[发明专利]三臂整流逆变器串接负载式UPS电路及其控制方法

说明书

本发明公开了一种三臂整流逆变器串接负载式UPS电路及其控制方法，其包括与市电串接的充电器、电池、DC‑DC转换器、同步开关（SW）、整流逆变器、市电电压侦测器、控制器，所述整流逆变器包括整流臂、共同臂、逆变臂；在市电正常时整流逆变器动作，市电电流经过同步开关、负载、逆变臂、共同臂到地形成回路；在市电中断时整流臂逆变臂动作，电池电流经过DC‑DC转换器、逆变臂、整流臂再回DC‑DC转换器形成回路；本发明所提电路和方法由于逆变臂仅处理小部分负载电压，整流臂亦仅流过负载的无功及谐波电流，在大部分工作条件下具备较高的效率，并且可以补偿负载电流的失真及无功成份以改善输入的功率因子。

技术领域

本发明涉及UPS电路，尤其涉及一种具有三臂整流逆变器与负载串接的UPS电路及其控制方法。

背景技术

传统在线式不断电系统(on-line UPS)电路架构如图1所示，包含一个整流器(Rectifier)-逆变器(Inverter)，一个充电器(Charger)及一个直流至直流(DC/DC)转换器。在市电正常下，负载电力经由市电-整流器-直流链-逆变器路径提供，在市电中断时负载电力则由蓄电池-直流至直流转换器-直流链-逆变器的路径提供。这种双级式电力转换电路的优点为可以同时作输入功因控制(PFC)及调整负载电压，缺点为整体效率等于整流器效率与逆变器效率的乘积，故此整体效率较低。

发明内容

本发明是要解决现有技术的上述问题，提出一种高效率的并可改善输入的功率因子的三臂整流逆变器串接负载式UPS电路及其控制方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案是设计一种三臂整流逆变器串接负载式UPS电路，包括与市电串接的充电器、电池、DC-DC转换器；还包括依次连接后接在市电上的同步开关、整流逆变器、检测市电是否中断的市电电压侦测器、接收市电电压侦测器所测信号的控制器，所述整流逆变器包括并联的整流臂、共同臂、逆变臂，其中所述整流臂包括两个串联的功率开关，两功率开关的连接点C耦合连接所述同步开关和负载；所述共同臂包括两个串联的功率开关，两功率开关的连接点A连接市电的地；所述逆变臂包括两个串联的功率开关，两功率开关的连接点B耦合连接所述负载的另一端；所述DC-DC转换器的两个输出端分别连接并联的整流臂、共同臂、逆变臂的两端；所述控制器在市电正常时控制整流逆变器动作，市电电流经过同步开关、负载、逆变臂、共同臂到地形成回路；所述控制器在市电中断时控制整流臂逆变臂动作，电池电流经过DC-DC转换器、逆变臂、整流臂再回DC-DC转换器形成回路。所述并联的整流臂、共同臂、逆变臂的两端之间连接滤波电容。所述负载两端分别串接电抗器。所述控制器采用SPWM控制器，并且用SPWM信号控制所述整流臂、共同臂、逆变臂中的功率开关。所述DC-DC转换器采用具有升降压特性的电流源推挽式转换器。

本发明还提出一种三臂整流逆变器串接负载式UPS电路的控制方法：用市电电压侦测器检测市电是否正常，控制器接收市电电压侦测器所测的信号并依此控制整流逆变器动作，所述整流逆变器包括并联的整流臂、共同臂、逆变臂；用两个串联的功率开关构成所述整流臂，两功率开关的连接点C耦合连接所述同步开关和负载；用两个串联的功率开关构成所述共同臂，两功率开关的连接点A连接市电的地；用两个串联的功率开关构成所述逆变臂，两功率开关的连接点B耦合连接所述负载的另一端；在市电正常时，打开同步开关，整流逆变器动作，市电电流经过同步开关、负载、逆变臂、共同臂到地形成回路；在市电中断时，DC-DC转换器进行电源转换，整流臂逆变臂动作，电池电流经过DC-DC转换器、逆变臂、整流臂再回DC-DC转换器形成回路。所述并联的整流臂、共同臂、逆变臂的两端之间连接滤波电容。所述负载两端分别串接电抗器。所述控制器采用SPWM控制器，并且用SPWM信号控制所述整流臂、共同臂、逆变臂中的功率开关。所述DC-DC转换器采用具有升降压特性的电流源推挽式转换器。

与现有技术相比，本发明所提电路和方法由于逆变臂仅处理小部分负载电压，整流臂亦仅流过负载的无功及谐波电流，在大部分工作条件下具备较高的效率，并且可以补偿负载电流的失真及无功成份以改善输入的功率因子。

附图说明