[发明专利]用于在电压扰动期间改善静态转换开关的操作的系统

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2012年11月13日提交的美国临时申请号为No. 61/725,648的优先权，上述申请的全部内容通过引用合并在本文中。

技术领域

本公开内容总体上涉及静态转换开关，更具体地涉及在电压扰动（包括由上游的UPS系统造成的扰动）期间改善静态转换开关的操作的技术。

背景技术

经济操作模式下的不间断供电源（UPS，Uninterruptible power supply）系统在操作模式之间转换时通常在输出电压上产生电压扰动。例如，如果接地的多功能电源线在经济模式下发生故障，就会有严重的电压凹陷直到系统转换到正常的操作模式下。临时的电压扰动通常被静态转换开关认为是电源故障并且从而引起静态转换开关执行到替代电源的转换。在一些布置中，转换到替代电源可能是不期望的。例如，如果替代电源是由若干个静态转换开关共用的备用电源，则备用电源的资源可能需要保留下来以应对更危急的应用。因此，期望在电压扰动（包括由上游的UPS 系统造成的扰动）期间改善静态转换开关的操作。

本部分提供与本公开内容但未必是现有技术有关的背景信息。

发明内容

本部分提供本公开内容的简要综述，而不是本发明的全部范围或其全部特征的全面的公开内容。

当静态转换开关的优选电压源是UPS时，在UPS从经济模式切换到常规模式期间从UPS接收到的电压可能会有短暂的中断。本公开一方面，在这样的电压扰动时改善静态转换开关的操作。具体地，静态转换开关可以与UPS数据通信并且从而知道电压扰动是暂时的。因此，静态转换开关就可以避免到替代电压源的不必要的转换。

静态转换开关可以包括电连接在优选输入端子与负载端子之间第一开关布置、以及电连接在替代输入端子与负载端子之间第二开关布置，其中，优选输入端子配置为接收来自优选电压源（如UPS）的AC输入信号，而替代输入端子配置为接收来自替代电压源的AC输入信号。第一开关布置和第二开关布置包括一个或更多个半导体开关。

控制器与第一开关布置和第二开关布置中的半导体开关接口。在一些实施方式中，半导体开关还被限定为硅控整流器。在其他实施方式中，第一关布置和第二开关布置包括以背对背配置的方式彼此并联地布置的两个硅控整流器。控制器监测负载端子处的电压并且控制半导体开关的导通状态以将来自优选输入端子或者替代输入端子的电压选择性地输出到负载端子。控制器可以使用相位触发控制来控制半导体开关的导通状态。

静态转换开关还可以配置有数据端口，该数据端口通过数据链路接收来自与优选电压源相关联的设备的消息，其中，该消息指示从优选电压源接收的电压信号中的电压扰动。响应于接收到该消息，控制器以如下方式控制半导体开关的导通状态以改变第一开关布置输出到负载端子的电压信号的波形：该方式使得能够避免下游变压器的磁通量饱和。

一方面，当在电压信号的给定半周期内检测到电压扰动时，控制器在紧跟给定半周期的电压信号的下个半周期内将半导体开关放置为非导通状态。

另一方面，控制器在电压信号的给定半周期内确定电压信号的额定波形的凹陷量，并且控制半导体开关的导通状态，使得第一开关布置在下个半周期内输出的电压的大小与凹陷量相关。具体地，第一开关布置在给定半周期内输出的电压的大小基本上等于第一开关布置在下个半周期内输出的电压的大小。

当优选电压源还被限定为不间断供电源（UPS）时，该消息从UPS 接收并且指示UPS从经济操作模式转换到常规操作模式。

静态转换开关还可以配置为接收来自与替代电压源相关联的设备的消息使得控制器操作为部分基于从其他设备接收的消息将替代输入端子耦接到负载端子。

根据本文中提供的描述，本发明的另外的应用范围可以变得清楚。本发明内容中的描述和具体示例仅仅是为了说明目的而不是意在限制本公开内容的范围。

附图说明

图1是示例性供电系统的原理图；

图2是示出例如UPS从经济操作模式转换到常规操作模式的过程中造成的电压凹陷的图；

图3是描述用于改善静态转换开关的操作使其能够知道上游电压扰动的示例性技术的流程图；

图4是示出了变压器中产生的磁通量的图；

图5是示出了变压器在电压不平衡时如何变得饱和的图；以及

图6是示出了如何修改电压波形以避免下游变压器的磁通量饱和的图。