[发明专利]降低功率转换器中的过冲的箝位电路

说明书

本申请公开了降低功率转换器中的过冲的箝位电路。根据一个方面，本发明的实施例提供了一种供电系统，包括输入端；输出端；中性点；被配置成将输入AC功率转换成转换后的DC功率的转换器，该转换器包括第一转换器开关；被配置成接收转换后的DC功率的正DC总线；被配置成接收转换后的DC功率的负DC总线；被配置成将来自正DC总线和负DC总线的DC功率转换成输出AC功率的逆变器，该逆变器包括第一逆变器开关；和箝位电路，该箝位电路耦合到正DC总线，并且耦合在第一转换器开关和第一逆变器开关中的至少一个的两端，该箝位电路被配置为在开关操作期间，将第一转换器开关和/或第一逆变器开关两端的电压箝位到正DC总线或负DC总线的电压电平。

背景

1.公开领域

本发明大体上涉及用于控制不间断电源(UPS)的系统及方法。

2.背景描述

诸如不间断电源(UPS)的电源通常用于向电气设备或负载供电。UPS能够在主电源或市电不可用时供电。传统的在线式UPS利用功率因数校正电路(PFC)对电力公司提供的输入功率进行整流，以便向DC总线供电。整流后的DC电压通常用于在市电电源可用时给电池充电，以及为DC总线供电。在没有市电电源的情况下，电池为DC总线供电。逆变器从DC总线向负载生成AC输出电压。由于DC总线由市电或者电池供电，因此在市电出现故障并且电池被充分充电时，UPS的输出功率是不间断的。

概述

本发明的至少一些方面和实施例针对一种供电系统，该供电系统包括配置成从输入电源接收输入AC功率的输入端，该输入AC功率包括输入正弦波形；配置成向负载提供输出AC功率的输出端，该输出AC功率包括输出正弦波形；中性点；耦合到输入端并配置成将输入AC功率转换成转换后的DC功率的转换器，该转换器包括耦合在输入端和中性点之间的第一转换器开关；配置成接收转换后的DC功率的正DC总线；配置成接收转换后的DC功率的负DC总线；耦合到输出端并配置成将来自正DC总线和负DC总线的DC功率转换成输出AC功率的逆变器，该逆变器包括耦合在中性点和输出端之间的第一逆变器开关；以及箝位电路，其耦合到正DC总线并且耦合在第一转换器开关和第一逆变器开关中的至少一个的两端，箝位电路被配置为在开关操作期间，将第一转换器开关和第一逆变器开关中的至少一个两端的电压箝位到正DC总线或负DC总线的电压电平。

根据一个实施例，箝位电路包括至少一个开关回路，至少一个开关回路耦合在第一转换器开关和第一逆变器开关中的至少一个的两端，并且被配置为在第一转换器开关和第一逆变器开关中的至少一个的开关操作期间，将第一转换器开关和第一逆变器开关中的至少一个两端的电压箝位到正DC总线或负DC总线的电压电平。在一个实施例中，至少一个开关回路包括第一开关回路，该第一开关回路包括第一箝位二极管和耦合到第一箝位二极管的箝位电容器。

根据另一个实施例，第一转换器开关耦合到输入端，箝位电路耦合在第一转换器开关两端，并且第一箝位二极管耦合在输入端和箝位电容器之间，并且其中在输入正弦波形的正半周期期间且在第一转换器开关的断开期间，来自输入端的电流经由第一箝位二极管提供给箝位电容器以对箝位电容器充电，使得箝位电容器两端的电压电平至少等于正DC总线的电压电平。在一个实施例中，至少一个开关回路包括第二开关回路，该第二开关回路包括第二箝位二极管和箝位电容器。在一个实施例中，第一开关回路和第二开关回路中的至少一个的长度约为3cm。

根据一个实施例，转换器包括耦合在第一转换器开关和中性点之间的第二转换器开关，箝位电路耦合在第二转换器开关两端，并且第二箝位二极管耦合在箝位电容器和中性点之间，并且其中在输入正弦波形的负半周期期间且在第二转换器开关的断开期间，来自中性点的电流经由第二箝位二极管提供给箝位电容器以对箝位电容器充电，使得箝位电容器两端的电压电平至少等于负DC总线的电压电平。

根据另一实施例，箝位电路还包括耦合到箝位电容器的第三箝位二极管，以及耦合在第三箝位二极管和正DC总线之间的箝位电阻器，其中在第一转换器开关或第二转换器开关的接通期间，来自箝位电容器的电流经由第三箝位二极管和箝位电阻器放电到正DC总线。