專利名稱：一種不間斷電源及其母線控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及不間斷電源技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種不間斷電源及其母線控
制方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的不間斷電源(UPS)的母線控制方法大多是采用電壓、電流雙環(huán)控制。圖1 為一個(gè)傳統(tǒng)的單相UPS主電路拓?fù)涫疽鈭D，其母線控制方案如圖2所示，母線給定值V*bus與 母線反饋值Vbus之差Vbus，，經(jīng)過調(diào)節(jié)器后得到電流環(huán)給定值I 。電流環(huán)給定值I與電流相 位條件sin e相乘后得到電流參考值I:f， I:f與電流反饋值L之差I(lǐng)m經(jīng)過調(diào)節(jié)器后的 輸出作為P麗信號(hào)。 市電模式下正負(fù)母線通常根據(jù)輸入電壓的正負(fù)來分別進(jìn)行調(diào)節(jié)，當(dāng)輸入電壓為正 時(shí)，調(diào)節(jié)正母線，輸入電壓為負(fù)時(shí)，調(diào)節(jié)負(fù)母線。但是，在電池模式下，由于輸入為直流電壓， 所以正負(fù)母線通常是作為整體同時(shí)進(jìn)行調(diào)節(jié)，這樣正負(fù)母線可能不平衡，UPS在帶交流負(fù)載 時(shí)母線紋波會(huì)更大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種不間斷電源 及其母線控制方法。 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案之一是構(gòu)造一種不間斷電源，其包 括 輸入電壓采樣模塊在市電模式下對(duì)輸入電壓進(jìn)行采樣得到輸入電壓采樣值；
輸出電壓采樣模塊在電池模式下對(duì)輸出電壓進(jìn)行采樣得到輸出電壓采樣值；
正母線調(diào)節(jié)模塊在輸入電壓采樣值為正或輸出電壓采樣值為正時(shí)對(duì)正母線進(jìn)行 調(diào)節(jié)； 負(fù)母線調(diào)節(jié)模塊在輸入電壓采樣值為負(fù)或輸出電壓采樣值為負(fù)時(shí)對(duì)負(fù)母線進(jìn)行 調(diào)節(jié)。 本發(fā)明所述的不間斷電源，所述正母線調(diào)節(jié)模塊在輸入電壓采樣值為正或輸出電
壓采樣值為正時(shí)控制所述正母線調(diào)節(jié)模塊中的上開關(guān)管進(jìn)行p麗開關(guān)控制從而對(duì)正母線 進(jìn)行調(diào)節(jié)。 本發(fā)明所述的不間斷電源，所述負(fù)母線調(diào)節(jié)模塊在輸入電壓采樣值為負(fù)或輸出電
壓采樣值為負(fù)時(shí)控制所述正母線調(diào)節(jié)模塊中的下開關(guān)管進(jìn)行p麗開關(guān)控制從而對(duì)負(fù)母線 進(jìn)行調(diào)節(jié)。 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案之二是構(gòu)造一種不間斷電源的母線控 制方法，其包括下列步驟 在市電模式下對(duì)輸入電壓進(jìn)行采樣得到輸入電壓采樣值；
在電池模式下對(duì)輸出電壓進(jìn)行采樣得到輸出電壓采樣值；
在輸入電壓采樣值為正或輸出電壓采樣值為正時(shí)對(duì)正母線進(jìn)行調(diào)節(jié)； 在輸入電壓采樣值為負(fù)或輸出電壓采樣值為負(fù)時(shí)對(duì)負(fù)母線進(jìn)行調(diào)節(jié)。 本發(fā)明所述的方法，在輸入電壓采樣值為正或輸出電壓采樣值為正時(shí)控制位于電
源中的上開關(guān)管進(jìn)行P麗開關(guān)控制從而對(duì)正母線進(jìn)行調(diào)節(jié)。 本發(fā)明所述的方法，在輸入電壓采樣值為負(fù)或輸出電壓采樣值為負(fù)時(shí)控制位于電 源中的下開關(guān)管進(jìn)行P麗開關(guān)控制從而對(duì)負(fù)母線進(jìn)行調(diào)節(jié)。 實(shí)施本發(fā)明的不間斷電源及其母線控制方法，具有以下有益效果在電池模式下 根據(jù)輸出電壓的正負(fù)分別對(duì)正負(fù)母線進(jìn)行調(diào)節(jié)，期間只有上開關(guān)管或下開關(guān)管產(chǎn)生開關(guān)動(dòng) 作，可以降低一半的開關(guān)損耗，提高系統(tǒng)效率，延長(zhǎng)開關(guān)管的壽命，并且降低了母線紋波。
進(jìn)一步地，根據(jù)輸出電壓的正負(fù)分別對(duì)正負(fù)母線進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得本發(fā)明的不間斷 電源在帶任何性質(zhì)的負(fù)載時(shí)都可以保持很小的母線紋波。


下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，附圖中 圖1是傳統(tǒng)的單相UPS主電路拓?fù)涫疽鈭D； 圖2是圖1的母線控制示意圖； 圖3是本發(fā)明的不間斷電源的結(jié)構(gòu)方框圖； 圖4A至4D是本發(fā)明的不間斷電源的母線控制示意圖； 圖5是本發(fā)明的不間斷電源的母線控制方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
如圖3所示，本發(fā)明的不間斷電源的結(jié)構(gòu)方框圖。本發(fā)明的不間斷電源，采用電壓 電流雙環(huán)控制，在市電模式下在輸入電壓的正負(fù)半波分別對(duì)正負(fù)母線進(jìn)行調(diào)節(jié)，在電池模 式下在輸出電壓的正負(fù)半波分別對(duì)正負(fù)母線進(jìn)行調(diào)節(jié)。 本發(fā)明的不間斷電源包括輸入電壓采樣模塊1、輸出電壓采樣模塊2、正母線調(diào)節(jié) 模塊3和負(fù)母線調(diào)節(jié)模塊4。輸入電壓采樣模塊1用于在市電模式下對(duì)輸入電壓進(jìn)行采樣 得到輸入電壓采樣值；輸出電壓采樣模塊2用于在電池模式下對(duì)輸出電壓進(jìn)行采樣得到輸 出電壓采樣值；正母線調(diào)節(jié)模塊3用于在輸入電壓采樣值為正或輸出電壓采樣值為正時(shí)對(duì) 正母線進(jìn)行調(diào)節(jié)；負(fù)母線調(diào)節(jié)模塊4用于在輸入電壓采樣值為負(fù)或輸出電壓采樣值為負(fù)時(shí) 對(duì)負(fù)母線進(jìn)行調(diào)節(jié)。 其中，正母線調(diào)節(jié)模塊3在輸入電壓采樣值為正或輸出電壓采樣值為正時(shí)控制正
母線調(diào)節(jié)模塊3中的上開關(guān)管進(jìn)行P麗開關(guān)控制從而對(duì)正母線進(jìn)行調(diào)節(jié)。 其中，負(fù)母線調(diào)節(jié)模塊4在輸入電壓采樣值為負(fù)或輸出電壓采樣值為負(fù)時(shí)控制正
母線調(diào)節(jié)模塊3中的下開關(guān)管進(jìn)行P麗開關(guān)控制從而對(duì)負(fù)母線進(jìn)行調(diào)節(jié)。 當(dāng)所述輸出電壓為正時(shí)，電源內(nèi)的逆變側(cè)從正母線抽能量從而對(duì)正母線進(jìn)行調(diào)
節(jié)，電源內(nèi)的整流側(cè)只對(duì)電源內(nèi)的上開關(guān)管進(jìn)行P麗開關(guān)控制；當(dāng)所述負(fù)載波頭為負(fù)時(shí)，電
源內(nèi)的逆變側(cè)從負(fù)母線抽能量從而對(duì)負(fù)母線進(jìn)行調(diào)節(jié)，電源內(nèi)的整流側(cè)只對(duì)電源內(nèi)的下開
關(guān)管進(jìn)行P麗開關(guān)控制。 如圖4A至4D所示，是本發(fā)明的不間斷電源的母線控制示意圖。具體控制方案如
4下所述 ( — )市電模式 輸入電壓采樣模塊對(duì)輸入電壓進(jìn)行采樣得到輸入電壓采樣值，根據(jù)輸入采樣電壓 值的正負(fù)，有兩種調(diào)節(jié)方式 第一種在輸入電壓采樣值為正時(shí)，即在輸入電壓的正半波，結(jié)合圖4A所示，首先 求取正母線給定值(V*bus+)與正母線反饋值(Vbus+)之差(Vbus m+);然后將所述正母線給定 值與正母線反饋值之差(Vbusm+)經(jīng)過第一調(diào)節(jié)器得到第一電流環(huán)給定值(I+)，并將該第一 電流環(huán)給定值(1+)與電流相位條件sine相乘得到第一電流參考值(Iref+);接著求取該第 一電流參考值(Iref+)與電流反饋值(IJ之差(Im+);接著該電流參考值與電流反饋值之差 (IOT+)經(jīng)過第二調(diào)節(jié)器后的輸出第一P麗信號(hào)；最后依據(jù)該第一P麗信號(hào)控制上開關(guān)管導(dǎo) 通或截止，在此過程中，電源內(nèi)的逆變側(cè)只從正母線抽取能量，而負(fù)母線沒有被抽能量的壓 力，所以電源內(nèi)的整流側(cè)只對(duì)上開關(guān)管進(jìn)行P麗控制。 第二種在輸入電壓采樣值為負(fù)時(shí)，即在輸入電壓的負(fù)半波，結(jié)合圖4B所示，首先 求取負(fù)母線給定值(V*bus—)與負(fù)母線反饋值(Vbus—)之差(Vbus m—);然后將所述負(fù)母線給定 值與負(fù)母線反饋值之差(Vbusm-)經(jīng)過第一調(diào)節(jié)器得到第二電流環(huán)給定值(I—)，并將該第二 電流環(huán)給定值(L)與電流相位條件sine相乘得到第二電流參考值(Iref-);接著求取該第 二電流參考值(IMfJ與電流反饋值(IJ之差(IOT—);接著該電流參考值與電流反饋值之 差(ICTr-)經(jīng)過第二調(diào)節(jié)器后的輸出第二P麗信號(hào)；最后依據(jù)該第二P麗信號(hào)控制下開關(guān)管 導(dǎo)通或截止，在此過程中，電源內(nèi)的逆變只從負(fù)母線抽取能量，而正母線沒有被抽能量的壓 力，所以電源內(nèi)的整流側(cè)只對(duì)下開關(guān)管進(jìn)行P麗控制。
(二)電池模式 輸出電壓采樣模塊對(duì)輸出電壓進(jìn)行采樣得到輸出電壓采樣值，根據(jù)輸出采樣電壓 值的正負(fù)，也有兩種調(diào)節(jié)方式 第一種在輸出電壓采樣值為正時(shí)，即在輸出電壓的正半波，結(jié)合圖4C所示，首先 求取正母線給定值(V*bus+)與正母線反饋值(Vbus+)之差(Vbus m+);然后將所述正母線給定 值與正母線反饋值之差(Vbusm+)經(jīng)過第一調(diào)節(jié)器得到第一電流環(huán)給定值(I+)，并將該第一 電流環(huán)給定值(1+)作為第一電流參考值(IMf+);接著求取該第一電流參考值(IMf+)與電流 反饋值(IJ之差(IOT+);接著該電流參考值與電流反饋值之差(IOT+)經(jīng)過第二調(diào)節(jié)器后的 輸出第一 P麗信號(hào)；最后依據(jù)該第一 P麗信號(hào)控制上開關(guān)管導(dǎo)通或截止，在此過程中，電源 內(nèi)的逆變只從正母線抽取能量，而負(fù)母線沒有被抽能量的壓力，所以電源內(nèi)的整流側(cè)只對(duì) 上開關(guān)管進(jìn)行P麗控制。 第二種在輸出電壓采樣值為負(fù)時(shí)，即在輸出電壓的負(fù)半波，結(jié)合圖4D所示，首先 求取負(fù)母線給定值(V*bus—)與負(fù)母線反饋值(Vbus—)之差(Vbus m—);然后將所述負(fù)母線給定 值與負(fù)母線反饋值之差(Vbusm-)經(jīng)過第一調(diào)節(jié)器得到第二電流環(huán)給定值(I—)，并將該第二 電流環(huán)給定值(I—)作為第二電流參考值(IMf—);接著求取該第二電流參考值(IMf—)與電流 反饋值(IJ之差(IOT-);接著該電流參考值與電流反饋值之差(IOT-)經(jīng)過第二調(diào)節(jié)器后的 輸出第二 P麗信號(hào)；最后依據(jù)該第二 P麗信號(hào)控制下開關(guān)管導(dǎo)通或截止，在此過程中，電源 內(nèi)的逆變只從負(fù)母線抽取能量，而正母線沒有被抽能量的壓力，所以電源內(nèi)的整流側(cè)只對(duì) 下開關(guān)管進(jìn)行P麗控制。
5
可見，在電池模式下，正負(fù)母線分別進(jìn)行調(diào)節(jié)，這樣正負(fù)母線將會(huì)保持平衡，保證 正負(fù)母線都可控制在給定值，于是在帶交流負(fù)載時(shí)母線紋波將會(huì)較小。 如圖5所示，是本發(fā)明的不間斷電源的母線控制方法的流程圖。本發(fā)明的不間斷
電源的母線控制方法，包括下列步驟 步驟SO :判斷為市電模式還是電池模式； 在市電模式下 步驟SI :對(duì)輸入電壓進(jìn)行采樣得到輸入電壓采樣值；
步驟S2 :在輸入電壓采樣值為正時(shí)對(duì)正母線進(jìn)行調(diào)節(jié)；
步驟S3 :在輸入電壓采樣值為負(fù)時(shí)對(duì)負(fù)母線進(jìn)行調(diào)節(jié)。
在電池模式下 步驟SI':對(duì)輸出電壓進(jìn)行采樣得到輸出電壓采樣值；
步驟S2':在輸出電壓采樣值為正時(shí)對(duì)正母線進(jìn)行調(diào)節(jié)；
步驟S3':在輸出電壓采樣值為負(fù)時(shí)對(duì)負(fù)母線進(jìn)行調(diào)節(jié)。 在步驟S2中，在輸入電壓采樣值為正時(shí)控制位于電源內(nèi)部的上開關(guān)管進(jìn)行P麗開 關(guān)控制從而對(duì)正母線進(jìn)行調(diào)節(jié)； 在步驟S3中，在輸入電壓采樣值為負(fù)時(shí)控制位于電源內(nèi)部的下開關(guān)管進(jìn)行P麗開 關(guān)控制從而對(duì)負(fù)母線進(jìn)行調(diào)節(jié)； 在步驟S2'中，在輸出電壓采樣值為正時(shí)控制位于電源內(nèi)部的上開關(guān)管進(jìn)行P麗 開關(guān)控制從而對(duì)正母線進(jìn)行調(diào)節(jié)； 在步驟S3'中，在輸出電壓采樣值為負(fù)時(shí)控制位于電源內(nèi)部的下開關(guān)管進(jìn)行P麗 開關(guān)控制從而對(duì)負(fù)母線進(jìn)行調(diào)節(jié)； 當(dāng)所述輸出電壓為正時(shí)，電源內(nèi)的逆變側(cè)從正母線抽能量從而對(duì)正母線進(jìn)行調(diào) 節(jié)，電源內(nèi)的整流側(cè)只對(duì)上開關(guān)管進(jìn)行P麗控制；當(dāng)所述輸出電壓為負(fù)時(shí)，電源內(nèi)的逆變從 負(fù)母線抽能量從而對(duì)負(fù)母線進(jìn)行調(diào)節(jié)，電源內(nèi)的整流側(cè)只對(duì)下開關(guān)管進(jìn)行P麗控制。
在本發(fā)明中，所述輸入電壓(或輸出電壓)為正，即為輸入電壓(或輸出電壓)的 幅值從第一數(shù)值上升到第二數(shù)值的這一區(qū)間為正；所述輸入電壓(或輸出電壓)為負(fù)，即為 輸入電壓(或輸出電壓)的幅值從第一數(shù)值上升到第二數(shù)值的這一區(qū)間為負(fù)。實(shí)際上，所 述輸入電壓(或輸出電壓)為正，也即輸入電壓(或輸出電壓)的幅值從第一數(shù)值上升到 第二數(shù)值的半波為正半波；所述輸入電壓(或輸出電壓)為負(fù)，也即輸出電流(電壓)的幅 值從第一數(shù)值上升到第二數(shù)值的半波為負(fù)半波。 例如，所述輸入電壓(或輸出電壓)也可以定義為輸入電壓(或輸出電壓)的幅 值從10%上升到90%的這一區(qū)間，也可定義為輸入電壓(或輸出電壓)的幅值從20%上升 到80%的這一區(qū)間或其它區(qū)間，總之，只要能正確反映輸入電壓(或輸出電壓)的實(shí)際變化 趨向的任何區(qū)間均可。 在本發(fā)明中，第一調(diào)節(jié)器為比例積分調(diào)節(jié)器，能夠獲得較高的靜態(tài)精度和較快的 動(dòng)態(tài)響應(yīng)，產(chǎn)生上述第一電流環(huán)給定值(1+)和第二電流環(huán)給定值(IJ。第二調(diào)節(jié)器為脈沖 調(diào)制器，產(chǎn)生上述第一 P麗信號(hào)和第二 P麗信號(hào)。 以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則 內(nèi)所作的任何修改、等同替換或改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種不間斷電源，其特征在于，包括輸入電壓采樣模塊在市電模式下對(duì)輸入電壓進(jìn)行采樣得到輸入電壓采樣值；輸出電壓采樣模塊在電池模式下對(duì)輸出電壓進(jìn)行采樣得到輸出電壓采樣值；正母線調(diào)節(jié)模塊在輸入電壓采樣值為正或輸出電壓采樣值為正時(shí)對(duì)正母線進(jìn)行調(diào)節(jié)；負(fù)母線調(diào)節(jié)模塊在輸入電壓采樣值為負(fù)或輸出電壓采樣值為負(fù)時(shí)對(duì)負(fù)母線進(jìn)行調(diào)節(jié)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的不間斷電源，其特征在于，所述正母線調(diào)節(jié)模塊在輸入電壓 采樣值為正或輸出電壓采樣值為正時(shí)控制所述正母線調(diào)節(jié)模塊中的上開關(guān)管進(jìn)行P麗開 關(guān)控制從而對(duì)正母線進(jìn)行調(diào)節(jié)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的不間斷電源，其特征在于，所述負(fù)母線調(diào)節(jié)模塊在輸入 電壓采樣值為負(fù)或輸出電壓采樣值為負(fù)時(shí)控制所述正母線調(diào)節(jié)模塊中的下開關(guān)管進(jìn)行P麗 開關(guān)控制從而對(duì)負(fù)母線進(jìn)行調(diào)節(jié)。
4. 一種不間斷電源的母線控制方法，其特征在于，包括下列步驟 在市電模式下對(duì)輸入電壓進(jìn)行采樣得到輸入電壓采樣值； 在電池模式下對(duì)輸出電壓進(jìn)行采樣得到輸出電壓采樣值； 在輸入電壓采樣值為正或輸出電壓采樣值為正時(shí)對(duì)正母線進(jìn)行調(diào)節(jié)； 在輸入電壓采樣值為負(fù)或輸出電壓采樣值為負(fù)時(shí)對(duì)負(fù)母線進(jìn)行調(diào)節(jié)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，在輸入電壓采樣值為正或輸出電壓采樣 值為正時(shí)控制位于電源中的上開關(guān)管進(jìn)行P麗開關(guān)控制從而對(duì)正母線進(jìn)行調(diào)節(jié)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的方法，其特征在于，在輸入電壓采樣值為負(fù)或輸出電壓采 樣值為負(fù)時(shí)控制位于電源中的下開關(guān)管進(jìn)行P麗開關(guān)控制從而對(duì)負(fù)母線進(jìn)行調(diào)節(jié)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種不間斷電源，包括輸入電壓采樣模塊，在市電模式下對(duì)輸入電壓進(jìn)行采樣得到輸入電壓采樣值；輸出電壓采樣模塊，在電池模式下對(duì)輸出電壓進(jìn)行采樣得到輸出電壓采樣值；正母線調(diào)節(jié)模塊，在輸入電壓采樣值為正或輸出電壓采樣值為正時(shí)對(duì)正母線進(jìn)行調(diào)節(jié)；負(fù)母線調(diào)節(jié)模塊，在輸入電壓采樣值為負(fù)或輸出電壓采樣值為負(fù)時(shí)對(duì)負(fù)母線進(jìn)行調(diào)節(jié)。本發(fā)明還涉及一種不間斷電源的母線控制方法。本發(fā)明在電池模式下根據(jù)輸出電壓的正負(fù)分別對(duì)正負(fù)母線進(jìn)行調(diào)節(jié)，期間只有上開關(guān)管或下開關(guān)管產(chǎn)生開關(guān)動(dòng)作，可降低一半的開關(guān)損耗，提高系統(tǒng)效率，延長(zhǎng)開關(guān)管的壽命，并且適用于任何負(fù)載。
文檔編號(hào)H02J7/00GK101789617SQ20101004285
公開日2010年7月28日 申請(qǐng)日期2010年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月19日
發(fā)明者范小波, 鄭書路 申請(qǐng)人:艾默生網(wǎng)絡(luò)能源有限公司