[发明专利]不间断电源和不间断电源系统

说明书

技术领域

本发明涉及电源，并且更具体地，涉及用于中压电池备用不间断电源的方法和系统。

背景技术

不间断电源(UPS)用于许多应用中，如用于数据中心和医院中来向负载提供优质电力，即使当AC主电源电压中存在停机或故障时也没有任何中断。随着数据中心的大小增加，通过低电压(例如，480V)UPS为关键负载供电是一个挑战，因为随着在此相对低电压下电力需求的提高，电流量值显著增大，甚至达到低电压开关设备的极限。以相对较高电压如中压(例如，4.16kV或13.8kV)处理所需电力允许UPS的载流要求降低。因此，UPS(例如，4.16kV或13.8kV)中的中压转换就提高操作效率和降低布线成本而言具有优点。另外，开关部件如绝缘栅双极晶体管(IGBT)会随着时间的推移在邻近额定电压和电流处退化。以低电流操作高电压额定IGBT还可改善UPS中部件的可靠性。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供一种不间断电源(UPS)，所述不间断电源(UPS)配置用于使用电串联联接的多个电力模块以相对中等电压供应相对高功率，所述UPS包括：三相高功率变压器；有源/无源整流器，配置用于执行调节一组DC链路电压和产生一组DC链路电压中的至少一种；一组级联逆变器，配置用于使用所述DC链路电压产生高交流(AC)电压；一组双向电池转换器，配置用于：当来自AC主电源的电力可用时，使备用电池组充电；并且当所述AC主电源电压落在预定电压范围之外时，使所述备用电池组放电，以便在所述三相高功率变压器的端子处产生三相AC电压；以及旁路开关，配置用于：当所述UPS处于旁路操作模式时，将所述AC主电源直接电联接至负载；并且通过所述一组双向电池转换器和所述变压器将所述备用电池组电联接至所述负载。

进一步的，所述UPS是双转换类型UPS。

进一步的，所述一组级联逆变器包括每相多个级联逆变器。

进一步的，所述一组级联逆变器包括一组级联中性点钳位(NPC)逆变器。

进一步的，所述备用电池组包括单个备用电池组和多个备用电池组中的至少一种。

进一步的，所述旁路开关配置用于通过所述一组双向电池转换器和所述变压器的初级绕组将所述备用电池组电联接至所述负载。

进一步的，所述旁路开关配置用于通过所述一组双向电池转换器和所述三个多绕组变压器中的每个的初级绕组将所述备用电池组电联接至所述负载。

根据本发明的另一个方面，提供一种不间断电源(UPS)系统，包括：包括AC主电源开关的AC主电源，所述AC主电源配置用于执行通过旁路开关向负载供应电力和通过双转换UPS向所述负载供应电力中的至少一种，所述AC主电源开关和所述旁路开关的位置组合限定所述UPS系统的操作模式，其中：当两个开关均闭合时，所述UPS系统处于旁路操作模式，当所述AC主电源开关断开并且所述旁路开关断开或闭合时，所述UPS系统处于电池操作模式；并且当所述AC主电源开关闭合并且所述旁路开关断开时，所述UPS系统处于正常操作模式；一种不间断电源(UPS)，包括：三相高功率变压器；整流器，配置用于产生和调节一组DC链路电压；一组级联逆变器，配置用于使用所述DC链路电压产生高交流(AC)电压；以及一组双向电池转换器，配置用于：当来自AC主电源的电力可用时，使备用电池组充电；并且当所述AC主电源电压超过预定阈值范围时，使所述备用电池组放电，以便在所述三相高功率变压器的端子处产生三相AC电压。

进一步的，所述旁路开关配置用于：当所述UPS处于旁路操作模式时，将所述AC主电源直接电联接至负载；并且通过所述一组双向电池转换器和所述变压器将所述备用电池组电联接至所述负载。

进一步的，所述旁路开关配置用于通过所述一组双向电池转换器和所述变压器的初级绕组将所述备用电池组电联接至所述负载。

根据本发明的又一个方面，提供一种操作不间断电源(UPS)系统的方法包括为UPS选择正常操作模式、电池操作模式和旁路操作模式中的一种，其中在所述正常操作模式中，所述方法包括通过所述UPS的整流器和一组逆变器将来自AC主电源的电力供应至负载，并且使用作为有源整流器操作的电池转换器来维持备用电池组上的电荷。在所述电池操作模式中，所述方法包括通过UPS的整流器和一组逆变器将来自备用电池组的电力通过双向电池转换器供应至负载。在所述旁路操作模式中，所述方法包括通过旁路开关将来自AC主电源的电力直接供应至负载。

附图说明

图1至图6示出本说明书中所描述的方法和装置的示例实施例。