[发明专利]一种UPS充电模块装置及其控制方法

权利要求书

1.一种UPS充电模块装置，其特征在于：包括与三相交流电压连接的整流装置、直流储能电容装置、直流降压装置和控制器，所述三相交流电压为：R、S、T相交流电压，所述整流装置包括分别与三相交流电压相应连接的三个单相整流器，所述每个单相整流器设有脉宽调制控制端口和三个输出端，三个输出端分别为A、B、C；所述直流储能电容装置设有三个电连接端，三个电连接端分别为：a、b、c；每个单相整流器的三个输出端A、B、C分别与直流储能电容装置的三个电连接端a、b、c对应一一电连接，所述直流储能电容装置包括两个电容，其中一个电容C1的两端分别与电连接端a、b电连接，另一个电容C2的两端分别与电连接端b、c电连接；电连接端a、b之间的电压为+Vdc，电连接端c、b之间的电压为-Vdc；所述直流降压装置包括两个直流降压电路，直流降压电路设有两个输入端d、e和两个输出端f、g以及脉宽调制控制端口，其中一个直流降压电路为正直流降压电路，正直流降压电路的输入端d、e分别与直流储能电容装置的电连接端a、b电连接；另一个直流降压电路为负直流降压电路，负直流降压电路的输入端d、e分别与直流储能电容装置的电连接端b、c电连接；其中正直流降压电路的输出端g与负直流降压电路的输出端f电连接；控制器分别与三个单相整流器电连接，且三个单相整流器的输入端的交流电压信号传递给控制器，+Vdc、-Vdc以及三个单相整流器的电感电流信号传递给控制器，控制器的控制端分别与三个单相整流器的脉宽调制控制端口M_R、M_S、M_T电连接。

2.根据权利要求1所述的一种UPS的充电模块装置，其特征在于：正直流降压电路的输出端f、g之间的电压为+Vout；负直流降压电路的输出端f、g之间的电压为-Vout；控制器还与两个直流降压电路电连接，两个直流降压电路的内部电感电流以及+Vout、-Vout传递给控制器，控制器的控制端分别与两个直流降压电路的脉宽调制控制端口m_p、m_n电连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种UPS的充电模块装置，其特征在于：还包括输出开关装置，所述输出开关装置包括正输出开关S1和负输出开关S2，正输出开关S1设置于所述正直流降压电路的输出端，负输出开关S2设置于所述负直流降压电路的输出端。

4.一种如权利要求1至3任一所述UPS的充电模块装置的控制方法，其特征在于：

步骤1、控制器采样数据；采样三个单相整流器的输入端的三相电压信号，三个交流电压信号分别为：R_Volt、S_Volt、T_Volt；采样三个单相整流电路的内部电感电流在相应的交流电压R_Volt、S_Volt、T_Volt分别处于正负半周时的瞬时值，分别为：R_Cur_P、R_Cur_N、S_Cur_P、S_Cur_N、 T_Cur_P、T_Cur_N； 

步骤2、整流装置采用电压环和电流环双环控制，电压环参考值Vdc_ref与电容C1的两端电压+Vdc瞬时采样值进行比较，差值经过比例积分控制器PI校正后得到电压环计算结果Vc_P，Vc_P分别与交流电压相位值R_Vphase、S_Vphase、T_Vphase相乘得到三个单相正边电流环的参考值R_Cur_P_ref、 S_Cur_P_ref、 T_Cur_P_ref，其中：R_Vphase、S_Vphase、 T_Vphase的计算方法是将交流电压采样瞬时值R_Volt, S_Volt, T_Volt分别除以各相交流电压的有效值R_Volt_rms、S_Volt_rms、T_Volt_rms；R_Cur_P_ref、S_Cur_P_ref、 T_Cur_P_ref分别与相应的单相整流电路正边电流瞬时采样值R_Cur_P、 S_Cur_P、T_Cur_P比较后，差值经比例积分控制器PI校正后得到三相正边电流环计算结果R_Ic_P、S_Ic_P、T_Ic_P, R_Ic_P、S_Ic_P、T_Ic_P再分别跟各自的脉宽调制载波信号R_Vs_P、S_Vs_P、T_Vs_P比较产生相应的三个单相整流电路的脉宽调制信号R_PWM_P、S_PWM_P、T_PWM_P；

电压环参考值Vdc_ref与电容C2的两端电压-Vdc瞬时采样值进行比较，差值经过比例积分控制器PI校正后得到电压环计算结果Vc_N，Vc_N分别与交流电压相位值R_Vphase、S_Vphase、T_Vphase相乘得到三个单相负边电流环的参考值R_Cur_N_ref、 S_Cur_N_ref、T_Cur_N_ref；R_Cur_N_ref、S_Cur_N_ref、 T_Cur_N_ref分别与相应的单相整流电路负边电流瞬时采样值R_Cur_N、 S_Cur_N、T_Cur_N比较后，差值经比例积分控制器PI校正后得到三相负边电流环计算结果R_Ic_N、S_Ic_N、T_Ic_N, R_Ic_N、S_Ic_N、T_Ic_N再分别跟各自的脉宽调制载波信号R_Vs_N、S_Vs_N、T_Vs_N比较产生相应的三个单相整流电路的脉宽调制信号R_PWM_N、S_PWM_N、T_PWM_N；

控制器将上述六个脉宽调制信号传递给整流装置的相应的三个单相整流器。

5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于： 

步骤1中，还采样直流降压装置的两个直流降压电路的内部电感电流，分别为：Cur_P、Cur_N；以及采样+Vout、-Vout；

该控制方法还包括：

步骤3、电压环参考值Vout_ref与正直流降压电路的输出电压+Vout瞬时采样值进行比较，差值经过比例积分控制器PI校正后得到电压环计算结果也即电流环参考值Cur_P_ref，Cur_P_ref跟正边电流采样值Cur_P再进行比较，差值经比例积分控制器PI校正后得到正边电流环计算结果Ic_P，Ic_P跟自身的脉宽调制载波信号Vs_P比较最终就产生了正直流降压电路的脉宽调制信号PWM_P；

电压环参考值Vout_ref与负直流降压电路的输出电压-Vout瞬时采样值进行比较，差值经过比例积分控制器PI校正后得到电压环计算结果也即电流环参考值Cur_N_ref，Cur_N_ref跟负边电流采样值Cur_N再进行比较，差值经比例积分控制器PI校正后得到负边电流环计算结果Ic_N，Ic_N跟自身的脉宽调制载波信号Vs_N比较最终就产生了负直流降压电路的脉宽调制信号PWM_N；

控制器将上述两个脉宽调整信号传递给相应的两个直流降压电路。