[发明专利]一种不间断电源及其控制方法

说明书

本发明提供一种不间断电源，包括储能单元、市电输入、预防掉电单元、充电单元和三桥臂拓扑电路；所述储能单元和市电输入分别经充电单元和预防掉电单元与三桥拓臂扑电路电连；所述储能单元经第一输入切换开关与所述充电单元电连，所述市电输入经第二输入切换开关与预防掉电单元电连，所述三桥臂拓扑电路输出端连接一负载；还包括用于测量市电输入电压的第一电压相位检测模块和用于测量输入至负载电压的第二电压相位检测单元，所述第一电压相位检测单元和第二电压相位检测单元经一相差判断单元与一控制单元电连。本发明可以实现储能单元和市电输入切换供电，通过检测市电输入和输入至负载的电压相位情况，从而保证负载的稳定工作，可靠性高。

技术领域

本发明涉及电源领域，特别涉及一种不间断电源及其控制方法。

背景技术

目前，如图1-6所示，传统的三桥臂拓扑电路中， L1为PFC电感，L2为逆变电感，第一开关器件Q1和第二开关器件Q2为第一桥臂，第三开关器件Q3和第四开关器件Q4为第二桥臂，第五开关器件Q5和第六开关器件Q6为第三桥臂。其中，第二桥臂为复用臂。第一桥臂与第二桥臂构成交流到直流变换的PFC升压功能，第二桥臂与第三桥臂构成直流到交流变换的逆变功能。

图1为交流输入、输出同为正半波时，PFC电感和逆变电感储能通路，图2为交流输入、输出同为正半波时，PFC电感和逆变电感续流通路；图3为当交流输入、输出同为负半波时，PFC电感和逆变电感储能通路；图4为当交流输入、输出同为负半波时，PFC电感和逆变电感续流通路。

三桥臂拓扑的第二桥臂作为复用臂，为前级升压以及后级逆变提供公共回路。在输入、输出同相位情况下，流经第二桥臂的电流为前级电感电流与后级电感电流之差。因此器件损耗也小，系统效率高。

但是在实际应用中，如果交流输入与输出存在一定相差，在相位差期间，将出现不同于上述描述的功率回路，导致母线电压过压问题。

在交流输入为正半周期、而输出为负半周期期间，第一桥臂的Q2做高频动作。当Q2关断时，因为后级处于逆变负半周期，第二桥臂的Q3导通。此时将形成异常的功率回路(如图5路径P2)，图5为交流输入、输出失同步时正半波PFC电感电流续流回路。

原本PFC电感电流应该给电容C1充电，但是Q3此时导通，结果导致PFC电感进一步储能，当Q3关断时，PFC电感电流才流向电容C1。

图6 为交流输入输出失同步时负波PFC电感电流续流回路，在交流输入负半波时，Q1断开。负半波时同理，PFC电感续流回路被Q4截断，由原本的续流变成储能。

由此分析可知，在交流输入、输出不同相位时，第二桥臂驱动如果控制不合理，极易导致PFC电感过度储能引起母线电解过压，甚至导致PFC电感饱和，进而引起开关管过流损坏。这也是三桥臂拓扑实际应用的风险点所在。

当输入和输出电压不同相时，PFC电流与逆变电流相位不相同时，中间臂的驱动控制如果跟随逆变，则PFC电流谐波就会增大；反之，如果跟随PFC，则逆变电流谐波就会增大；此情况下极易导致中间臂的开关管电流失控而引起损坏，存在输出掉电隐患。

发明内容

本发明的目的在于提供一种不间断电源及其控制方法，防止掉电，可靠性高。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种不间断电源，包括一储能单元、一市电输入、一预防掉电单元、一充电单元和一三桥臂拓扑电路；所述储能单元和市电输入分别经充电单元和预防掉电单元与三桥拓臂扑电路电连；所述储能单元经第一输入切换开关与所述充电单元电连，所述市电输入经第二输入切换开关与预防掉电单元电连，所述三桥臂拓扑电路输出端连接一负载；还包括用于测量市电输入电压的第一电压相位检测模块和用于测量输入至负载电压的第二电压相位检测单元，所述第一电压相位检测单元和第二电压相位检测单元经一相差判断单元与一控制单元电连，所述控制单元与所述第一输入切换开关、第二输入切换开关、充电单元、预防掉电单元和三桥臂拓扑电路电连。