[发明专利]用于调节不间断电源的输出电压的DC分量的电路

说明书

一种用于控制不间断电源单元(1)的输出电压(V)的控制电路(6)，其包括：‑用于发送电压设定值(V_ref)的模块(7)；‑测量模块(8)；‑用于调节所述电压(V)的模块(9)，所述模块配置为确定用于驱动电源单元(1)的设定值(Co)，所述测量模块(8)包括：‑第一电路块(81)，其配置为测量所述电源单元(1)的输出端的电流；‑第二电路块(82)，其配置为测量所述电压(V)的AC分量(V_AC)；以及‑第三电路块(83)，其配置为测量所述电压(V)的DC分量(V_DC)。第三测量电路块(83)包括：低通滤波器(84)，其配置为在不改变所述电压(V)的DC分量(V_DC)的情况下使所述电压(V)的AC分量(V_AC)衰减；以及用于测量DC分量(V_DC)的装置(85)，其包括放大器电路块，所述放大器电路块配置为在测量DC分量(V_DC)之前放大由所述滤波器(84)传送的经滤波的信号。

技术领域

本发明涉及一种不间断电源，更具体地，涉及一种用于调节不间断电源的电压的直流(DC)分量的电路。

背景技术

不间断电源(UPS)是这样的一种电子电力装置：无论电力网络上会发生什么情况，其都能够为负载提供稳定的交流(AC)电压，而没有任何中断或微中断。

UPS通常用于为诸如数据中心(例如数据托管中心或工业网站)的建筑物提供电力。

术语“逆变器”经常被误用为表示整个装置。这适用于例如设置在计算机中心的供电网络和服务器之间的“逆变器”。

UPS由将AC电压转换为DC电压的转换器(称为“整流器”)、储能装置(例如蓄电池或超级电容器)以及从DC电压产生AC电压并且以恒定频率工作的转换器(也称为“逆变器”)组成。在某些情况下，储能装置可以由用于产生并储存能量的装置替代，例如光伏产生系统或“飞轮”型惯性储存系统。

在某些情况下，需要对UPS输出的AC电压进行调整，以便获得更高的电压，有时还需要采取电隔离措施。为了实现电隔离和/或提高AC电压，在UPS与由UPS供电的负载之间电联接变压器或自耦变压器。根据配置的不同，变压器可以形成UPS、由UPS供电的负载或者由UPS供电的供电网络的一部分。

当UPS的逆变器的输出端传送的AC电压中存在DC分量时，该DC电压分量在与UPS相关的变压器的初级绕组中产生DC电流分量，从而使变压器的磁芯饱和。

变压器的磁芯饱和会导致变压器和/或UPS故障。

质量合格的标准隔离变压器能够在磁芯饱和之前容纳几十毫伏(mV)的DC分量。然而，这种DC分量会产生与标称操作相比不可忽略的额外的热噪声和声频噪声，并且会导致变压器输出的电压由于饱和而发生变压。

这种几十毫伏(例如大约40mV)的DC电压分量能够在变压器的初级绕组中产生较大的DC电流分量，因为该电流分量能够达到几十安培(A)的值。

在图1所示的变压器的等效电路中，这种饱和由磁化电感(也称为磁性电感)Lm呈现。附图标记L_CC表示不能饱和的漏电感，附图标记R1表示绕组的电阻，附图标记Rf表示变压器磁芯的铁损的等效电阻，m表示理想变压器的变压比。

对于呈现非常低的磁性电流的锯齿形自耦变压器来说，情况会更糟，如果不依赖于加大尺寸，则仅能容纳大约10mV或更低的DC电压分量。

由Merlin Gerin撰写的名称为“直流(DC)对变压器的影响”的文献解释了配电变压器中大于5A的DC电流分量将使得有必要使用加大尺寸的特殊变压器来容纳该电流。在30A以上时，需要以非常重大的方式(特别是通过包含气隙)对磁芯进行修改。在上述示例中，由UPS输出的240mV的DC分量(即由UPS输出的电压的AC分量的千分之一)能够产生30A的DC电流。