[发明专利]一种列相供电的UPS模块及UPS系统

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子技术，尤其涉及一种列相供电的UPS模块及UPS系统。

背景技术

UPS （Uninterruptible Power Supply，不间断电源）广泛应用于电力、电信、金融、政府、制造等多个行业，它可以保障在停电之后继续工作一段时间，使用户不致因停电而影响工作或丢失数据，还可以消除市电上的电涌、瞬间高电压、瞬间低电压、电线噪声和频率偏移等“电源污染”。

目前，在中小功率的UPS系统设计中，为了解决多个UPS模块并联时共用电池组的问题，如图1所示，第一相交流市电的输出端（LINE1）通过开关S1连接储能电感L1的第一端，第二相交流市电的输出端（LINE2）通过开关S2连接储能电感L2的第一端。在两列交流市电正常时，分别通过PFC整流单元100整流和逆变单元200逆变后输出给负载或为电池组充电。这种两相的交流输入使得该UPS模块构成了列相供电的UPS模块。但是，在传统的列相供电的UPS模块中，通过是将DC/DC变换单元300设计为隔离升压电路，例如采用图1中的隔离变压器T1进行升压后，直接输出至直流母线，然后经逆变单元200逆变后输出至负载。这种方案的好处是DC/DC变换单元300与PFC整流单元100完全隔离开来而没有耦合，提高系统的可靠性。但实际上，这种完全隔离方案从成本、空间和效率角度来讲都不是最优的选择，其主要缺点在于：

1、DC/DC变换单元300采用传统的推挽电路，工作频率低，变压器T1的体积和损耗增大、效率低；

2、DC/DC变换单元300与PFC整流单元100完全隔离，没有耦合回路，DC模式时无法利用PFC整流单元100，成本和效率无法做到最优；

3、这种完全隔离的电路也导致变压器T1的数量和体积增加，既占用了空间又增加了成本，这也与开关电源的小型化趋势相违背。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述列相供电的UPS模块成本大、空间大，且工作效率低的缺陷，提供一种成本小、空间小且工作效率高的列相供电的UPS模块。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种列相供电的UPS模块，用于对电池组进行充放电，所述UPS模块包括依次连接的PFC整流单元和逆变单元，且所述PFC整流单元包括在交流市电正常时为正负母线进行充电的上桥臂和下桥臂，每个桥臂均包括储能电感，所述UPS模块还包括DC/DC变换单元，所述DC/DC变换单元包括BUCK-BOOST电路，在交流市电异常时，所述DC/DC变换单元通过所述PFC整流单元的上桥臂为正母线充电，且通过所述BUCK-BOOST电路和下桥臂中的储能电感为负母线充电。

在本发明所述的列相供电的UPS模块中，所述DC/DC变换单元还包括第一开关，所述BUCK-BOOST电路包括第五开关管、第二开关和二极管D5，其中，第一开关的第一端连接电池组的正极，电池组的负极接中线，第一开关的第二端连接上桥臂的储能电感的第一端，第五开关管的第二端连接电池组的正极，第五开关管的第三端连接第二开关的第一端，第二开关的第二端连接下桥臂的储能电感的第一端，二极管D5的正极连接负母线，二极管D5的负极连接第五开关管的第三端。

在本发明所述的列相供电的UPS模块中，所述DC/DC变换单元还包括第一开关，所述BUCK-BOOST电路包括反并联二极管的第五开关管、第二开关和二极管D5，其中，第一开关的第一端连接电池组的正极，电池组的负极接中线，第一开关的第二端连接上桥臂的储能电感的第一端，第五开关管的第二端连接电池组的正极，第五开关管的第三端连接第二开关的第一端，第二开关的第二端连接下桥臂的储能电感的第一端，二极管D5的正极连接负母线，二极管D5的负极连接第二开关的第二端。

在本发明所述的列相供电的UPS模块中，所述DC/DC变换单元还包括第一开关，所述BUCK-BOOST电路包括反并联二极管的第五开关管、二极管D5和二极管D6，其中，第一开关的第一端连接电池组的正极，电池组的负极接中线，第一开关的第二端连接上桥臂的储能电感的第一端，第五开关管的第二端连接电池组的正极，第五开关管的第三端连接二极管D6的正极，二极管D6的负极连接下桥臂的储能电感的第一端，二极管D5的正极连接负母线，二极管D5的负极连接第五开关管的第三端。