分別跨接在母線電容DCl的正極和負(fù)極，第二橋臂的中點(diǎn)耦合至中線N，第三橋臂的中點(diǎn)與第二電感L2的第一端耦合，第二電感L2的第二端與第二電容C2的第一端耦合，第二電容C2的第二端耦合至中線N。電池BATTERY與子單元的連接關(guān)系為，電池BATTERY的正極與第二開關(guān)S2的第一端耦合，第二開關(guān)S2的第二端與第一電感LI的第一端耦合，電池BATTERY的負(fù)極與母線電容DCl的負(fù)極耦合。相對于現(xiàn)有的UPS電路，電池BATTERY的負(fù)極不再掛接在中線上，而是直接接在母線電容DCl的負(fù)極。上述第一可控開關(guān)Q1、第二可控開關(guān)Q2、第三可控開關(guān)Q3、第四可控開關(guān)Q4、第五可控開關(guān)Q5和第六可控開關(guān)Q6為同一類型的可控開關(guān)，所述同一類型的可控開關(guān)可以為金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管、絕緣柵雙極型晶體管、功率晶體管、可關(guān)斷晶閘管、MOS (Metal-Oxide-Semiconductor,金屬-氧化物-半導(dǎo)體)控制晶閘管、靜電感應(yīng)晶體管、靜電感應(yīng)晶閘管或集成門極換流晶閘管等。上述子單元電路中，第一電感LI，第一可控開關(guān)Q1、第二可控開關(guān)Q2、第三可控開關(guān)Q3的體內(nèi)二極管和第四可控開關(guān)Q4的體內(nèi)二極管組成PFC電路。第三可控開關(guān)Q3、第四可控開關(guān)Q4、第五可控開關(guān)Q5、第六可控開關(guān)Q6和第二電感L2、第二電容C2組成逆變電路。PFC電路和逆變電路的電路結(jié)構(gòu)以及工作原理均與現(xiàn)有的UPS相同，在此不做重復(fù)說明。上述電路如工作在市電模式下時(shí)，各可控開關(guān)的控制狀態(tài)與現(xiàn)有的UPS中相同，如下僅作簡略描述。市電輸入正半周時(shí)，電路輸出也為正半周，則PFC電路工作在正半周內(nèi)，逆變電路也工作在正半周內(nèi)，則需控制第一可控開關(guān)Ql關(guān)斷；第二可控開關(guān)Q2根據(jù)PFC控制量和載波產(chǎn)生的脈寬調(diào)制信號(hào)高頻斬波；第三可控開關(guān)Q3關(guān)斷；第四可控開關(guān)Q4導(dǎo)通；第五可控開關(guān)Q5根據(jù)逆變控制量和載波產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)信號(hào)高頻斬波，第六可控開關(guān)Q6與第五可控開關(guān)Q5互補(bǔ)工作。PFC電路中，第一電感LI儲(chǔ)能時(shí)電流回路如圖4a中虛線箭頭所示，第一 電感LI中儲(chǔ)能轉(zhuǎn)移至母線電容DCl時(shí)電流回路如圖4b中虛線箭頭所示；逆變電路中，母線電容DCl中儲(chǔ)能釋放至第二電感L2時(shí)電流回路如圖4c中虛線箭頭所示，第二電感L2中儲(chǔ)能釋放至第二電容C2時(shí)電流回路如圖4d中虛線箭頭所示。市電輸入負(fù)半周時(shí)，電路輸出也為負(fù)半周，則PFC電路工作在負(fù)半周內(nèi)，逆變電路也工作在負(fù)半周內(nèi)，則需控制第一可控開關(guān)Ql根據(jù)PFC控制量和載波產(chǎn)生的脈寬調(diào)制信號(hào)高頻斬波；第二可控開關(guān)Q2關(guān)斷；第三可控開關(guān)Q3導(dǎo)通；第四可控開關(guān)Q4關(guān)斷；第六可控開關(guān)Q6根據(jù)逆變控制量和載波產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)信號(hào)高頻斬波，第五可控開關(guān)Q5與第六可控開關(guān)Q6互補(bǔ)工作。PFC電路中，第一電感LI儲(chǔ)能時(shí)電流回路如圖5a中虛線箭頭所示，第一電感LI中儲(chǔ)能轉(zhuǎn)移至母線電容DCl時(shí)電流回路如圖5b中虛線箭頭所示；逆變電路中，母線電容DCl中儲(chǔ)能釋放至第二電感L2時(shí)電流回路如圖5c中虛線箭頭所示，第二電感L2中儲(chǔ)能釋放至第二電容C2時(shí)電流回路如圖5d中虛線箭頭所示。上述電路如工作于電池模式下，逆變電路部分的各可控開關(guān)的工作仍與現(xiàn)有的UPS中逆變電路中相同，而PFC電路中各可控開關(guān)的工作則與現(xiàn)有的UPS中PFC電路中不同?，F(xiàn)有的UPS電路中電池模式下PFC電路中電流流向圖如圖6所示。圖6a為現(xiàn)有的UPS在電池模式下PFC電路中第一電感LI儲(chǔ)能時(shí)電流流向圖。此時(shí)，電流沿電池BATTERY 正極一第二開關(guān)S2 —第一電感LI —第二可控開關(guān)Q2 —第四可控開關(guān)Q4 —中線N —電池BATTERY負(fù)極，為第一電感LI儲(chǔ)能。圖6b為現(xiàn)有的UPS在電池模式下PFC電路中第一電感LI儲(chǔ)能釋放至母線電容DCl時(shí)電流流向圖。此時(shí)，電流沿電池BATTERY正極一第二開關(guān)S2—第一電感LI —第一可控開關(guān)Ql —母線電容DCl —第四可控開關(guān)Q4—中線N—電池BATTERY負(fù)極，為母線電容DCl充電。而本具體實(shí)施方式
中UPS電路中電池模式下PFC電路中電流流向圖如圖7所示。圖7a中為本具體實(shí)施方式
中UPS電路在電池模式下PFC電路中第一電感LI儲(chǔ)能時(shí)電流流向圖。此時(shí)，電流沿電池BATTERY正極一第二開關(guān)S2—第一電感LI —第二可控開關(guān)Q2 —電池BATTERY負(fù)極，為第一電感LI儲(chǔ)能。圖7b中為電池模式下PFC電路中第一電感LI儲(chǔ)能釋放至母線電容DCl時(shí)電流流向圖。此時(shí)，電流沿電池BATTERY正極一第二開關(guān)S2—第一電感LI —第一可控開關(guān)Ql —母線電容DCl —電池BATTERY負(fù)極，為母線電容DCl充電。對比圖6和圖7中的電流回路可知，本具體實(shí)施方式
中的UPS在電池模式下時(shí)，PFC電路中不再需要第二橋臂中的兩個(gè)可控開關(guān)(Q3、Q4)的參與，兩個(gè)可控開關(guān)(Q3、Q4)僅需承擔(dān)逆變電路中的工作任務(wù)即可，這樣即可相對簡化第三可控開關(guān)Q3和第四可控開關(guān)Q4對應(yīng)的驅(qū)動(dòng)控制算法。具體分析為
對現(xiàn)有UPS電路中第三可控開關(guān)Q3和第四可控開關(guān)Q4控制算法非常復(fù)雜的原因進(jìn)行分析，一方面，由于第三可控開關(guān)Q3、第四可控開關(guān)Q4組成的第二橋臂被PFC電路和全橋逆變電路共用，使得兩可控開關(guān)都“身兼”兩職，在輸入為市電正半周供電或直接由電池供電，輸出為逆變正半周的情形下，需 第四可控開關(guān)Q4同時(shí)兼顧PFC電路和逆變電路中的工作；在輸入為市電負(fù)半周供電或直接由電池供電，輸出為逆變負(fù)半周的情形下，需第三可控開關(guān)Q3同時(shí)兼顧PFC電路和逆變電路的工作。因此，因第三可控開關(guān)Q3、第四可控開關(guān)Q4 “身兼”兩職的“雙重身份”，兩可控開關(guān)(Q3、Q4)對應(yīng)的控制算法內(nèi)容相對其它可控開關(guān)(Q1、Q2、Q3和Q4)較復(fù)雜。另一方面，當(dāng)需要將電路從市電模式切換至電池模式下工作時(shí)，為避免第三可控開關(guān)Q3和第四可控開關(guān)Q4的長時(shí)間導(dǎo)通而燒毀，需對第三可控開關(guān)Q3和第四可控開關(guān)Q4的對應(yīng)的驅(qū)動(dòng)控制算法重新設(shè)定，也即第三可控開關(guān)Q3和第四可控開關(guān)Q4的控制算法包括兩部分，一部分對應(yīng)市電模式時(shí)的工作，另一部分對應(yīng)電池模式時(shí)的工作。因此，第三可控開關(guān)Q3和第四可控開關(guān)Q4控制算法的內(nèi)容也相對其它可控開關(guān)的控制算法內(nèi)容較多。綜上所述，第三可控開關(guān)Q3、第四可控開關(guān)Q4的控制算法復(fù)雜，且包含兩部分內(nèi)容導(dǎo)致其控制算法較為復(fù)雜。通過本具體實(shí)施方式
中電池掛接形式的改變，使得UPS在電池模式下時(shí)，PFC電路中不再需要第二橋臂中的兩個(gè)可控開關(guān)(Q3、Q4)的參與，兩個(gè)可控開關(guān)(Q3、Q4)僅需承擔(dān)逆變電路中的工作任務(wù)即可，則控制算法復(fù)雜度相對降低。同時(shí)，因電池模式時(shí)PFC電路不涉及第三可控開關(guān)Q3和第四可控開關(guān)Q4，這樣電池模式下不必為避免第三可控開關(guān)Q3和第四可控開關(guān)Q4的長時(shí)間導(dǎo)通燒毀而重新設(shè)定控制算法，電池模式下仍然可沿用市電模式下的控制算法，控制算法的內(nèi)容也相對縮減。即通過電池掛接形式的改變，進(jìn)而從算法復(fù)雜度和算法內(nèi)容方面相對簡化了第三可控開關(guān)Q3和第四可控開關(guān)Q4對應(yīng)的驅(qū)動(dòng)控制算法。
具體實(shí)施方式
二如圖8所示，本具體實(shí)施方式
與實(shí)施方式一的不同之處在于電池BATTERY的正極與母線電容DCl的正極耦合，電池BATTERY的負(fù)極與第二開關(guān)S2的第一端耦合，第二開關(guān)S2的第二端與第一電感LI的第一端耦合。該種形式的電池掛接，同樣也能實(shí)現(xiàn)簡化第三可控開關(guān)Q3和第四可控開關(guān)Q4對應(yīng)的驅(qū)動(dòng)控制算法的目的。如圖8所示，為本具體實(shí)施方式
中不間斷電源的電路圖，包括子單元100和電池BATTERY。子單元100包括第一可控開關(guān)Ql和第二可控開關(guān)Q2相連形成的第一橋臂，第三可控開關(guān)Q3和第四可控開關(guān)Q4相連形成的第二橋臂，第五可控開關(guān)Q5和第六可控開關(guān)Q6相連形成的第三橋臂，第一電感LI,母線電容DCl,第二電感L2,第二電容C2、第一開關(guān)SI和第二開關(guān)S2。子單兀100中，第一開關(guān)SI的第一端與市電輸入稱合,第一開關(guān)SI的第二端與第一電感LI的第一端稱合,第一電感LI的第二端與第一橋臂的中點(diǎn)稱合,第一橋臂、第二橋臂和第三橋臂分別跨接在母線電容DCl的正極和負(fù)極，第二橋臂的中點(diǎn)耦合至中線N，第三橋臂的中點(diǎn)與第二電感L2的第一端耦合，第二電感L2的第二端與第二電容C2的第一端耦合，第二電容C2的第二端耦合至中線N。電池BATTERY與子單元的連接關(guān)系為，電池BATTERY的正極與母線電容DCl的正極耦合，電池BATTERY的負(fù)極與第二開關(guān)S2的第一端耦合，第二開關(guān)S2的第二端與第一電感LI的第一端耦合。本具體實(shí)施方式
中UPS電路中電池模式下PFC電路中電流流向圖如圖9所示。圖9a中為本具體實(shí)施方式
中UPS電路在電池模式下PFC電路中第一電感LI儲(chǔ)能時(shí)電流流向圖。此時(shí)，電流沿電池BATTERY正極一第一可控開關(guān)Ql —第一電感LI —第二開關(guān)S2 —電池BATTERY負(fù)極，為第一電感LI儲(chǔ)能。圖9b中為電池模式下PFC電路中第一電感LI儲(chǔ)能釋放至母線電容DCl時(shí)電流流向圖。此時(shí)，電流沿電池BATTERY正極一母線電容DCl —第二可控開關(guān)Q2 —第一電感LI —第二開關(guān)S2 —電池BATTERY負(fù)極，為母線電容DCl充電。從圖9所示的電流流向圖，可知該電池掛接形式下，UPS在電池模式下時(shí)，PFC電路中同樣不需要第二橋臂中的兩個(gè)可控開關(guān)(Q3、Q4)的參與，兩個(gè)可控開關(guān)(Q3、Q4)僅需承擔(dān)逆變電路中的工作任務(wù)即可，這樣也可同實(shí)施方式一中，相對簡化第三可控開關(guān)Q3和第四可控開關(guān)Q4對應(yīng)的驅(qū)動(dòng)控制算法。
具體實(shí)施方式
三如圖10所示，本具體實(shí)施方式
與實(shí)施方式一的不同之處在于子單元還包括第一電容Cl，第一電容Cl的第一端與電池BATTERY的正極耦合，第二端與電池BATTERY的負(fù)極耦合。
本具體實(shí)施方式
中，按照上述方式連接第一電容Cl，可有效避免電容位置放置不當(dāng)引起的UPS輸入電流的總諧波失真(Total Harmonic Distortion of Current,簡稱THDi)。這是因?yàn)?，通常的電容接法是，第一種接法將第一電容Cl第一端與第一電感LI第一端相連，第二端與中線N相連；抑或稍作改進(jìn)得到第二種接法，將第一電容Cl第一端與第一電感LI第一端相連，第二端與母線電容負(fù)極相連。上述兩種通常接法中，電容位置均存在不當(dāng)易于引起UPS的THDi指標(biāo)變差。按照第一種接法接入第一電容Cl后，電池模式下，易在第三可控開關(guān)Q3開通瞬間構(gòu)成一個(gè)回路，該回路為母線電容DCl正極一第三可控開關(guān)Q3 —中線N—第一電容Cl —第二開關(guān)S2 —電池BATTERY正極一電池BATTERY負(fù)極一母線電容DCl負(fù)極。按照第一種接法接入第一電容Cl后，電池模式下，也易在第四可控開關(guān)Q4開通瞬間構(gòu)成一個(gè)回路，該回路為電池BATTERY正極一第二開關(guān)S2 —第一電容Cl —中線N —第四可控開關(guān)Q4 —電池BATTERY負(fù)極。按照第二種接法接入第一電容Cl后，市電模式下，市電輸入從正半周到負(fù)半周過零時(shí)，也易在第三可控開關(guān)Q3開通瞬間構(gòu)成一個(gè)回路，該回路為市電輸入端一第一電容Cl —母線電容DCl負(fù)極一母線電容DCl正極一第三可控開關(guān)Q3—中線N。按照第二種接法接入第一電容Cl后，市電模式下，市電輸入從負(fù)半周到正半周過零時(shí)，也易在第四可控開關(guān)Q4開通瞬間構(gòu)成一個(gè)回路。該回路為中線N—第四可控開關(guān)Q4 —第一電容Cl —市電輸入端。同時(shí),此時(shí)也易于在第二可控開關(guān)Q2開通瞬間構(gòu)成一個(gè)回路，該回路為第一電容Cl —第一電感LI —第二可控開關(guān)Q2 —第一電容Cl。上述情形下構(gòu)成的回路中形成電流，該形成電流即引起UPS的輸入電流波形畸變，造成UPS的THDi指標(biāo)變差。而按照本具體實(shí)施方式
中的方式接入第一電容Cl后，第一電容Cl的連接無法構(gòu)成上述回路，因此即可避免形成電流造成UPS的THDi指標(biāo)變差。雖然本具體實(shí)施方式
中改進(jìn)的第一電容Cl接法與通常接法的區(qū)別點(diǎn)較小，但可克服本領(lǐng)域技術(shù)人員的技術(shù)偏見。
具體實(shí)施方式
四如圖11所示，本具體實(shí)施方式
與實(shí)施方式二的不同之處在于子單元還包括第一電容Cl，第一電容Cl的第一端與電池BATTERY的正極耦合，第二端與電池BATTERY的負(fù)極耦合。在具體實(shí)施方式
二連接電池的基礎(chǔ)上，再按照上述方式連接第一電容Cl，同樣可以避免第一電容Cl連接不當(dāng)構(gòu)成回路形成電流造成UPS的THDi指標(biāo)變差。
具體實(shí)施方式
五如圖12所示，本具體實(shí)施方式
與實(shí)施方式一的不同之處在于子單元還包括第三電感L3，第二橋臂的中點(diǎn)通過第三電感L3耦合至中線N。通過增設(shè)第三電感L3，可降低UPS輸入部分和輸出部分的I禹合。
具體實(shí)施方式
六如圖13所示，本具體實(shí)施方式
與實(shí)施方式二的不同之處在于子單元還包括第三電感L3，第二橋臂的中點(diǎn)通過第三電感L3耦合至中線N。通過增設(shè)第三電感L3，可降低UPS輸入部分和輸出部分的I禹合。
具體實(shí)施方式
七 作為一個(gè)實(shí)施例，如圖14所示，本具體實(shí)施方式
與實(shí)施方式一的不同之處在于子單元還包括第三開關(guān)S3，電池BATTERY的正極與第二開關(guān)S2的第一端耦合，第二開關(guān)S2的第二端與第一電感LI的第一端耦合，電池BATTERY的負(fù)極通過第三開關(guān)S3與母線電容DCl的負(fù)極耦合。
具體實(shí)施方式
八作為一個(gè)實(shí)施例，如圖15所示，本具體實(shí)施方式
與實(shí)施方式二的不同之處在于子單元還包括第三開關(guān)S3，電池BATTERY的正極通過第三開關(guān)S3與母線電容DCl的正極耦合，電池BATTERY的負(fù)極與第二開關(guān)S2的第一端耦合，第二開關(guān)S2的第二端與第一電感LI的第一端耦合。
具體實(shí)施方式
九如圖16所示，本具體實(shí)施方式
與實(shí)施方式一的不同之處在于包括三個(gè)子單元，分別為第一子單元100，第二子單元200，第三子單元300。各子單元的結(jié)構(gòu)同具體實(shí)施方式
一中的子單元。其中，電池BATTERY的正極與第一子單元100中的第二開關(guān)S2、第二子單元200中的第二開關(guān)S12、第三子單元300中的第二開關(guān)S22的第一端分別耦合，電池BATTERY的負(fù)極與第一子單元100中的母線電容DCl、第二子單元200中的母線電容DCl I、第三子單元300中的母線電容DC21的負(fù)極分別耦合。本具體實(shí)施方式
中的UPS即為3個(gè)實(shí)施方式一中的UPS并聯(lián)連接，實(shí)現(xiàn)3個(gè)子單元并機(jī)公用一個(gè)電池BATTERY的應(yīng)用，降低系統(tǒng)成本，同時(shí)可以得到3倍的輸出功率。
具體實(shí)施方式
十如圖17所示，本具體實(shí)施方式
與實(shí)施方式一的不同之處在于包括三個(gè)子單元，分別為第一子單元100，第二子單元200，第三子單元300。各子單元的結(jié)構(gòu)同具體實(shí)施方式
二中的子單元。其中，電池BATTERY的正極與第一子單元100中的母線電容DCl、第二子單元200中的母線電容DClI、第三子單元300中的母線電容DC21的正極分別耦合，電池BATTERY的負(fù)極與第一子單元100中的第二開關(guān)S2、第二子單元200中的第二開關(guān)S12、第三子單元300中的第二開關(guān)S22的第一端分別稱合。本具體實(shí)施方式
中的UPS即為3個(gè)實(shí)施方式二中的UPS并聯(lián)連接，實(shí)現(xiàn)3個(gè)子單元并機(jī)公用一個(gè)電池BATTERY的應(yīng)用，降低系統(tǒng)成本，同時(shí)可以得到3倍的輸出功率。
具體實(shí)施方式
i^一
本具體實(shí)施方式
中的UPS針對開關(guān)管驅(qū)動(dòng)模塊作出改進(jìn)。如圖18所示,為本具體實(shí)施方式
中的UPS中的開關(guān)管驅(qū)動(dòng)模塊的電路圖。開關(guān)管驅(qū)動(dòng)模塊包括前端濾波模塊I和后端驅(qū)動(dòng)模塊3，前端濾波模塊I的第一輸出端A連接后端驅(qū)動(dòng)模塊3的輸入端I，前端濾波模塊I的第二輸出端B，也即接地端，直接與端驅(qū)動(dòng)模塊3的中線M相連后連接至UPS子單元中的母線電容DCl的負(fù)極。也即，前端濾波模塊I的接地端與后端驅(qū)動(dòng)模塊3的中線M共地(共用母線電容DCl的負(fù)極作為地端)連接，因此本具體實(shí)施方式
中的開關(guān)管驅(qū)動(dòng)模塊中相對于現(xiàn)有技術(shù)中的開關(guān)管驅(qū)動(dòng)模塊可以省去中間隔離耦合模塊的使用，降低整個(gè)UPS的器件成本。使用三個(gè)本具體實(shí)施方式
中的開關(guān)管驅(qū)動(dòng)模塊分別驅(qū)動(dòng)UPS子單元中位于橋臂下端的開關(guān)管，即第二可控開關(guān)Q2、第四可控開關(guān)Q4和第六可控開關(guān)Q6，可以省去3個(gè)隔離耦合模塊的使用，實(shí)現(xiàn)低成本。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下做出若干替代或明顯變型，而且性能或用途相同，都應(yīng)當(dāng)視為 屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種不間斷電源，包括子單元和開關(guān)管驅(qū)動(dòng)模塊，所述子單元包括第一可控開關(guān)(Ql)和第二可控開關(guān)(Q2)相連形成的第一橋臂，第三可控開關(guān)(Q3)和第四可控開關(guān)(Q4)相連形成的第二橋臂，第五可控開關(guān)(Q5)和第六可控開關(guān)(Q6)相連形成的第三橋臂，第一電感(LI),母線電容(DC1),第二電感(L2),第二電容(C2)、第一開關(guān)(SI)和第二開關(guān)(S2);所述第一開關(guān)(SI)的第一端與市電輸入稱合,所述第一開關(guān)(SI)的第二端與所述第一電感(LI)的第一端耦合，所述第一電感(LI)的第二端與所述第一橋臂的中點(diǎn)耦合，所述第一橋臂、第二橋臂和第三橋臂分別跨接在所述母線電容(DCl)的正極和負(fù)極，所述第二橋臂的中點(diǎn)耦合至中線(N)，所述第三橋臂的中點(diǎn)與所述第二電感(L2)的第一端耦合，所述第二電感(L2)的第二端與所述第二電容(C2)的第一端耦合，所述第二電容(C2)的第二端耦合至中線(N);其特征在于所述不間斷電源還包括電池； 所述電池的正極與所述第二開關(guān)(S2)的第一端耦合，所述第二開關(guān)(S2)的第二端與所述第一電感(LI)的第一端耦合，所述電池的負(fù)極與所述母線電容(DCl)的負(fù)極耦合； 或， 所述電池的正極與所述母線電容(DCl)的正極耦合，所述電池的負(fù)極與所述第二開關(guān)(S2)的第一端耦合，所述第二開關(guān)(S2)的第二端與所述第一電感(LI)的第一端耦合。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的不間斷電源，其特征在于所述子單元還包括第一電容(Cl)，所述第一電容(Cl)第一端與所述電池的正極耦合、第二端與所述電池的負(fù)極耦合。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的不間斷電源，其特征在于所述子單元還包括第三電感(L3)，所述第二橋臂的中點(diǎn)通過所述第三電感(L3)耦合至中線(N)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的不間斷電源，其特征在于所述子單元還包括第三開關(guān)(S3)，當(dāng)所述電池的正極與所述第二開關(guān)(S2)的第一端耦合，所述第二開關(guān)(S2)的第二端與所述第一電感(LI)的第一端稱合時(shí)， 所述電池的負(fù)極通過所述第三開關(guān)(S3)與所述母線電容(DCl)的負(fù)極耦合。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的不間斷電源，其特征在于所述子單元還包括第三開關(guān)(S3)，當(dāng)所述電池的負(fù)極與所述第二開關(guān)(S2)的第一端耦合，所述第二開關(guān)(S2)的第二端與所述第一電感(LI)的第一端稱合時(shí)， 所述電池的正極通過所述第三開關(guān)(S3)與所述母線電容(DCl)的正極耦合。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的不間斷電源，其特征在于所述第一可控開關(guān)(Ql)、第二可控開關(guān)(Q2)、第三可控開關(guān)(Q3)、第四可控開關(guān)(Q4)、第五可控開關(guān)(Q5)和第六可控開關(guān)(Q6)為同一類型的可控開關(guān)，所述同一類型的可控開關(guān)為金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管、絕緣柵雙極型晶體管、功率晶體管、可關(guān)斷晶閘管、MOS控制晶閘管、靜電感應(yīng)晶體管、靜電感應(yīng)晶閘管或集成門極換流晶閘管。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的不間斷電源，其特征在于所述不間斷電源包括至少兩個(gè)所述子單元，所述電池的正極與各個(gè)子單元的第二開關(guān)(S2)的第一端分別耦合，所述電池的負(fù)極與各個(gè)子單元的母線電容(DCl)的負(fù)極分別耦合。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的不間斷電源，其特征在于所述不間斷電源包括至少兩個(gè)所述子單元，所述電池的正極與各個(gè)子單元的母線電容(DCl)的正極分別耦合，所述電池的負(fù)極與各個(gè)子單元的第二開關(guān)(S2)的第一端分別耦合。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的不間斷電源，其特征在于所述開關(guān)管驅(qū)動(dòng)模塊包括前端濾波模塊和后端驅(qū)動(dòng)模塊，所述前端濾波模塊的第一輸出端連接所述后端驅(qū)動(dòng)模塊的輸入端，所 述前端濾波模塊的接地端直接與所述后端驅(qū)動(dòng)模塊的中線相連，所述后端驅(qū)動(dòng)模塊的中線與所述子單元中的母線電容(DCl)的負(fù)極耦合。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種不間斷電源，包括子單元和開關(guān)管驅(qū)動(dòng)模塊，子單元包括第一可控開關(guān)和第二可控開關(guān)相連形成的第一橋臂，第三可控開關(guān)和第四可控開關(guān)相連形成的第二橋臂，第五可控開關(guān)和第六可控開關(guān)相連形成的第三橋臂，第一電感，母線電容，第二電感，第二電容、第一開關(guān)和第二開關(guān)；不間斷電源還包括電池；電池的正極與第二開關(guān)的第一端耦合，第二開關(guān)的第二端與第一電感的第一端耦合，電池的負(fù)極與母線電容的負(fù)極耦合；或，電池的正極與母線電容的正極耦合，電池的負(fù)極與第二開關(guān)的第一端耦合，第二開關(guān)的第二端與第一電感的第一端耦合。通過對電池掛接形式的改進(jìn)，使得電路在電池模式下工作時(shí)，第二橋臂中的兩個(gè)可控開關(guān)的控制算法得到簡化。
文檔編號(hào)H02J9/00GK102832688SQ20111016382
公開日2012年12月19日 申請日期2011年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月17日
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