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CN101043145B - 具有多工作模式的ups系统及其操作方法 - Google Patents

具有多工作模式的ups系统及其操作方法 Download PDF

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CN101043145B
CN101043145B CN2007101016261A CN200710101626A CN101043145B CN 101043145 B CN101043145 B CN 101043145B CN 2007101016261 A CN2007101016261 A CN 2007101016261A CN 200710101626 A CN200710101626 A CN 200710101626A CN 101043145 B CN101043145 B CN 101043145B
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Abstract

一种电源系统，该系统包括：被配置为耦合到AC电源的AC输入；被配置为耦合到负载的AC输出；具有耦合到AC输入的输入和耦合到AC输出的输出的UPS(101)；以及旁路电路(160)，所述旁路电路耦合在AC输入和AC输出之间，并被配置为断开和闭合其间的旁路通道。该系统进一步包括被配置为控制UPS和旁路电路的控制器(180)，这样UPS当AC输入为第一输入电压幅度情况作为在线UPS工作，当AC输入为第二输入电压幅度情况作为备用UPS工作。多模式转换器(340)可以耦合到UPS的DC链路并且被配置为可选择地耦合到电池和AC输入，在相应的UPS第一和第二工作模式分别支持电池转换和电流控制。

Description

具有多工作模式的UPS系统及其操作方法
技术领域
本发明涉及电源设备以及操作方法，更具体地涉及UPS(不间断电源)设备以及操作方法。
背景技术
各种不同的结构可以应用在UPS中，包括在线、备用以及在线交互式结构。这样的UPS结构在例如Johnson的美国专利6,314,007中作了描述。
典型的在线UPS包括由DC(直流)链路进行连接的整流器和逆变器的组合。AC(交流)公共电源典型地耦合到整流器，所述整流器响应性地在DC链路上产生DC电压。逆变器典型地从DC链路的DC电压产生用于受保护的负载的AC输出电压。辅助DC电源典型地耦合到DC链路，以在AC公共电源失效的时候提供电能到逆变器。
一些在线UPS可以包括旁路电路，所述旁路电路可以用来直接地将AC公共电源耦合到负载。旁通电路可以用于：例如，当整流器和/或逆变器失效时，停止整流器和/和逆变器以进行维修操作和/或提供电力到负载。这样的旁通电路也可以用于提供“高效”工作模式，所述“高效”工作模式在Faria等人的美国专利6,295,215中作了描述。如Faria等人的美国专利6,295,215和Taimela的美国专利6,906,933中所描述的，在线UPS也可以在旁通模式中使用整流器和/或逆变器提供功率调节(例如，功率因数修正)。
为了减少UPS输入电流的谐波畸变和/或改善UPS的功率因数，已经提出了多种技术。例如，Oughton的PCT国际申请公开WO 94/14228描述了操作脉宽调制(PWM)转换器的技术，其中转换器输入电流的凹陷部分的出现被确定，响应于PWM转换器的多个双向开关的切换产生控制信号，以便输入电流仅在凹陷部分被调节。该电流可以被调节成通常的正弦波形状以便输入电流的整个谐波畸变受限制。Raddi等人的美国专利6,262,899、6,400,586以及6,661,678描述了用于UPS系统的各种功率因数修正电路。
发明内容
在本发明的一些实施例中，电源系统包括：被配置为耦合到AC电源的AC输入；被配置为耦合到负载的AC输出；UPS，具有耦合到AC输入的输入和耦合到AC输出的输出；以及旁路电路，其耦合在AC输入和AC输出之间，并且被配置为断开和闭合AC输入和AC输出之间的旁路通道。该系统进一步包括被配置为控制UPS和旁路电路的控制器，这样当AC输入为第一输入电压幅度情况时，UPS作为在线UPS工作，当AC输入为第二输入电压幅度情况时，UPS作为备用UPS工作。第一电压幅度情况可以包括AC输入上的输入电压具有大于预定阈值的幅度，第二输入电压幅度情况可以包括AC输入上的输入电压具有小于预定阈值的幅度。在一些实施例中，控制器被配置为当UPS作为备用UPS工作时，将该UPS作为线路电流调节器进行操作。
本发明的进一步实施例中，UPS可以包括：整流器，具有耦合到AC输入的输入；逆变器，具有耦合到AC输出的输出；以及DC链路，将整流器的输出耦合到逆变器的输入。UPS进一步包括耦合到DC链路的电池，并且该控制器被配置为当UPS作为备用UPS工作时，使逆变器提供电流对电池充电。UPS进一步包括将电池耦合到DC链路的转换器，并且控制器被配置为当UPS作为在线UPS工作时，操作转换器以控制UPS输入的电流。控制器也可以被配置为当UPS作为在线UPS工作时，使逆变器调节AC输出的AC电压。
根据本发明的其他方面，UPS包括：AC输入；AC输出；二极管电桥整流器，其具有耦合到AC输入的输入；逆变器，其具有耦合到AC输出的输出，以及DC链路，将整流器的输出耦合到逆变器的输入。UPS进一步包括多模式转换器，其耦合到DC链路并且被配置为可选择地耦合到电池和AC输入，在UPS第一和第二工作模式中分别相应地支持电池转换和AC输入上的电流控制。
该多模式转换器可以被配置为在AC输入的AC电压波形的选定周期中传导AC输入的电流。该选定周期可以包括例如将AC输入耦合到DC链路的二极管电桥中的二极管被反向偏置的周期。例如，该选定周期可以包括AC电压波形半周的开头和结尾部分。
在进一步的实施例中，该多模式转换器包括半臂电路(half-legcircuit)，所述半臂电路包括：串联耦合在DC链路的第一和第二总线之间的第一和第二晶体管；耦合到半臂电路的中间抽头并且被配置为耦合到AC输入的电感器；以及被配置为控制第一和第二晶体管的控制器。在一些实施例中，当电感器耦合到AC输入时，控制器可以被配置为：在AC输入上的输入电压的相应正和负半周内分别操作第一和第二开关。在一些实施例中，当电感器耦合到AC输入时，控制器可以被配置为在AC输入上的输入电压的每个负和正半周内互补地操作晶体管第一和第二晶体管。该控制器可以是开环或闭环控制器。
本发明的其他的实施例提供操作电源系统和UPS的相关方法。
附图说明
图1示出根据本发明的不同实施例的电源设备和方法。
图2示出根据本发明进一步的实施例的电源设备和方法。
图3示出根据本发明的附加实施例的UPS，其包括用于电池转换和输入电流控制的多模式转换器。
图4-6示出根据本发明的附加实施例的多模式转换器的示例性操作，所述多模式转换器用于电池转换和输入电流控制。
图7-8示出根据本发明的附加的实施例的多模式转换器的控制结构，所述多模式转换器用于电池转换和输入电流控制。
具体实施方式
现在参考附图介绍本发明的特定示例性实施例。然而，本发明可以用许多不同的形式实施，并且不局限于此处阐明的实施例；提供这些实施例是为了详尽地完全地公开本发明，并且向本领域技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的特定示例性实施例的详细说明的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的附图标记是指相同的单元。
此处使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”也包括复数形式，除非另有说明。此外应当理解，用在本说明书中的术语“包括”、“包含”和/或“含有”，指定了一定特征、整体、步骤、操作、单元和/或元件的存在，并不排除一个或多个结构、整体、步骤、操作、单元、元件和/或其组成的组的存在或增加。应当理解，当单元被称为“连接”或“耦合”到另一个单元时，它可以是直接和另一个单元连接或耦合，也可以存在中间单元。此外，此处所指的“连接”或“耦合”包括无线连接或耦合。此处使用的术语“和/或”包括一个或以上所列相关项目的任意和全部组合。
除非另有说明，此处使用的所有术语(包括科技术语)对本领域的普通技术人员具有通常的理解的含义。另外，可以理解，诸如以通常使用的词典限定的术语，应被理解成与其相关领域的语境的具有一致的含义，而不应被理解成理想化的或过于正式的意义，除非另有说明。
本发明的一些实施例来自现实需求，即，在一些应用中，例如信息技术(IT)应用中，UPS供电的负载可以具有电源功率因数修正能力和/或承受相对宽的电压和频率变化。所以，这样的负载可以不必要求在输入电压的相当显著的包络上调整电压和频率。可是，这样的负载仍然可以要求备用电源和电压幅度限制，并且也可以同时受益于线路调节(例如，谐波抑制)，即使其输入电压未被紧密地调节。
在本发明的一些实施例中，UPS系统包括UPS、旁路电路和控制器，所述控制器控制UPS和旁路电路以提供操作状态(regime)，其中当AC输入上的输入电压幅度为第一情况时，UPS作为在线UPS工作，当AC输入上的输入电压幅度为第二情况时，UPS作为备用UPS工作。例如，当连接到UPS的AC电源的AC输入电压幅度超过阈值(例如，与连接到UPS的负载的最高工作电压的限制有关)，UPS可以作为在线UPS工作，当AC输入电压幅度小于该阈值UPS可以作为备用UPS工作。当以在线模式从AC电源操作时，UPS可以操作以限制施加到负载的电压。使用这样的方法，该系统可以在相对大范围的输入电压情况下，以更高效率的备用模式工作，因此可以提供更大的功率密度、更高的效率。虽然在备用模式中，在旁路上从AC电源给负载供电，UPS的逆变器可以用来提供线路调节和/或提供充电电流到UPS的电池。
图1示出根据本发明的一些实施例的UPS系统100。系统100包括UPS101，UPS 101包括整流器110(具有多个二极管D的二极管电桥)、逆变器120(包括多个绝缘栅双极晶体管(IGBT)Q布置在半桥电路上)、平衡电路130、电池转换器140和电池170。整流器110被配置为：响应于施加到该整流器110的输入的AC电压，在DC链路(导轨)112a、112b上(例如通过对储存电容器C进行充电)产生正和负DC电压+VDC、-VDC。在控制器180控制下，逆变器120被配置为从DC电压+VDC、-VDC产生AC输出电压va’、vb’、vc’。在控制器180的控制下，平衡电路130调节DC电压+VDC、-VDC的相对幅度。电池转换器140以电池供电工作模式从电池170提供电力到DC链路112a、112b，并且可操作地从DC链路112a、112b提供充电电流到电池170。系统100进一步包括旁路电路160(此处显示的是包括多个半导体开关的可控硅整流器SCR)，它也被控制器180控制。电流接触器(继电器)150被配置为耦合或去耦合系统100和AC电源，此处三相公共电源具有在控制器180控制下的三相电压va、vb、vc。
根据本发明的一些实施例，控制器180可以配置为控制UPS101和旁路电路160提供工作状态，其中在AC输入电压va、vb、vc为第一幅度情况时，UPS101作为在线UPS工作，在AC输入电压va、vb、vc为第二幅度情况时，UPS作为备用UPS工作。例如，当输入电压va、vb、vc的幅度小于预定阈值时，例如阈值设定成接近或小于耦合到逆变器120的负载的电压幅度限制，可以通过闭合穿过旁通电路160的旁路通道提供电力到负载，这样该系统100的AC输入直接耦合到负载。在该工作模式，UPS 101可以作为“备用”UPS，即UPS 101处于准备从电池170供应电力到负载的状态，但是不调节施加到负载的电压va’、vb’、vc’，即逆变器120不调节输出电压va’、vb’、vc’。
当以这种备用模式提供来自AC电源va、vb、vc的电力时，控制器180可以例如用与上述Taimela的美国专利6,906,933中所描述的方式类似的方式将逆变器120作为线路调节器操作，该专利中公开的内容在此引入作为参考。另外，当以备用模式从AC电源va、vb、vc操作时，控制器180也可以使用逆变器120供应电流到DC链路112a、112b，并且这样，提供充电电流到电池转换器140用于电池170的充电。万一AC输入故障，控制器180可以使用旁通电路160断开旁路通道，并且开始使用电池转换器140和逆变器120从电池170产生输出电压va’、vb’、vc’。
当UPS系统101处于备用模式时，响应于超过上述阈值的AC输入电压va、vb、vc的电压幅度，控制器180可以转变工作UPS 101为在线方式。特别地，控制器180可以使用旁路电路160断开旁路通道，并且开始使用逆变器120从DC电压+VDC、-VDC产生输出电压va’、vb’、vc’。特别地，在线模式中，控制器180可以操作逆变器120使得输出电压va’、vb’、vc’维持在低于阈值的电平上。在线模式中，响应于到整流器110的AC输入的故障，控制器180可以直接地转变到电池供电工作而不再次闭合旁路电路160。如果AC输入恢复，但在低于上述阈值电平，控制器可以闭合旁路电路160并转变UPS 101到备用工作模式。如果AC输入恢复到阈值电平以上，控制器180可以将UPS保持为在线模式。
可以理解，虽然图1示出三相结构，本发明还包括单相的实施例。单相实施例可以使用，例如具有单个半桥的逆变器和具有单个半桥或全桥的整流器。可以理解，控制器180可以使用任意不同类型的电路实现，包括模拟电路、数字电路(例如，微处理器或微控制器)或其组合。
图2示出根据本发明的进一步实施例的UPS系统100’。系统100’包括图1系统100中示出的许多元件，相同的附图标记代表相同的元件。系统100’的不同之处在于包括UPS101’，图1中的平衡电路130和电池转换器140被组合的电池逆变器/平衡器210取代，210被改进的控制器180’控制。可以理解，系统100’以上述参照图1描述的方式工作。
根据本发明进一步的实施例，UPS电源具有诸如图1示出的整流器110的二极管电桥整流器，多模式转换器电路可以分别在第一和第二模式提供相应的电池转换器和输入电流控制功能。特别地，在本发明的一些实施例中，当UPS的整流器和逆变器以在线模式工作时，多模式转换器可以被配置为：在AC输入的AC电压波形的选定周期，传导整流器的AC输入上的电流。该选定周期可以是在耦合AC输入到DC链路的二极管电桥中的二极管被反向偏置的周期。该选定周期可以是AC电压波形半周的开头和结尾部分。使用这样的转换器，振幅因数、电流谐波(例如，总谐波畸变(THD))和/或中性线路电流可以减少并且输入功率因数可以增加，不需要过多数量的附加部分。
图3示出根据本发明的进一步实施例的UPS300。UPS300可以包括附图1、2所示的UPS系统100、100′线路上的UPS系统。UPS电源300包括二极管电桥整流器310，310包括二极管D1、D2...D6。UPS300还包括通过DC链路(导轨)312a、312b耦合到整流器310的逆变器320。整流器310和逆变器320可以以上描述的方式操作。
UPS300进一步包括多模式转换器340，340包括作为三个平行半电桥布置的绝缘栅双极晶体管(IGBT)Q1、Q2...Q6，其相应中心抽头分别耦合到相应输入电感器L1、L2、L3。晶体管Q1、Q2，...，Q6被控制器380控制，该控制器还控制多个开关S1、S2、S3，这些开关可选择地耦合相应电感器LI、L2、L3到电池370和UPS的输入，在UPS的输入施加了AC输入电压va、vb、vc。
在第一工作模式，特别地，当AC输入已经发生故障并且DC链路电压+VDC、-VDC由电池370支持时，开关S1、S2、S3将电感器L1、L2、L3耦合到电池370，并且控制器380将多模式转换器340作为电池转换器操作产生输出电压va’、vb’、vc’。在第二工作模式中，即当AC输入电压va、vb、vc是可接受的并且整流器310提供电流到DC链路312a、312b，控制器380使开关S1、S2、S3耦合电感器L1、L2、L3到UPS 300的输入，并操作多模式转换器340以控制UPS 300输入上的输入电流，这样，例如输入电流可以被整形以提供更好的性能。(例如减少畸变和/或改善功率因数)
特别地，在一些实施例中，转换器340可以用来在输入电压波形的选定部分传导电流，同时使用整流器310的二极管在输入电压波形其他部分传导电流。参考图4，该图显示用于A相的控制，在A相电压va的半周的I、II、III、IV部分，晶体管Q1、Q4可以被脉宽调制，以在UPS 300的输入提供受控的电流，例如，在AC输入电压波形中二极管D1、D4被反向偏置并且不导通的部分。在电压半周的中间部分，转换器340可以不工作(即断开Q1和Q4)并且，在这个时间间隔内，在A相电压va的幅度超过对应于正或负的DC链路电压+VDC、-VDC的幅度并且二极管D1、D4正向偏置期间，电流可以流过A相二极管D1、D4。在轻加载时，III、III、IV段可以合并(merge)。
参照图4，用于I、II、III、IV段的可控变量包括峰值电流h1、h2，上升期和下降期的持续时间t1、t3、t4、t6，以及受控电流幅度期的持续时间t2、t5。在这些期间之一上的电流，例如上升期时间t1，控制器380可以使输入电流符合要求规定的直线或曲线。这些变量由负载、电感器额定值及其他参数决定。控制器380可以使用开环和/或闭环技术操作转换器340，例如，控制器380可以响应于输入电感器(例如电感器L1)中检测的输入电压和电流进行操作。应当理解，控制器380可以使用任意不同类型的电路实现，包括模拟电路、数字电路(例如，微处理器或微控制器)或其组合。
在本发明的一些实施例中，由转换器沿转换器340的线路上的电流控制可以使用“单极”开关方法完成。参照图5和图3，在A相电压va的正半周，下面的晶体管Q4被调制，同时保持上面的晶体管Q1断开。在该半周，当下面的晶体管Q4导通时，电流穿过电感器L1增大。当下面的晶体管Q4断开时，电流经由上面的晶体管Q1的本体二极管和/或整流二极管D1到DC导轨312a。在A相电压va负半周内，上面的晶体管Q1被调制，同时下面的晶体管Q4断开。在该半周，当上面的晶体管Q1导通时，电流穿过升压电感器L1。当上面的晶体管Q1断开时，电流从下面的DC导轨312b流经下面的晶体管Q4的本体二极管和/或整流二极管D4。应当理解，也可以对B和C相执行类似的操作。
在本发明的进一步实施例中，由转换器沿转换器340上的电流控制可以使用“互补”开关方法完成。参照图6以及图3，在A相电压va的正半周内，下面的晶体管Q4和上面的晶体管Q1互补地被调制。在该半周，当下面的晶体管Q4导通时，电流穿过升压电感器L1增长。当下面的晶体管Q4断开并且上面的晶体管Q1导通时，电流通过上面的晶体管Q1流到上面的DC导轨312a。同样，在A相电压va的负半周内，上面的晶体管Q1和下面的晶体管Q4互补地被调制。在该半周，当上面的晶体管Q1导通时，电流穿过电感器L1增长。当上面的晶体管Q1断开并且下面的晶体管Q4导通时，电流经由下面的晶体管Q4流到下面的DC导轨312b。
图7和8示例性地示出根据本发明进一步实施例沿线路使用互补开关技术用于电流控制的闭环控制结构。参照7，脉宽调制控制环路包括输入模拟到数字(A/D)和定标电路710，其接受相电压、相电流和DC链路电压信号vAC、iAC、VDC并产生相应的数字相电压、相电流和DC链路电压信号v’AC、i’AC、V’DC。数字DC链路电压信号V’DC被提供到求和点720，在此和DC链路电压基准信号VDCref比较。比较产生的误差信号被施加到DC链路电压环路补偿器730，补偿器730响应性地产生电流基准信号iref，该电流提供给电流调节器740。电流调节器740还接受数字相电压、相电流和DC链路电压信号v’AC、i’AC、V’DC。响应于这些输入，电流调节器740产生脉宽调制指令信号745，该信号提供给脉宽调制器(PWM)750。PWM 750响应性地产生控制信号755a、755b，所述控制信号可以是例如施加到转换器半臂电路的上面及下面的晶体管的驱动信号，其中所述转换器例如图3的转换器340。应当理解，图7所示的沿线路的控制结构7可以应用在多相应用中的每一相。
图8示出电流调节器740的示例性结构。电流调节器740包括增益块805、810、815、820，所述增益块接受相应的输入数字的相电压、相电流和DC链路电压信号v’AC、i’AC、V’DC以及电流基准信号iref。输入数字相电压和DC链路电压信号v’AC、V’DC定标后的版本可以施加到除法器825，产生施加到求和点850的信号。输入数字相电压信号v’AC和电流基准信号iref定标后的版本提供给乘法器830，乘法器830产生施加到限幅器832的基准信号，限幅器832产生施加到求和点835的限幅信号。在求和点835，偏移信号voffset被增大，得到的信号提供到另一个求和点840，在求和点840中和相电流信号i’AC定标后的版本比较。求和点840产生的误差信号提供给电流环补偿器845，电流环补偿器845产生指令信号，该指令信号在求和点850与除法器825的输出相加。求和点850产生的合成指令信号被限幅器860限幅，产生脉宽调制指令信号745。
出于说明的目的提供了如图7和8的控制结构，并且应当理解其他的闭环和开环控制结构可以用于本发明其他的实施例。还应当理解，用于本发明实施例的控制结构可以使用任意不同类型的电子电路实现，所述电子电路包括模拟电路、数字电路(例如微处理器和微控制器)及其组合。本发明的实施例包括单相的和多相实施方式。
在附图和说明书中，公开了本发明的示例性实施例。虽然使用了特定术语，但是这些术语仅是一般的和描述性的，并不是出于限制的目的，本发明的范围由下的权利要求限定。

Claims (10)

1.一种电源系统，包括：
AC输入，被配置为耦合到AC电源；
AC输出，被配置为耦合到负载；
UPS，具有耦合到所述AC输入的输入和耦合到所述AC输出的输出，其中所述UPS包括：整流器，所述整流器具有耦合到所述AC输入的输入，逆变器，所述逆变器具有耦合到所述AC输出的输出，DC链路，所述DC链路将所述整流器的输出耦合到所述逆变器的输入，以及耦合到所述DC链路的电池；
旁路电路，耦合在所述AC输入和所述AC输出之间，并且被配置为断开和闭合所述AC输入和所述AC输出之间的旁路通道；以及
控制器，被配置为控制所述UPS和所述旁路电路，以便当所述AC输入为第一输入电压幅度情况时，所述UPS作为在线UPS工作，当所述AC输入为第二输入电压幅度情况时，所述UPS作为备用UPS工作，
其中所述控制器被配置为：通过在第一在线UPS工作状态经由所述整流器和逆变器从所述AC输入到所述AC输出传送电力以及在第二在线UPS工作状态经由所述逆变器从所述电池到所述AC输出传送电力，使得所述UPS作为在线UPS工作，并且
其中所述控制器被配置为：通过在第一备用UPS工作状态经由所述旁路电路从所述AC输入到所述AC输出传送电力以及在第二备用UPS工作状态经由所述逆变器从所述电池到所述AC输出传送电力，使得所述UPS作为备用UPS工作。
2.根据权利要求1的系统，其中所述第一输入电压幅度情况包括所述AC输入上的输入电压具有大于预定阈值的幅度，并且其中所述第二输入电压幅度情况包括所述AC输入上的输入电压具有小于预定阈值的幅度。
3.根据权利要求1的系统，其中所述控制器被配置为当所述UPS作为备用UPS工作时，将所述UPS作为线路电流调节器进行操作。
4.根据权利要求1的系统，其中所述UPS进一步包括将所述电池耦合到所述DC链路的转换器，并且其中所述控制器可操作地关联到所述转换器，并被配置为当所述UPS作为在线UPS工作时，操作所述转换器以控制所述UPS输入上的电流。
5.根据权利要求1的系统，其中所述控制器被配置为当所述UPS作为在线UPS工作时，使所述逆变器调节所述AC输出上的AC电压。
6.根据权利要求1的UPS，其中所述整流器包括二极管电桥。
7.一种操作电源系统的方法，所述电源系统包括：AC输入，被配置为耦合到AC电源；AC输出，被配置为耦合到负载；UPS，具有耦合到所述AC输入的输入和耦合到所述AC输出的输出；以及旁路电路，耦合在所述AC输入和所述AC输出之间，并被配置为断开和闭合所述AC输入和所述AC输出之间的旁路通道，其中所述UPS包括：整流器，所述整流器具有耦合到所述AC输入的输入，逆变器，所述逆变器具有耦合到所述AC输出的输出，DC链路，所述DC链路将所述整流器的输出耦合到所述逆变器的输入，以及耦合到所述DC链路的电池，该方法包括：
控制所述UPS和所述旁路电路，以便当所述AC输入为第一输入电压幅度情况时，所述UPS作为在线UPS工作，当所述AC输入为第二输入电压幅度情况时，所述UPS作为备用UPS工作，其中控制所述UPS和所述旁路电路，以便当所述AC输入为第一输入电压幅度情况时所述UPS作为在线UPS工作以及当所述AC输入为第二输入电压幅度情况时所述UPS作为备用UPS工作包括：
通过在第一在线UPS工作状态经由所述整流器和逆变器从所述AC输入到所述AC输出传送电力以及在第二在线UPS工作状态经由所述逆变器从所述电池到所述AC输出传送电力，使得所述UPS作为在线UPS工作，并且
通过在第一备用UPS工作状态经由所述旁路电路从所述AC输入到所述AC输出传送电力以及在第二备用UPS工作状态经由所述逆变器从所述电池到所述AC输出传送电力，使得所述UPS作为备用UPS工作。
8.根据权利要求7的方法，其中所述第一输入电压幅度情况包括所述AC输入上的输入电压具有大于预定阈值的幅度，其中所述第二输入电压幅度情况包括所述AC输入上的输入电压具有小于预定阈值的幅度。
9.根据权利要求7的方法，进一步包括当所述UPS作为备用UPS工作时，将所述UPS作为线路电流调节器进行操作。
10.根据权利要求7的方法，其中所述UPS进一步包括耦合所述电池到所述DC链路的电池转换器，并且其中该方法进一步包括当所述UPS作为在线UPS工作时，操作所述电池转换器以控制所述UPS输入上的电流。
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Families Citing this family (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI315118B (en) * 2006-07-12 2009-09-21 Delta Electronics Inc Method for controlling uninterruptible power supply apparatus
EP1965487A1 (en) * 2007-02-28 2008-09-03 Gamesa Innovation & Technology, S.L. Uninterruptible power supply, connected to a grid
FR2916100B1 (fr) * 2007-05-11 2009-08-14 Mge Ups Systems Soc Par Action Alimentation sans interruption et procede de mise en oeuvre de ladite alimentation
US7944182B2 (en) * 2007-08-03 2011-05-17 American Power Conversion Corporation Adjustable battery charger for UPS
US20090055661A1 (en) * 2007-08-20 2009-02-26 Kuo Kuo-Hsien Always-on system
US20120042181A1 (en) * 2007-08-20 2012-02-16 Kuo Kuo-Hsien Always-On System For Uninterrupted Power Supply
CN101630854B (zh) * 2008-07-17 2012-06-27 力博特公司 不间断电源及不间断电源的旁路故障检测方法
US8587160B2 (en) * 2009-09-04 2013-11-19 Rockwell Automation Technologies, Inc. Grid fault ride-through for current source converter-based wind energy conversion systems
JP5314763B2 (ja) * 2009-09-11 2013-10-16 東芝三菱電機産業システム株式会社 制御装置
FR2952483B1 (fr) * 2009-11-06 2012-12-07 Mge Ups Systems Dispositif convertisseur et alimentation sans interruption equipee d'un tel dispositif.
US8853887B2 (en) * 2010-11-12 2014-10-07 Schneider Electric It Corporation Static bypass switch with built in transfer switch capabilities
WO2012094268A1 (en) 2011-01-03 2012-07-12 Enphase Energy, Inc. Method and apparatus for resonant converter control
US9479082B2 (en) 2011-01-04 2016-10-25 Enphase Energy, Inc. Method and apparatus for resonant power conversion
CN102386787A (zh) * 2011-01-22 2012-03-21 深圳市英威腾电源有限公司 一种不间断电源的整流器拓扑结构
US8890373B2 (en) * 2011-04-04 2014-11-18 Eaton Corporation Power distribution systems using distributed current sensing
US9948204B2 (en) 2011-05-19 2018-04-17 Enphase Energy, Inc. Method and apparatus for controlling resonant converter output power
EP2710721A4 (en) 2011-05-20 2015-03-18 Enphase Energy Inc RESONANT POWER CONVERSION CIRCUIT
WO2012162581A1 (en) 2011-05-26 2012-11-29 Enphase Energy, Inc. Method and apparatus for generating single-phase power from a three-phase resonant power converter
US9297862B2 (en) * 2011-07-28 2016-03-29 Eaton Corporation Systems and apparatus for fault detection in DC power sources using AC residual current detection
US9203323B2 (en) * 2011-09-22 2015-12-01 Renewable Power Conversion, Inc. Very high efficiency uninterruptible power supply
CN104137382A (zh) * 2011-12-22 2014-11-05 施耐德电气It公司 Ups中智能能量存储的系统和方法
US9160202B2 (en) 2012-01-31 2015-10-13 General Electric Company Control system for uninterruptible power supplies
US11289940B2 (en) 2013-06-14 2022-03-29 Abb Schweiz Ag Systems and methods for multi-use multi-mode ups
US9806561B2 (en) * 2013-07-04 2017-10-31 Eaton Corporation UPS systems and methods using dual mode rectifier/inverter
US9647491B2 (en) 2013-07-08 2017-05-09 Eaton Corporation UPS systems and methods using variable configuration
EP3063854B1 (en) * 2013-10-30 2021-07-21 Schneider Electric IT Corporation Power supply control
WO2015167568A1 (en) 2014-05-01 2015-11-05 Schneider Electric It Corporation Power supply control
WO2015165121A1 (en) * 2014-05-02 2015-11-05 Schneider Electric It Corporation Dc link voltage control
US20160134160A1 (en) * 2014-11-07 2016-05-12 Schneider Electric It Corporation Systems and methods for battery management
US20160285267A1 (en) * 2015-03-26 2016-09-29 Methode Electronics, Inc. Power peak shaving system
US9733687B2 (en) * 2015-05-14 2017-08-15 Quanta Computer Inc. Hybrid control methods for uninterruptible power supplies
US10985661B2 (en) * 2015-05-19 2021-04-20 Infineon Technologies Austria Ag Interim power source system and method
CN109075713B (zh) * 2016-03-15 2020-11-06 Abb瑞士股份有限公司 双向dc-dc变流器及其控制方法
CN106787859A (zh) * 2016-12-29 2017-05-31 哈尔滨工业大学 基于全桥结构的组合式三相单级apfc变换器及其控制装置
US11177648B2 (en) * 2017-12-26 2021-11-16 Eaton Intelligent Power Limited System and method for compact motor control with redundant power structures
EP3772154A1 (en) * 2019-07-31 2021-02-03 ABB Schweiz AG A power supply system, and an uninterruptible power supply including the power supply system
US20210376622A1 (en) * 2020-06-02 2021-12-02 Qualcomm Incorporated Trickle charging and precharging a dead multi-cell-in-series battery

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5148043A (en) * 1989-07-25 1992-09-15 Kabushiki Kaisha Toshiba Uninterruptible power supply diagnosing remaining battery capacity during normal external power source operation
US5210685A (en) * 1985-03-08 1993-05-11 Westinghouse Electric Corp. Uninterruptible power supply system and load transfer static switch for such a system
CN1708892A (zh) * 2002-11-01 2005-12-14 伊顿动力品质公司 具有电源因子校正旁路模式的不间断电源

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1994014228A1 (en) 1992-12-08 1994-06-23 Exide Electronics Corporation Method for notch modulating a rectifier for three phase operation
US6069412A (en) * 1993-03-29 2000-05-30 Powerware Corporation Power factor corrected UPS with improved connection of battery to neutral
US6160722A (en) * 1999-08-13 2000-12-12 Powerware Corporation Uninterruptible power supplies with dual-sourcing capability and methods of operation thereof
US6295215B1 (en) * 2000-04-06 2001-09-25 Powerware Corporation AC power supply apparatus with economy mode and methods of operation thereof
US6917124B2 (en) * 2000-10-27 2005-07-12 Liebert Corporation Uninterruptible power supply
US6753622B2 (en) * 2001-03-02 2004-06-22 Powerware Corporation Uninterruptible power supply systems and methods using rectified AC with current control
DE60239764D1 (de) * 2001-12-26 2011-05-26 Toyota Motor Co Ltd Elektrische lastvorrichtung, steuerverfahren für eine elektrische last und computerlesbares aufzeichnungsmedium mit einem aufgezeichneten programm, durch das ein computer eine elektrische last steuern kann
US7050312B2 (en) * 2004-03-09 2006-05-23 Eaton Power Quality Corporation Multi-mode uninterruptible power supplies and methods of operation thereof

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5210685A (en) * 1985-03-08 1993-05-11 Westinghouse Electric Corp. Uninterruptible power supply system and load transfer static switch for such a system
US5148043A (en) * 1989-07-25 1992-09-15 Kabushiki Kaisha Toshiba Uninterruptible power supply diagnosing remaining battery capacity during normal external power source operation
CN1708892A (zh) * 2002-11-01 2005-12-14 伊顿动力品质公司 具有电源因子校正旁路模式的不间断电源

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Publication number Publication date
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US20070216228A1 (en) 2007-09-20
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