[发明专利]提供不间断电源的设备及其方法

说明书

本申请是2005年8月30日递交的申请号为200580037560.3，发明名称为“提供不间断电源的设备及其方法”的分案申请。

技术领域

本发明涉及通常的向临界负载提供备用电能的系统及方法。

背景技术

向临界负载提供电能的不间断电源系统(UPS)用途是众所周知的。人们所知道的不间断电源系统包括在线UPS和脱机的UPS。一旦AC电能的主电源发生间断，除备用AC电能外，在线UPS提供良好状态的AC电能。一旦AC电能的主电源发生间断，脱机UPS明显地不提供有条件限制的输入AC电能，而是提供备用AC电能。图1显示在线UPS10的一种类型框图。其他在线UPS描述在美国专利第5,982,652号，和美国专利第5,686,768号中。这两个专利合并于本文作为参考。在参考专利文件中所描述类型的在线UPS能够从American Power Conversion Corporation，West Kington，RI的商业名为Symmetra and Silcon处获得。图1中的UPS10A包括输入电路断路器/滤波器12，整流器14，控制开关15，控制器16，电池18，变极器20，绝缘变压器22，和旁路开关23。UPS也包括为连接AC电源的输入口24，和为连接负载的输出口26。

UPS10A运行如下。通过输入口，电路断路器/滤波器12接收来自AC电源的输入AC电能，过滤输入AC电能和向整流器14提供经过滤的AC电能。整流器调整输入电压。控制开关15接收经调整的电能和也接收来自电池18的DC电能。控制器16决定从整流器获得的电能是否在预先设定的范围内，以及如果是，控制控制开关向变极器20提供来自整流器的电能。由于停止或中断，或者由于动力高峰，可能发生如果来自整流器的电能不在预先设定的范围内，那么控制器控制控制开关向变极器20提供来自电池的DC电能。

UPS10A中的变极器20提供DC电能和将DC电能转换成AC电能和将AC电能调节到预先设定的规格内。该变极器20向绝缘变压器22提供经调节的AC电能。绝缘变压器被用于增加或减少来自变极器的AC电能的电压和在负载与UPS之间提供绝缘。绝缘变压器是明显地可以选择的设备，其使用明显地依赖于UPS输出电能规格。依赖电池容量和负载的电能需求量，对于过度的电能储运损耗，在短暂的电源中断期间，UPS10A可以向负载提供电能。旁路开关23被使用于提供UPS电路的旁路以向输出口直接提供输入电能。旁路开关可以受到控制器16的控制以在UPS发生故障的情形提供UPS电路的旁路。

为了提供进一步的电能备用，人们知道使用第二电源向UPS的旁路开关提供来自第二AC电源的电能。这种类型的系统常常被认为双电源系统。图2显示相似于UPS10A的双电源UPS10B，其包括有与第二电能供给相连接的第二输入口，和UPS10B包括有选择地将第二输入口与UPS10B的输出口直接相连的旁路开关23。在双电源系统中，明显地，利用的电源与系统的第一电能输入口和备用电源相连接，例如，发电机与系统的第二电能输入口相连接。一旦使用的电源发生故障，电能系统能够使用UPS运行电池模式继续向负载提供电能，这时发电机发电且产生全部的输出电压。一旦发电机在线，电能系统在超时的情况下以旁路模式能继续提供来自发电机的输出电能。

双电源系统也可以使用电能输入口都与相同输入电源相连接，只是通过分离的保险丝和/或电路断路器。对于多种电源发生故障，电能将在输入口1和输入口2处消失，但位置可以存在，例如熔断丝或电路断路器，在该位置电能仅在输入口1处消失，旁路开关可以被继续使用以向负载提供电能。

关于双电源系统的一个问题是，在旁路模式下，对UPS中的电池充电通常是不可能的，当电源在输入口2提供输入电能的时候，通常至少部分电池在消耗。

发明内容

本发明的实施方案提供经改进的电能系统。一方面涉及向负载提供电能的不间断电源。不间断电源包括接收输入电能的输入口，提供输出电能的输出口，输入电能电路，该输入电能电路与输入口相连接和有DC输出口，该DC输出口提供带有第一DC电压值的DC电能，有与输入电能电路的DC输出口相连接的第一端口和有第二端口的电容器，与输入电能电路相连接的备用电源，与输入电能电路的DC输出口和提供输出电能的不间断电源的输出口相连接的输出电能电路，和电容器放电电路，该电容器放电电路与电容器的第一端口和电容器的第二端口相连接和被设置在第一运行模式下对电容器放电，以致于通过放电电路的平均放电电流与电容器两极的电压在电容器两极的第一电压范围之内成反比例。