[发明专利]三级电力拓扑

说明书

根据一个方面，本发明的实施例提供了供电系统，包括：输入端，其被配置成接收来自输入电源的输入AC电力；输出端，其被配置成向负载提供输出AC电力；变换器，其耦合于输入端并且被配置成将输入AC电力变换成经变换的DC电力；第一DC总线，其耦合于变换器并且被配置成接收经变换的DC电力；逆变器，其耦合于第一DC总线和输出端并且被配置成将来自第一DC总线的DC电力变换成输出AC电力；第一DC开关电路，其耦合在第一DC总线和中性点之间；以及控制器，其耦合于第一DC开关电路并且被配置成操作第一DC开关电路，使得在第一DC总线上的电压在变换器和逆变器的切换操作期间是零。

技术领域

本公开的实施例总体涉及用于提供电力的系统和方法。

背景

通常将电源(诸如不间断电源(UPS))用于向电气设备或者负载提供电力。在主电源或者电源不可用时，UPS可以提供电力。传统的在线式UPS使用功率因数校正电路(PFC)来整流由电气设施提供的输入功率，以向DC总线提供电力。整流的DC电压在电源电力可用时通常用于为电池充电，并且向DC总线提供电力。在不存在电源电力的情况下，电池向DC总线提供电力。逆变器从DC总线生成到负载的AC输出电压。由于DC总线由电源或者电池供电，因此在电源出现故障并且电池充分充电时，UPS的输出功率是不间断的。

概述

本发明的至少一些方面和实施例针对供电系统，该供电系统包括：输入端，该输入端被配置成接收来自输入电源的输入AC电力；输出端，该输出端被配置成向负载提供输出AC电力；变换器，该变换器耦合于输入端并且被配置成将输入AC电力变换成经变换的DC电力；第一DC总线，该第一DC总线耦合于变换器并且被配置成接收经变换的DC电力；逆变器，该逆变器耦合于第一DC总线和输出端，并且该逆变器被配置成将来自第一DC总线的DC电力变换成输出AC电力；第一DC开关电路，该第一DC开关电路耦合在第一DC总线和中性点之间；以及控制器，该控制器耦合于第一DC开关电路，并且被配置成操作第一DC开关电路，使得在第一DC总线上的电压在变换器和逆变器的切换操作期间是零。

根据一个实施例，变换器包括耦合在输入端和中性点之间的至少一个第一开关，逆变器包括耦合在第一DC总线和输出端之间的至少一个第二开关，并且控制器耦合于至少一个第一开关和至少一个第二开关，并且控制器还被配置成：操作至少一个第一开关的切换以生成DC电力；操作至少一个第二开关的切换以生成输出AC电力；并且操作第一DC开关电路使得在至少一个第一开关两端的电压在接通切换期间是零，并且使得至少一个第二开关两端的电压在关断切换期间是零。

根据另一个实施例，第一DC开关电路包括：DC开关，该DC开关耦合在第一DC总线和中性点之间；以及二极管，该二极管在第一DC总线和中性点之间并联耦合于DC开关；其中，在操作第一DC开关电路使得在第一DC总线上的电压是零时，控制器还被配置成操作DC开关以关断。在一个实施例中，控制器还被配置成：在同步切换时期使至少一个第一开关的接通切换和至少一个第二开关的关断切换同步。在另一个实施例中，控制器还被配置成在同步切换时期之前的第一时间处关断DC开关。

根据一个实施例，供电系统被配置成操作使得在同步切换时期之前的第一时间处，在输出端处的电流大于在输入端处的电流。在一个实施例中，供电系统还包括耦合于中性点的电容器、以及耦合于电容器和第一DC开关电路之间的第二DC总线，其中，在同步切换时期之前的第一时间处，由逆变器变换成输出AC电力的DC电力源自经变换的DC电力和来自第二DC总线的DC电力。

根据另一个实施例，供电系统还包括：至少一个DC输入线路，该至少一个DC输入线路被配置成耦合于DC源；以及DC/DC变换器，该DC/DC变换器耦合在至少一个DC输入线路和第一DC总线之间，并且DC/DC变换器被配置成接收来自DC源的备用DC电力，并且向第一DC总线提供经调节的DC电力；其中，由逆变器变换成输出AC电力的DC电力源自在经变换的DC电力和备用DC电力中的至少一者。