[发明专利]DC-AC双向转换器

说明书

公开了一种DC‑AC双向转换器。根据一个方面，本文的实施例提供一种双向转换器，其包括：第一接口；输入桥，其耦合到第一接口；逆变器部分，其耦合到输入桥并包括第一双向转换器、第二双向转换器以及耦合到第一双向转换器和第二双向转换器的输出滤波器；第二接口，其耦合到输出滤波器；以及控制器，其被配置为操作输入桥以从DC源汲取DC功率并向逆变器部分提供功率，以在第一模式中与输出滤波器结合来操作第一双向转换器以在第二接口处产生输出电压波形的正半周期，并且在第二模式中与输出滤波器结合来操作第二双向转换器以在第二接口处产生输出电压波形的负半周期。

发明背景

发明领域

根据本发明的至少一个示例通常涉及DC-AC功率转换器。

相关技术的讨论

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)提供经稳压的、不间断的电力是众所周知的。已知的不间断电源包括在线式UPS、离线式UPS、线路交互式UPS及其他UPS。在线式UPS提供经调节的AC功率，并且在AC功率的主要来源中断时提供备用AC功率。离线式UPS通常不提供对输入AC功率的调节，但是确实在主AC电源中断时提供备用AC功率。线互动式UPS类似于离线式UPS之处在于当发生停电的时它们都切换到电池电源，但线互动式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。

传统的在线UPS使用功率因数校正电路(PFC)来对由电业公司提供的输入功率进行整流，以向DC总线提供功率。整流后的DC电压通常用于在市电是可用的时对电池充电，以及向DC总线提供功率。在没有市电的情况下，电池向DC总线提供功率。DC-AC逆变器从DC总线对负载产生AC输出电压。由于DC总线由电源或者电池供电，因此在干线出现故障并且电池充分充电时，UPS的输出功率是不间断的。传统的离线UPS通常将负载直接连接到公用电源。当公用电源不足以为负载供电时，离线UPS操作DC-AC逆变器以将来自备用电源(例如电池)的DC功率转换成提供给负载的期望AC功率。

概述

根据本发明的方面目的在于一种DC-AC双向转换器，其包括：第一接口，其被配置为耦合到DC源；输入桥，其耦合到第一接口；逆变器部分，其耦合到输入桥并包括耦合到输入桥的第一双向转换器、耦合到输入桥的第二双向转换器以及耦合到第一双向转换器和第二双向转换器的输出滤波器；第二接口，其耦合到输出滤波器并被配置为耦合到负载；以及控制器，其被配置为操作输入桥以从DC源汲取DC功率并向逆变器部分提供功率，以在第一操作模式中与输出滤波器结合来操作第一双向转换器以在第二接口处产生输出电压波形的正半周期，并且在第二操作模式中与输出滤波器结合来操作第二双向转换器以在第二接口处产生输出电压波形的负半周期。

根据一个实施例，第一双向转换器包括：第一变压器，其包括第一初级绕组和第一次级绕组，第一初级绕组包括耦合到输入桥的第一端和第二端，并且第一次级绕组包括经由第一部分耦合到第一中心抽头的第一端和经由第二部分耦合到第一中心抽头的第二端；耦合在第一次级绕组的第一端和第二接口之间的第一开关；以及耦合在第一次级绕组的第二端和第二接口之间的第二开关。

根据另一实施例，第二双向转换器包括：第二变压器，其包括第二初级绕组和第二次级绕组，第二初级绕组包括耦合到输入桥的第一端和第二端，并且第二次级绕组包括经由第一部分耦合到第二中心抽头的第一端和经由第二部分耦合到第二中心抽头的第二端；耦合在第二次级绕组的第一端和中性线之间的第三开关；以及耦合在第二次级绕组的第二端和中性线之间的第四开关。在一个实施例中，输出滤波器包括耦合在第一中心抽头和第二中心抽头之间的输出滤波器。在另一实施例中，输出滤波器包括耦合在第二接口和中性线之间的输出电容器。