[发明专利]用于在不间断电源中使用的铁磁谐振变压器

说明书

相关申请

本申请要求申请号为12/803,787、申请日为2010年7月7日的美国专利申请和申请号为61/305,926、申请日为2010年2月18日的美国临时专利申请的优先权。

所有上面列出的相关申请的内容以引用的方式合并于此。

技术领域

本发明涉及备用电力信号的生成，更具体地说，涉及使用铁磁谐振变压器的不间断电源系统和方法。

背景技术

不间断电源(UPS)长期被用来为电子设备提供至少临时性辅助电力。典型地，不间断电源被构造为在主电源和备用电源之间根据需要切换来维持供给负荷的恒定功率。

例如，该主电源可能是公用电源，并且该备用电源可以采取电池系统的形式。当该公用电源电力信号属于预定参数之内时，UPS将以线路模式正常运行，在该模式中该公用电源电力信号传送到负荷。在该线路模式，UPS典型地还将给电池系统充电。当该公用电源电力属于该预定参数之外时，UPS将切换到备用模式，该模式中基于储存在电池系统中的能量产生交流信号。

一种UPS采用一铁磁谐振变压器。铁磁谐振变压器为饱和变压器，其采用由谐振绕组和电容器组成的并联谐振回路来产生即使该变压器的输入变动也几乎恒定的平均输出。使用铁磁谐振变压器的典型UPS利用了铁磁谐振变压器的在线路模式中和在备用模式中的电压调节特性。因此，在UPS的背景技术中，铁磁谐振变压器提供了浪涌抑制、隔离、短路防护和电压调节的功能而不需要使用有源器件。

通常，构造为用在UPS系统中的铁磁谐振变压器包括铁心和感应线圈，感应线圈相对于铁心布置来限定(a)变压器的主侧或输入侧和(b)变压器的辅助侧或输出侧。传统的被用在UPS中的铁磁谐振变压器将更进一步包括布置在主侧和输入侧的输入绕组和逆变器(谐振)绕组以及布置在辅助侧或输出侧的输出绕组。

本发明的目标是提供用在UPS系统中的改进的铁磁谐振变压器。

发明内容

本发明可以包含铁磁谐振变压器，其包括铁心、主分路器、第一绕组、第二绕组，以及第三绕组。该主分路器相对该铁心布置来限定该铁磁谐振变压器的主侧和辅助侧。第一绕组布置在该铁磁谐振变压器的主侧并可操作地连接到主电源。第二绕组布置在该铁磁谐振变压器的辅助侧并可操作地连接到辅助电源。第三绕组布置在该铁磁谐振变压器的辅助侧并可操作地连接到谐振电容器。当在第一绕组上出现主信号时、在第三绕组的至少一部分上出现第一输出信号。当在第二绕组上出现辅助电力时，在第三绕组的至少一部分上出现第二输出信号。

本发明还可包含一种不间断电源，用于供应电力给负荷，包括变压器、谐振电容器、主电源和辅助电源。该变压器包括：铁心；主分路器，相对于该铁心布置来到限定该变压器的主侧和辅助侧；布置在该变压器的主侧的第一绕组；布置在该变压器的辅助侧的第二绕组；以及布置在该变压器的辅助侧的第三绕组。该谐振电容器可操作地连接到该第三绕组。该主电源可操作地连接到第一绕组。该辅助电源可操作地连接到第二绕组。该负荷连接到第三绕组的至少一部分。在线路模式，该主电源产生出现在第一绕组上的主信号，由此基于主信号，第一输出信号被提供给该负荷。在备用模式中，该辅助电源产生出现在第二绕组上的辅助信号，由此基于辅助信号，第二输出信号被提供给该负荷。

本发明还可能包含一种供应不间断电力给负荷的方法，包括下列步骤。主分路器被相对铁心布置来限定主侧和辅助侧。第一绕组布置在该主侧，同时第二绕组和第三绕组布置在该辅助侧。谐振电容器可操作地连接到第三绕组。主电源可操作地连接到第一绕组。辅助电源可操作地连接到第二绕组。该负荷可操作地连接到第三绕组的至少一部分。当运行在线路模式时，该主电源产生出现在第一绕组上的主信号，由此第一输出信号被提供给该负荷。当运行在备用模式时，该辅助电源产生出现在第二绕组上的辅助信号，由此第二输出信号被提供给该负荷。

附图说明

图1为按照本发明的原则并且具体化的利用铁磁谐振变压器系统构造的不间断电源系统的第一实施例的简化方框图；

图2是形成为图1描绘的UPS系统的一部分的铁磁谐振变压器的示意视图；

图3是图2描绘的铁磁谐振变压器的透视图；

图4是图2和3描绘的铁磁谐振变压器的侧面正视图；以及

图5是沿图4中的线5-5剖开的剖视图。

具体实施方式

开始参看附图中的图1，其中描绘的是根据本发明的原则并具体化构造的不间断电源(UPS)系统20的第一实例。