[发明专利]使用电流控制低损模式的UPS系统和方法

说明书

一些实施例提供了UPS100，其包括非电流换向的固态旁路开关120。该旁路开关可以包括被配置用于控制到负载的电流的至少一个晶体管。进一步实施例提供了包括转换器的UPS，所述转换器包括具有输入端口和输出端口的第一半桥电路和具有输入端口和输出端口的第二半桥电路，所述第一半桥电路的输入端口被配置为耦合到AC电源，所述第一半桥电路的输出端口耦合到第一和第二总线，所述第二半桥电路的输出端口被配置为耦合到负载，所述第二半桥电路的输入端口耦合到所述第一和第二总线。所述UPS还包括控制电路，被配置为控制所述转换器来提供第一模式和第二模式，在所述第一模式中，所述第一半桥电路和所述第二半桥电路分别操作为整流器和逆变器，在所述第二模式中，所述第一半桥电路和所述第二半桥电路操作为从所述AC电源到所述负载的通过式开关。

技术领域

本发明涉及功率转换装置和方法，并且更具体地，涉及不间断电源(UPS)装置和方法。

背景技术

UPS系统通常用于诸如数据中心、医疗中心和工业设施之类的设备中。在此类设备中，UPS系统可以用于提供后备电源以便在主动力供应故障的情况中维持运行。

随着网站服务和云计算的出现，大型数据中心已经发生扩展。一些更新型的大型数据中心占地几百万平方英尺，并容纳数十万服务器。这些中心通常由局部网格供电，可以包括包含UPS和柴油发电式后备发电机的后备电源系统，以便在公用电源丢失时支持持续运行。对于此类设施而言，功耗是一个主要关注点，因为一些设施是接近100MW级的。对于此类设施，即使是几个百分点的效率也会转换为大量开支。

已经开发了多种用于提高UPS效率的技术。例如，一些双转换UPS系统支持增效或“eco”模式，在这些模式中，当输入AC电源满足特定标准时，将整流器和逆变器(inverter)旁路。其他提高数据中心功率效率的解决方案，诸如例如在授权给Krieger等人的美国专利No.7,886,173、授权给Whitted等人的美国专利No.7,560,831，以及授权给Sarti的美国专利No.8,344,546中所描述的方案，包括冗余功率分布技术，其避免了使用传统UPS架构。

发明内容

本发明主题的一些实施例提供了不间断电源(UPS)，包括：逆变器，被配置为耦合到负载；非电流换向(non-current-commutated)的固态旁路开关，被配置为选择性地将电源耦合到负载以旁路所述逆变器；以及控制电路，被配置为控制所述逆变器和所述旁路开关。在一些实施例中，所述旁路开关包括至少一个晶体管，所述至少一个晶体管被配置为控制到负载的电流。例如，所述至少一个晶体管可以包括至少一个IGBT和/或至少一个MOSFET。

在一些实施例中，所述控制电路被配置为操作所述逆变器和所述旁路开关来提供第一模式和第二模式，在所述第一模式中，所述逆变器向所述负载提供功率，在所述第二模式中，所述旁路开关向所述负载提供功率，并且其中，所述控制电路被配置为在所述第二模式中操作所述旁路开关来控制提供给所述负载的电流的幅度。所述第二模式可以是增效模式。

在一些实施例中，UPS包括具有输入和输出的整流器，所述整流器的输入被配置为耦合到所述电源，所述整流器的输出被配置为耦合到所述逆变器的输入。所述旁路开关被配置为在所述第二模式中旁路所述整流器和所述逆变器。所述控制电路可以被配置为当所述电源满足特定标准时转换到所述第二模式。在一些实施例中，所述控制电路可以被配置为响应于所述整流器和/或所述逆变器的故障而转换到所述第二模式。