專利名稱：帶母線均壓功能的不間斷電源系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電源技術(shù)，具體涉及一種帶母線均壓功能的不間斷電源系統(tǒng)。
一般情況下，正、負(fù)母線電壓的平均值會因某些原因而不相等，如果差值過大，不進行抑制，會使輸出電壓正、負(fù)半周明顯不對稱，并使整個電路的輸入電壓范圍變窄，甚至使電路不能正常工作，因此有必要采取正、負(fù)母線均壓措施，使兩個電容上的平均電壓盡可能相等。已有的均壓方式見圖2，在

圖1基礎(chǔ)上，增加了由Q5、Q6、D5、D6和L3構(gòu)成的“均壓電路”，其均壓原理是這樣的Q5導(dǎo)通時，正母線電容Cp放電，L3勵磁，Q5斷開時，L3電流不能突變，經(jīng)D6續(xù)流，于是L3儲存的能量轉(zhuǎn)移到Cn，同理，Q6一通一斷可把Cn的能量轉(zhuǎn)移到Cp，控制Q5、Q6的導(dǎo)通時間就可控制Cp和Cn之間的能量轉(zhuǎn)移，從而控制Cp和Cn的電壓差值。然而，這種方法要增加Q5、Q6、D5和D6等開關(guān)器件和電感L3，器件成本增加不少。
本發(fā)明上述技術(shù)問題這樣解決，構(gòu)造一種帶母線均壓功能的不間斷電源系統(tǒng)，包括由開關(guān)器件組成，在市電模式下完成整流功能的橋式整流裝置；與直流母線相連完成降壓或升壓功能的DC/DC轉(zhuǎn)換裝置；與所述DC/DC轉(zhuǎn)換裝置相連存儲能量的電池裝置；控制所述橋式整流裝置中開關(guān)器件的控制裝置以及控制所述橋式整流裝置中所述開關(guān)器件的控制單元，其特征在于在電池模式下，橋式整流裝置中至少有一相的輸入端與零線導(dǎo)通，而其開關(guān)器件在所述控制裝置的控制下完成均壓功能。
在上述帶母線均壓功能的不間斷電源系統(tǒng)中，所述橋式整流裝置，在市電模式下，還可完成均壓功能。
在上述帶母線均壓功能的不間斷電源系統(tǒng)中，還包含切換裝置，在電池模式下，通過上述切換裝置的切換，使得所述橋式整流裝置中至少一相的輸入端與零線導(dǎo)通。
在上述帶母線均壓功能的不間斷電源系統(tǒng)中，對單相不間斷電源系統(tǒng)，所述橋式整流裝置為單相橋式整流裝置，所述切換裝置為單刀雙擲選擇開關(guān)；上述單相整流裝置的輸入端通過單刀雙擲選擇開關(guān)控制與零線導(dǎo)通和關(guān)斷。
在上述帶母線均壓功能的不間斷電源系統(tǒng)中，所述單相橋式整流裝置由輸入電感(L1)和兩個MOS管(Q1、Q2)組成。
在上述帶母線均壓功能的不間斷電源系統(tǒng)中，對三相不間斷電源系統(tǒng)，所述整流裝置為三相橋式整流裝置，所述切換裝置為三刀兩擲選擇開關(guān)，在電池模式下，所述三相橋式整流裝置中一相的輸入端通過上述三刀兩擲選擇開關(guān)與零線導(dǎo)通，且上述完成切換的一相完成均壓功能。
在上述帶母線均壓功能的不間斷電源系統(tǒng)中，在電池模式下，所述三相整流裝置中有兩相的輸入端通過上述三刀兩擲選擇開關(guān)與零線導(dǎo)通，且上述完成切換的兩相中有一相或兩相完成均壓功能。
在上述帶母線均壓功能的不間斷電源系統(tǒng)中，所述三相整流裝置由三個電感(La、Lb、Lc)和第一對MOS管(Q1、Q2)、第二對MOS管(Q3、Q4)及第三對MOS管(Q5、Q6)組成。
實施本發(fā)明提供的帶母線均壓功能的不間斷電源系統(tǒng)，將均壓電路與輸入PFC電路結(jié)合一起，可大量復(fù)用元器件，在增加很少零件和成本前提下，實現(xiàn)母線均壓功能，并可應(yīng)用于兩相或三相UPS系統(tǒng)的電路中。
如圖3所示，為實現(xiàn)元器件的復(fù)用，提高器件利用率，本發(fā)明的基本思路就是把均壓電路和輸入PFC電路結(jié)合在一起，具體就是，在市電模式，S1置于位置“1”，Q1、Q2和L1等構(gòu)成的輸入級作為PFC，在其控制上增加均壓控制環(huán)路，則PFC在實現(xiàn)整流的同時，可完成均壓功能。在電池模式，如果Cp、Cn平均電壓不相等，則S1置于“2”，輸入級變成均壓電路，可使Cp、Cn平均電壓幾乎相等。某些時候，系統(tǒng)有可能“聯(lián)合供電”模式，即同時處于市電模式和電池模式，則由PFC完成均壓功能?？傊瞬恍枰鶋旱呐月纺Ｊ酵?，圖3電路能在各種模式完成均壓?？煽闯?，圖3電路能實現(xiàn)圖2電路的均壓功能，與圖1電路相比，S1從“單刀單擲”變成了“單刀雙擲”，只增加了一個觸點，成本增加很少。這種復(fù)用在兩相或三相UPS中同樣有效。
本發(fā)明的另一個實施例如圖4所示，所有的控制由DSP板完成。在市電模式，S1置于“1”，L1、Q1和Q2等器件構(gòu)成的輸入級作為半橋升壓型PFC，其基本控制采用雙環(huán)控制，外環(huán)為電壓環(huán)，反饋的正負(fù)總母線電壓Vbus(Cp和Cn上電壓之和)與輸出電壓指令比較，其誤差經(jīng)比例-積分(PI)調(diào)節(jié)器后輸出量作為輸入電感電流幅值的指令值iL1_ref，由內(nèi)環(huán)實現(xiàn)輸入電流跟蹤輸入市電波形，從而完成功率因數(shù)校正功能。為了實現(xiàn)正負(fù)母線均壓，增加了第三個控制環(huán)----均壓環(huán)，把母線電壓之差Vd送至校正環(huán)節(jié)G，其輸出迭加到電流指令上，從而實現(xiàn)自動母線均壓。輸出級是標(biāo)準(zhǔn)的半橋逆變電路，控制上也采用雙環(huán)控制，輸出純凈的正弦電壓。在電池模式，S1置于“2”，電池經(jīng)DC/DC提供穩(wěn)定的正負(fù)母線電壓，由輸出逆變電路輸出純凈正弦電壓給負(fù)載，這時，一旦發(fā)現(xiàn)正負(fù)母線電壓差別過大，則給Q1和Q2的控制端G1和G2送控制脈沖，調(diào)節(jié)母線電壓差值，與市電模式不同之處在于，反饋量iL1和電流環(huán)輸出控制量iL1_ref都被設(shè)置成零。在聯(lián)合供電模式，S1置于“1”，輸入級的工作與市電模式一樣，不但完成PFC功能，而且完成母線均壓功能。
圖4的Q1~Q4是MOSFET，也可以是其他類型的功率開關(guān)器件。對于兩相或三相輸入的UPS，也可利用本發(fā)明提出的復(fù)用技術(shù)，例如在圖5所示的第二實施例中，通過開關(guān)S1、S2和S3實現(xiàn)了三相輸入的UPS前級電路的復(fù)用。
權(quán)利要求
1.一種帶母線均壓功能的不間斷電源系統(tǒng)，包括由開關(guān)器件組成，在市電模式下完成整流功能的橋式整流裝置；與直流母線相連完成降壓或升壓功能的DC/DC轉(zhuǎn)換裝置；與所述DC/DC轉(zhuǎn)換裝置相連儲存能量的電池裝置；控制所述橋式整流裝置中開關(guān)器件的控制裝置；其特征在于在電池模式下，橋式整流裝置中至少有一相的輸入端與零線導(dǎo)通，而其開關(guān)器件在所述控制裝置的控制下完成均壓功能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述不間斷電源系統(tǒng)，其特征在于，所述橋式整流裝置，在市電模式下，還可完成均壓功能。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述不間斷電源系統(tǒng)，其特征在于，還包含切換裝置，在電池模式下，通過上述切換裝置的切換，使得所述橋式整流裝置中至少一相的輸入端與零線導(dǎo)通。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述不間斷電源系統(tǒng)，其特征在于，對單相不間斷電源系統(tǒng)，所述橋式整流裝置為單相橋式整流裝置，所述切換裝置為單刀雙擲選擇開關(guān)，上述單相整流裝置的輸入端通過所述單刀雙擲選擇開關(guān)控制所述輸入端與零線導(dǎo)通還是與市電導(dǎo)通。
5.據(jù)權(quán)利要求4所述不間斷電源系統(tǒng)，其特征在于，所述單相橋式整流裝置由輸入電感(L1)和兩個MOS管(Q1、Q2)組成，輸入電感(L1)的一端與所述切換裝置相連，另一端與MOS管(Q1)的源極、MOS管(Q2)的漏極相連，上述MOS管(Q1)的漏極與直流正母線相連，MOS管(Q2)的源極與直流負(fù)母線相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述不間斷電源系統(tǒng)，其特征在于，對三相不間斷電源系統(tǒng)，所述整流裝置為三相橋式整流裝置，所述切換裝置為三刀兩擲選擇開關(guān)，在電池模式下，所述三相橋式整流裝置中一相的輸入端通過上述三刀兩擲選擇開關(guān)與零線導(dǎo)通，且對上述完成切換的一相實現(xiàn)均壓功能。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述不間斷電源系統(tǒng)，其特征在于，在電池模式下，所述三相整流裝置中有兩相的輸入端通過上述三刀兩擲選擇開關(guān)與零線導(dǎo)通，且上述完成切換的兩相中有一相或兩相完成均壓功能。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述不間斷電源系統(tǒng)，其特征在于，所述三相整流裝置由三個電感(La、Lb、Lc)和第一對MOS管(Q1、Q2)、第二對MOS管(Q3、Q4)及第三對MOS管(Q5、Q6)組成，第一相中的電感(La)的一端與所述切換裝置相連，另一端與MOS管(Q1)的源極和MOS管(Q2)的漏極相連，上述MOS管(Q1)的漏極與直流正母線相連，MOS管(Q2)的源極與直流負(fù)母線相連；其他兩相中電感和MOS管的連接方式與第一相相同。
全文摘要
一種帶母線均壓功能的不間斷電源系統(tǒng)，包括由開關(guān)器件組成，在市電模式下完成整流功能的橋式整流裝置；與直流母線相連完成降壓或升壓功能的DC/DC轉(zhuǎn)換裝置；與所述DC/DC轉(zhuǎn)換裝置相連儲存能量的電池裝置；控制所述橋式整流裝置中開關(guān)器件的控制裝置，其特征在于在電池模式下，橋式整流裝置中至少有一相的輸入端與零線導(dǎo)通，而其開關(guān)器件在所述控制裝置的控制下完成均壓功能。這種帶母線均壓功能的不間斷電源系統(tǒng)，將均壓電路與輸入PFC電路結(jié)合一起，可大量復(fù)用元器件，在增加很少成本前提下，實現(xiàn)母線均壓功能，并可應(yīng)用于兩相或三相UPS系統(tǒng)的電路中。
文檔編號H02J7/00GK1476139SQ0213456
公開日2004年2月18日 申請日期2002年8月14日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月14日
發(fā)明者劉平, 于相旭, 劉 平 申請人:艾默生網(wǎng)絡(luò)能源有限公司