[发明专利]用于3电平逆变器的多状态PWM命令

说明书

本发明公开了用于3电平逆变器的多状态PWM命令。根据一个方面，本发明的实施例提供了UPS系统，其包括：输入端；输出端；转换器，其耦合到输入端并被配置为将输入电力转换成DC电力；多个DC总线，其耦合到转换器并被配置为接收来自转换器的DC电力；逆变器，其耦合到多个DC总线并被配置为将来自多个DC总线的DC电力转换成输出AC电力并将该输出AC电力提供给输出端；以及控制器，其被配置为在线路周期的正半周期期间，以第一操作模式操作逆变器来将正输出电压提供给输出端，以第二操作模式操作逆变器来将零输出电压提供给输出端，以及以第三操作模式操作逆变器来将负输出电压提供给输出端。

技术领域

本发明大体上涉及用于控制不间断电源(UPS)的系统及方法。

背景技术

使用电力设备(诸如，不间断电源(UPS))为敏感负载和/或关键负载(诸如，计算机系统和其他数据处理系统)提供稳压的、不间断的电力是已知的。已知的不间断电源包括在线式UPS、离线式UPS、线路交互式UPS以及其他。在线式UPS提供了经调节的AC电力，并且在AC电力的主要来源中断时提供了备用AC电力。离线式UPS通常不提供输入AC电力的调节，但是确实在主AC电源中断时提供备用AC电力。线路交互式UPS类似于离线式UPS之处在于当发生停电的时候，它们都切换到电池电源，但线路交互式UPS通常还包括用于稳压由UPS提供的输出电压的多抽头变压器。

发明内容

本发明的至少一个方面涉及不间断电源(UPS)系统，其包括：输入端，其被配置为耦合到AC源并接收来自AC源的输入AC电力；输出端，其被配置为将输出AC电力提供给负载，该输出AC电力在线路周期的正半周期期间具有正平均输出电压电平，而在线路周期的负半周期期间具有负平均输出电压电平；转换器，其耦合到输入端并被配置为将输入电力转换成DC电力；多个(a plurality of)DC总线，其耦合到转换器并被配置为接收来自转换器的DC电力；逆变器，其耦合到多个DC总线并被配置为将来自多个DC总线的DC电力转换成输出AC电力并将该输出AC电力提供给输出端；以及控制器，其被配置为在线路周期的正半周期期间，以第一操作模式操作逆变器来将正输出电压提供给输出端，以第二操作模式操作逆变器来将零输出电压提供给输出端，以及以第三操作模式操作逆变器来将负输出电压提供给输出端。

根据一个实施例，控制器还被配置为在线路周期的负半周期期间，以第四操作模式操作逆变器来将负输出电压提供给输出端，以第五操作模式操作逆变器来将零输出电压提供给输出端，以及以第六操作模式操作逆变器来将正输出电压提供给输出端。在一个实施例中，逆变器基于NPC-2拓扑结构。在另一实施例中，多个DC总线包括被配置为保持正DC电压电平的正DC总线、中点DC总线和被配置为保持负DC电压电平的负DC总线，并且逆变器包括耦合在多个DC总线之间的多个开关。

根据另一实施例，多个开关包括耦合在正DC总线和输出端之间的第一开关、耦合到中点总线的第二开关、耦合在第二开关和输出端之间的第三开关、以及耦合在负DC总线和输出端之间的第四开关。在一个实施例中，以第一操作模式操作逆变器时，控制器还被配置为操作第一开关在第一时段内闭合，以将正DC总线耦合到输出端并将正输出电压提供给输出端。在另一实施例中，以第二操作模式操作逆变器时，控制器还被配置为操作第二开关在第二时段内闭合，以将中点总线耦合到输出端并将零输出电压提供给输出端。在一个实施例中，以第三操作模式操作逆变器时，控制器还被配置为操作第四开关在第三时段内闭合，以将负DC总线耦合到输出端并将负输出电压提供给输出端。

根据一个实施例，控制器包括计算模块，该计算模块被配置为基于第二开关的导通持续时间来计算系数k，并且控制器还被配置为基于系数k来确定第一时段、第二时段和第三时段。在一个实施例中，控制器还被配置为定义第一时段、第二时段和第三时段，以跨线路周期的正半周期对称地分布第一操作模式、第二操作模式和第三操作模式。