一種三相整流升壓電路及其控制方法以及不間斷電源的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及整流升壓模塊及不間斷電源領(lǐng)域，特別是一種三相整流升壓電路及其控制方法、不間斷電源。
【背景技術(shù)】
[0002]目前現(xiàn)有的三相不間斷電源(簡稱UPS)產(chǎn)品中，一般采用單電池組掛接的三相半橋整流升壓拓?fù)?，在電池態(tài)升壓模式下，只能控制正負(fù)母線電壓之和，為了維持正負(fù)母線電壓之間的平衡，通常通過增加一平衡裝置維持正負(fù)母線電壓的平衡，如說明書附圖1所示，通過額外增加的平衡裝置不僅增加了成本，也增加了電路的復(fù)雜性，降低了電池態(tài)下升壓的可靠性，同時，平衡裝置在維持正負(fù)母線電壓平衡時，產(chǎn)生了額外的功耗，降低了電池態(tài)升壓模式下的效率。
[0003]另外，單電池組掛接方式的電池組負(fù)極接于母線負(fù)極的整流升壓拓?fù)淙缯f明書附圖2所示，包括應(yīng)用于兩電平和三電平的拓?fù)洌欢谀K化UPS中，多模塊UPS需共用電池組且各模塊UPS之間的正負(fù)母線獨立，因此該拓?fù)錈o法應(yīng)用于模塊化UPS中。
[0004]模塊化UPS具有功率擴(kuò)容靈活性高、易于在線維護(hù)等優(yōu)點，目前已廣泛應(yīng)用于銀行、通信和數(shù)據(jù)中心等領(lǐng)域，是未來高頻UPS的主流發(fā)展方向。模塊化UPS中一般采用雙電池組掛接的三相正負(fù)雙Boost整流升壓拓?fù)淙缯f明書附圖3所示，采用該拓?fù)淇梢詫崿F(xiàn)多個模塊共享電池組且各模塊之間的正負(fù)母線獨立，但與單電池組掛接的三相半橋UPS整流升壓拓?fù)湎啾龋黾恿巳齻€電感和三個晶閘管。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，本發(fā)明的目的是提出一種三相整流升壓電路及其控制方法以及不間斷電源，無需通過平衡裝置即可在電池運行升壓模式下，保證正負(fù)母線電壓的平衡，提高了其電池運行升壓模式下的效率和可靠性。
[0006]本發(fā)明采用以下方案實現(xiàn):一種三相整流升壓電路，包括正電池組、負(fù)電池組、一整流升壓模塊；所述整流升壓模塊包括第一雙向晶閘管、第二雙向晶閘管、第三雙向晶閘管、第四雙向晶閘管、第一單向晶閘管、第二單向晶閘管、第一電感、第二電感、第三電感、三相全控整流橋、第一電容、第二電容；所述第一雙向晶閘管的一端、所述第二雙向晶閘管的一端、所述第三雙向晶閘管的一端分別對應(yīng)接至三相電第一相、三相電第二相、三相電第三相，所述第一單向晶閘管的陽極、所述第二單向晶閘管的陰極分別對應(yīng)連接至所述正電池組的正端、所述負(fù)電池組的負(fù)端，所述正電池組的負(fù)端、所述負(fù)電池組的正端、所述第四雙向晶閘管的一端均連接至三相電的零線；所述第一單向晶閘管的陰極與所述第一雙向晶閘管的另一端均連接至所述第一電感的一端，所述第二雙向晶閘管的另一端與所述第四雙向晶閘管的另一端均連接至所述第二電感的一端，所述第三雙向晶閘管的另一端與所述第二單向晶閘管的陽極均連接至所述第三電感的一端，所述第一電感的另一端、第二電感的另一端、第三電感的另一端分別連接至所述三相全控整流橋的三相輸入端，所述三相全控整流橋的兩個輸出端分別連接至所述第一電容的一端與所述第二電容的一端，所述第一電容的另一端與所述第二電容的另一端均連接至三相電的零線。
[0007]進(jìn)一步的，所述的三相全控整流橋為三相橋式雙電平拓?fù)?，包括第一開關(guān)器件、第二開關(guān)器件、第三開關(guān)器件、第四開關(guān)器件、第五開關(guān)器件、第六開關(guān)器件；所述第一開關(guān)器件、第三開關(guān)器件、第五開關(guān)器件的集電極或漏極相連并作為所述三相全控整流橋的第一輸出端，所述第二開關(guān)器件、第四開關(guān)器件、第六開關(guān)器件的發(fā)射極或源極相連并作為所述三相全控整流橋的第二輸出端，所述第一開關(guān)器件的發(fā)射極或源極與所述第二開關(guān)器件的集電極或漏極相連并作為所述三相全控整流橋的第一相輸入端，所述第三開關(guān)器件的發(fā)射極或源極與所述第四開關(guān)器件的集電極或漏極相連并作為所述三相全控整流橋的第二相輸入端，所述第五開關(guān)器件的發(fā)射極或源極與所述第六開關(guān)器件的集電極或漏極相連并作為所述三相全控整流橋的第三相輸入端。
[0008]進(jìn)一步的，所述的三相全控整流橋為三相半橋I型三電平拓?fù)浠蛘呷喟霕騎型三電平拓?fù)洹?br>[0009]其中，所述的三相半橋I型三電平拓?fù)浒ǖ谝恢恋谑_關(guān)器件至、第一至第六二極管至，其中第一開關(guān)器件的發(fā)射極或源極、第二開關(guān)器件的集電極或漏極均與第一二極管的陰極相連，第五開關(guān)器件的發(fā)射極或源極、第六開關(guān)器件的集電極或漏極均與第三二極管的陰極相連，第九開關(guān)器件的發(fā)射極或源極、第十開關(guān)器件的集電極或漏極均與第五二極管的陰極相連，第三開關(guān)器件的發(fā)射極或源極、第四開關(guān)器件的集電極或漏極均與第二二極管的陽極相連，第七開關(guān)器件的發(fā)射極或源極、第八開關(guān)器件的集電極或漏極均與第四二極管的陽極相連，第十一開關(guān)器件的發(fā)射極或源極、第十二開關(guān)器件的集電極或漏極均與第六二極管的陽極相連，第一二極管的陽極與第二二極管的陰極相連，第三二極管的陽極與第四二極管的陰極相連，第五二極管的陽極與第六二極管的陰極相連；第一開關(guān)器件的集電極或漏極、第五開關(guān)器件的集電極或漏極、第九開關(guān)器件的集電極或漏極相連并作為所述三相全控整流橋的第一輸出端，第四開關(guān)器件的發(fā)射極或源極、第八開關(guān)器件的發(fā)射極或源極、第十二開關(guān)器件的發(fā)射極或源極相連并作為所述三相全控整流橋的第二輸出端，第二開關(guān)器件的發(fā)射極或源極與第三開關(guān)器件的集電極或漏極相連并作為所述三相全控整流橋的第一相輸入端，第六開關(guān)器件的發(fā)射極或源極與第七開關(guān)器件的集電極或漏極相連并作為所述三相全控整流橋的第二相輸入端，第十開關(guān)器件的發(fā)射極或源極與第十一開關(guān)器件的集電極或漏極相連并作為所述三相全控整流橋的第三相輸入端，第一二極管的陽極、第三二極管的陽極、第五二極管的陽極均連接至三相電零線。
[0010]其中，所述的三相半橋T型三電平拓?fù)浒ǖ谝恢恋诹O管、第一至第六開關(guān)器件；第一開關(guān)器件的發(fā)射極或源極與第二開關(guān)器件的發(fā)射極或源極相連，第三開關(guān)器件的發(fā)射極或源極與第四開關(guān)器件的發(fā)射極或源極相連，第五開關(guān)器件的發(fā)射極或源極與第六開關(guān)器件的發(fā)射極或源極相連；其中第一二極管的陰極、第三二極管的陰極、第五二極管的陰極相連并作為所述三相全控整流橋的第一輸出端，第二二極管的陽極、第四二極管的陽極、第六二極管的陽極相連并作為所述三相全控整流橋的第二輸出端，第一二極管的陽極、第二二極管的陰極、第一開關(guān)器件的集電極或漏極相連并作為所述三相全控整流橋的第一相輸入端，第三二極管的陽極、第四二極管的陰極、第三開關(guān)器件的集電極或漏極相連并作為所述三相全控整流橋的第二相輸入端，第五二極管的陽極、第六二極管的陰極、第五開關(guān)器件的集電極或漏極相連并作為所述三相全控整流橋的第三相輸入端，第二開關(guān)器件的集電極或漏極、第四開關(guān)器件的集電極或漏極、第六開關(guān)器件的集電極或漏極均連接至三相電零線。
[0011]進(jìn)一步的，所述第一雙向晶閘管、第二雙向晶閘管、第三雙向晶閘管、第一電感、第二電感、第三電感、第一開關(guān)器件、第二開關(guān)器件、第三開關(guān)器件、第四開關(guān)器件、第五開關(guān)器件、第六開關(guān)器件、第一電容、第二電容構(gòu)成市電運行模式下的整流升壓功率級電路；
所述正電池組、負(fù)電池組、第一單向晶閘管、第二單向晶閘管、第一電感、第三電感、第一開關(guān)器件、第二開關(guān)器件、第五開關(guān)器件、第六開關(guān)器件、第一電容、第二電容構(gòu)成電池運行模式下的整流升壓功率級電路。
[0012]本發(fā)明還提供了一種如上文所述的三相整流升壓電路的控制方法，市電正常時，控制第一雙向晶閘管、第二雙向晶閘管、第三雙向晶閘管處于閉合狀態(tài)，控制第一單向晶閘管、第二單向晶閘管、第四雙向晶閘管處于斷開狀態(tài)，此時所述三相整流升壓電路工作于市電運行模式；
市電異常時，控制第一雙向晶閘管、第二雙向晶閘管、第三雙向晶閘管、第一開關(guān)器件、第六開關(guān)器件處于斷開狀態(tài)，控制第一單向晶閘管、第二單向晶閘管處于閉合狀態(tài)，此時所述三相整流升壓電路工作于電池運行模式。
[0013]進(jìn)一步的，所述三相整流升壓電路工作于市電運行模式具體包括以下階段: 當(dāng)三相電第一相電壓處于正半周期內(nèi)，控制第一開關(guān)器件處于關(guān)斷狀態(tài)；第一階段，控制第二開關(guān)器件處于導(dǎo)通狀態(tài)，三相電第一相電壓經(jīng)過第一雙向晶閘管、第一電感、第二開關(guān)器件、第二電容組成回路對第一電感儲存電能；第二階段，控制第二開關(guān)器件處于關(guān)斷狀態(tài)，第一電感放電，第一電感放電的電流經(jīng)過第一開關(guān)器件的體二極管、第一電容、第一雙向晶閘管回到第一電感，第一電容充電；
當(dāng)三相電第一相電壓處于負(fù)半周期，控制第二開關(guān)器件處于關(guān)斷狀態(tài)；第三階段，控制第一開關(guān)器件處于導(dǎo)通狀態(tài)，三相電第一相電壓經(jīng)過第一雙向晶閘管、第一電感、第一開關(guān)器件、第一電容組成回路對第一電感儲存電能；第四階段控制第一開關(guān)器件處于關(guān)斷狀態(tài)，第一電感放電，第一電感放電的電流經(jīng)過第二開關(guān)器件的體二極管、第二電容、第一雙向晶閘管回到第一電感，第二電容充電；
當(dāng)三相電第二相電壓處于正半周期，控制第三開關(guān)器件處于關(guān)斷狀態(tài)；第一階段，控制第四開關(guān)器件處于導(dǎo)通狀態(tài)，三相電第二相電壓經(jīng)過第二雙向晶閘管、第二電感、第四開關(guān)器件、第二電容組成回路對第二電感儲存電能；第二階段，控制第四開關(guān)器件處于關(guān)斷狀態(tài)，第二電感放電，第二電感放電的電流經(jīng)過第三開關(guān)器件的體二極管、第一電容、第二雙向晶閘管回到第二電感，第一電容充電；
當(dāng)三相電第二相電壓處于負(fù)半周期，控制第四開關(guān)器件處于關(guān)斷狀態(tài)；第三階段，控制第三開關(guān)器件處于導(dǎo)通狀態(tài)，三相電