發(fā)明領(lǐng)域

根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)示例總體涉及不間斷電源(UPS)。

相關(guān)技術(shù)的論述

使用電力設(shè)備(諸如，不間斷電源(UPS))為敏感負(fù)載和/或關(guān)鍵負(fù)載(諸如，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和其他數(shù)據(jù)處理系統(tǒng))提供經(jīng)穩(wěn)壓的、不間斷的電力是眾所周知的。已知的不間斷電源包括在線式UPS、離線式UPS、線路交互式UPS及其他UPS。在線式UPS提供了經(jīng)調(diào)節(jié)的AC電力，并且在AC電力的主要源中斷時(shí)提供了備用AC電力。離線式UPS通常不提供輸入AC電力的調(diào)節(jié)，但是確實(shí)在主AC電源中斷時(shí)提供備用AC電力。線路交互式UPS類似于離線式UPS之處在于當(dāng)發(fā)生停電的時(shí)候，它們都切換到電池電源，但線路交互式UPS通常還包括用于穩(wěn)壓由UPS提供的輸出電壓的多抽頭變壓器。通常的UPS同樣可以以旁路模式操作，其中，將采用基本保護(hù)的未調(diào)節(jié)的電力從AC電源經(jīng)由旁路線路直接提供給負(fù)載。

概述

根據(jù)本發(fā)明的方面涉及不間斷電源(UPS)，包括：輸入端，該輸入端被配置成耦合至AC源，并且從AC源接收輸入AC電力；DC總線，該DC總線被配置成耦合至DC源，并且從DC源接收備用DC電力；輸出端，該輸出端被配置成耦合至至少一個(gè)AC負(fù)載，并且將來(lái)源于在輸入AC電力和備用DC電力兩者中的至少一者的輸出AC電力提供至至少一個(gè)AC負(fù)載；三角形變壓器，該三角形變壓器具有初級(jí)繞組和次級(jí)繞組，初級(jí)繞組在輸入端和輸出端之間耦合，并且次級(jí)繞組具有第一端和第二端；delta逆變器，該delta逆變器在DC總線和次級(jí)繞組之間耦合；短路控制電路，該短路控制電路選擇性地耦合在次級(jí)繞組的第一端和第二端之間；主逆變器，該主逆變器在DC總線和輸出端之間耦合；以及控制器，該控制器被配置成監(jiān)測(cè)輸入AC電力，并且作為響應(yīng)，控制UPS以在旁路操作模式中操作，以及在旁路操作模式中控制短路控制電路將次級(jí)繞組的第一端耦合至第二端，使得次級(jí)繞組被短路，并且得自于輸入AC電力的未調(diào)節(jié)的輸出AC電力被經(jīng)由初級(jí)繞組提供至輸出端。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，短路控制電路包括：選擇性地耦合在次級(jí)繞組的第一端和第二端之間的接觸器。在另一個(gè)實(shí)施例中，UPS還包括：電源開(kāi)關(guān)，電源開(kāi)關(guān)選擇性地耦合在輸入端和初級(jí)繞組之間，其中，在旁路操作模式中，控制器還被配置成采用全周期控制來(lái)操作電源開(kāi)關(guān)。在一個(gè)實(shí)施例中，控制器還被配置成在在線操作模式中操作短路控制電路以將次級(jí)繞組的第一端從第二端解耦，并且通過(guò)調(diào)整在三角形變壓器的次級(jí)繞組中的電流來(lái)操作delta逆變器以控制輸入AC電力。在另一個(gè)實(shí)施例中，控制器還被配置成：在在線操作模式中，操作delta逆變器以提供在輸入端處的功率因數(shù)校正(PFC)。在另一個(gè)實(shí)施例中，控制器還被配置成：在在線操作模式中，操作delta逆變器以將來(lái)自于次級(jí)繞組的AC電力轉(zhuǎn)換成DC電力，并且將轉(zhuǎn)換的DC電力提供至DC總線。

根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，控制器還被配置成：在在線操作模式中，監(jiān)測(cè)在輸出端處的輸出AC電壓，并且操作主逆變器以保持輸出AC電壓位于閾值電平。在一個(gè)實(shí)施例中，響應(yīng)于確定輸出AC電壓小于閾值電平，控制器還被配置成：操作主逆變器以將來(lái)自于DC總線的DC電力轉(zhuǎn)換成AC電力，并且將轉(zhuǎn)換的AC電力提供至輸出端。在另一個(gè)實(shí)施例中，響應(yīng)于確定輸出AC電壓大于閾值電平，控制器還被配置成：操作主逆變器以將輸出AC電力中的一部分轉(zhuǎn)換成DC電力，并且將轉(zhuǎn)換的AC電力提供至DC總線。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例中，在在線操作模式中，控制器還被配置成：采用交替周期控制來(lái)操作電源開(kāi)關(guān)。在另一個(gè)實(shí)施例中，delta逆變器包括耦合至三角形變壓器的次級(jí)繞組的多個(gè)開(kāi)關(guān)，并且，其中，控制器還被配置成：在旁路操作模式中，在操作短路控制電路以將次級(jí)繞組的第一端耦合至第二端之前，操作多個(gè)開(kāi)關(guān)以將三角形變壓器的次級(jí)繞組短路。在一個(gè)實(shí)施例中，控制器還被配置成：在旁路操作模式中，在操作短路控制電路以將次級(jí)繞組的第一端與第二端解耦之前，操作多個(gè)開(kāi)關(guān)以將三角形變壓器的次級(jí)繞組短路。

根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，控制器還被配置成：響應(yīng)于確定輸入AC電力已出現(xiàn)故障，在備用操作模式中，操作主逆變器以將DC總線上的備用DC電力轉(zhuǎn)換成AC電力，并且將轉(zhuǎn)換的AC電力提供至輸出端。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面涉及用于操作UPS的方法，該UPS具有：輸入端，該輸入端接收輸入AC電力；DC總線，該DC總線被配置成接收備用DC電力；輸出端，該輸出端被配置成耦合至至少一個(gè)AC負(fù)載，并且將來(lái)源于在輸入AC電力和備用DC電力兩者中的至少一者的輸出AC電力提供至該至少一個(gè)AC負(fù)載；以及三角形變壓器，該三角形變壓器具有初級(jí)繞組和次級(jí)繞組，初級(jí)繞組在輸入端和輸出端之間耦合；其中，該方法包括：監(jiān)測(cè)輸入AC電力；確定是否應(yīng)當(dāng)啟動(dòng)旁路操作模式；以及響應(yīng)于確定應(yīng)當(dāng)啟動(dòng)旁路操作模式，在旁路操作模式中，將次級(jí)繞組短路，使得從輸入AC電力得到的未調(diào)節(jié)的輸出AC電力被經(jīng)由初級(jí)繞組提供至輸出端。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，該方法還包括：響應(yīng)于確定應(yīng)當(dāng)啟動(dòng)在線操作模式，在在線操作模式中，操作耦合至次級(jí)繞組的delta逆變器，以通過(guò)調(diào)整在三角形變壓器的次級(jí)繞組中的電流來(lái)控制輸入AC電力。在一個(gè)實(shí)施例中，該方法還包括：在在線操作模式中，操作delta逆變器以提供在輸入端處的PFC。在另一個(gè)實(shí)施例中，該方法還包括：在在線操作模式中，采用delta逆變器將來(lái)自于次級(jí)繞組的AC電力轉(zhuǎn)換成DC電力，并且將轉(zhuǎn)換的DC電力提供至DC總線。在一個(gè)實(shí)施例中，該方法還包括：在在線操作模式中，監(jiān)測(cè)在輸出端處的輸出AC電壓，并且操作在DC總線和輸出端之間耦合的主逆變器，以將輸出AC電壓保持在足以為至少一個(gè)AC負(fù)載供電的電平。

根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，在旁路操作模式中將次級(jí)繞組短路包括：操作在delta逆變器中的多個(gè)開(kāi)關(guān)，以將次級(jí)繞組短路；以及在操作在delta逆變器中的多個(gè)開(kāi)關(guān)以將次級(jí)繞組短路之后，操作耦合在次級(jí)繞組兩端的接觸器至閉合。

根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)方面涉及不間斷電源(UPS)，包括：輸入端，該輸入端被配置成耦合至AC源，并且從AC源接收輸入AC電力；電源開(kāi)關(guān)，該電源開(kāi)關(guān)耦合至輸入端；DC總線，該DC總線被配置成耦合至DC源，并且從DC源接收備用DC電力；輸出端，該輸出端被配置成耦合至至少一個(gè)AC負(fù)載，并且將來(lái)源于在輸入AC電力和備用DC電力兩者中的至少一者的輸出AC電力提供至至少一個(gè)AC負(fù)載；三角形變壓器，該三角形變壓器具有初級(jí)繞組和次級(jí)繞組，初級(jí)繞組在電源開(kāi)關(guān)和輸出端之間耦合；delta逆變器，該delta逆變器在DC總線和次級(jí)繞組之間耦合；主逆變器，該主逆變器在DC總線和輸出端之間耦合；以及用于在旁路操作模式中將次級(jí)繞組短路的裝置，使得當(dāng)輸入AC電力處于期望的電平時(shí)，從輸入AC電力得到的未調(diào)節(jié)的輸出AC電力被經(jīng)由電源開(kāi)關(guān)和初級(jí)繞組提供至輸出端。

附圖簡(jiǎn)述

附圖并不旨在按比例繪制。在附圖中，在各個(gè)圖中示出的每個(gè)相同的或者幾乎相同的部件用相似的數(shù)字來(lái)標(biāo)示。出于清楚的目的，并非每個(gè)部件都可在每個(gè)圖中被標(biāo)記出。在附圖中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明的方面的delta變換不間斷電源的電路圖；

圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的方面的delta逆變器的H-橋電路和短路控制電路的電路圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明的方面的用于操作短路控制電路的過(guò)程的流程圖；以及

圖4是根據(jù)本發(fā)明的方面的用于操作短路控制電路的過(guò)程的流程圖。

詳細(xì)描述

本文所討論的方法和系統(tǒng)的示例并不將其應(yīng)用限于下面描述中闡述的或者在附圖中示出的組件的結(jié)構(gòu)以及布置的細(xì)節(jié)。方法和系統(tǒng)能夠在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)，并且能夠被以各種方式實(shí)施或能夠被以各種方式執(zhí)行。僅出于說(shuō)明而非限制性的目的在本文提供具體實(shí)現(xiàn)的示例。特別地，結(jié)合任何一個(gè)或者多個(gè)示例論述的動(dòng)作、組件、元件以及特征不旨在排除任何其他的示例中的類似作用。

另外，本文所用的措辭和術(shù)語(yǔ)是出于描述的目的，不應(yīng)視為具有限制性。對(duì)本文以單數(shù)形式提到的系統(tǒng)和方法的示例、實(shí)施例、組件、元件或者動(dòng)作的任何引用也可以包括包含復(fù)數(shù)的實(shí)施例，以及本文以復(fù)數(shù)形式對(duì)任何實(shí)施例、組件、元件或者動(dòng)作的任何引用也可以包括只包含單數(shù)的實(shí)施例。以單數(shù)形式或者復(fù)數(shù)形式的引用不旨在限制目前公開(kāi)的系統(tǒng)或者方法、它們的組件、動(dòng)作或者元件。在本文中對(duì)“包含”、“包括”、“具有”、“含有”和“涉及到”及其變體的使用意指包含在其后面列出的各項(xiàng)及其等效體以及另外的項(xiàng)。對(duì)“或”的引用可解釋為包含的，以便使用“或”描述的任何術(shù)語(yǔ)可以指示描述的術(shù)語(yǔ)的單個(gè)、多于一個(gè)和所有中的任何一個(gè)。另外，在本文和通過(guò)引用并入到本文中的文件之間對(duì)術(shù)語(yǔ)的使用不一致的情況下，在被并入的引用文件中的術(shù)語(yǔ)使用是對(duì)本文中的術(shù)語(yǔ)使用的補(bǔ)充；對(duì)于矛盾的不一致，以本文中的術(shù)語(yǔ)使用為準(zhǔn)。

如以上論述的，通常的UPS可以以旁路模式操作，其中，將采用基本保護(hù)的未調(diào)節(jié)的電力從AC電源經(jīng)由旁路線路直接提供給負(fù)載。例如，傳統(tǒng)的UPS包括獨(dú)立旁路靜態(tài)開(kāi)關(guān)，其被配置成：當(dāng)由AC電源提供的AC電力可接受的時(shí)候或者在UPS已發(fā)生故障的時(shí)候，將AC電源經(jīng)由旁路線路直接耦合至負(fù)載。然而，因?yàn)楠?dú)立旁路靜態(tài)開(kāi)關(guān)必須被評(píng)定以處理從AC電源對(duì)負(fù)載提供的全電力，所以這種通常昂貴。

本文提供的UPS降低(或者甚至消除)了對(duì)于旁路靜態(tài)開(kāi)關(guān)以及獨(dú)立旁路線路的需要，同時(shí)仍然能夠以高效率旁路模式操作。通過(guò)從UPS移除高成本的旁路靜態(tài)開(kāi)關(guān)，可以顯著降低UPS的成本。

圖1是根據(jù)本文描述的方面的不間斷電源(UPS)100的方框圖。UPS100基于delta變換拓?fù)?。例如，根?jù)一個(gè)實(shí)施例，UPS 100利用由羅德島州西金士頓的施耐德電氣IT公司售賣的 MW型UPS實(shí)施delta變換拓?fù)涞囊恍┓矫?；然而，在其他?shí)施例中，可以利用其他類型的delta變換拓?fù)洹PS 100包括輸入端103、電源開(kāi)關(guān)104、三角形變壓器106、輸出端111、delta逆變器108、主逆變器110、DC總線109、電池114、控制器116和短路控制電路118。三角形變壓器包括初級(jí)繞組105和次級(jí)繞組107。

AC輸入端103經(jīng)由電源開(kāi)關(guān)104耦合至三角形變壓器106的初級(jí)繞組105的第一端。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，電源開(kāi)關(guān)104包括第一晶閘管120和第二晶閘管122，第一晶閘管120具有耦合至輸入端103的陽(yáng)極和耦合至初級(jí)繞組105的第一端子的陰極，第二晶閘管122具有耦合至輸入端103的陰極和耦合至初級(jí)繞組105的第一端子的陽(yáng)極。初級(jí)繞組105的另一端耦合至輸出端111。三角形變壓器106的次級(jí)繞組107耦合至delta逆變器108的AC接口。delta逆變器108的DC接口經(jīng)由DC總線109耦合至主逆變器110的DC接口。電池114同樣耦合至DC總線109。主逆變器110的AC接口耦合至輸出端111。輸出端111被配置成耦合至負(fù)載112。短路控制電路118選擇性地耦合在次級(jí)繞組107的第一端117和次級(jí)繞組107的第二端119之間。

delta逆變器108和主逆變器110是雙向設(shè)備(即，每個(gè)均能夠?qū)㈦娏腁C轉(zhuǎn)換到DC以及從DC轉(zhuǎn)換到AC)?？刂破?16被配置成監(jiān)測(cè)由電源102(例如，AC電源)對(duì)輸入端103提供的AC輸入電力。基于由電源102對(duì)輸入端103提供的AC輸入電力的存在以及質(zhì)量，控制器116被配置成以不同的操作模式來(lái)操作UPS 100。

響應(yīng)于確定由輸入電源102提供的AC電力低于或者大于期望的電平(例如，AC電力處于暫降條件或者突升條件)，控制器116操作UPS 100以進(jìn)入“在線”操作模式。在在線操作模式中，控制器116操作電源開(kāi)關(guān)104以對(duì)三角形變壓器106提供輸入端103處的AC輸入電力(其具有輸入AC電壓波形)?？刂破?16在接收的輸入AC電壓波形的正向部分期間閂鎖第一晶閘管120，以對(duì)三角形變壓器106提供接收的輸入AC電壓波形的正向部分；并且控制器116在接收的輸入AC電壓波形的負(fù)向部分期間閂鎖第二晶閘管122，以對(duì)三角形變壓器106提供接收的輸入AC電壓波形的負(fù)向部分。

在在線操作模式中，(例如，從耦合至輸入端103的電源102)對(duì)三角形變壓器106的初級(jí)繞組105提供輸入AC電力。經(jīng)由DC總線109對(duì)delta逆變器108的DC接口提供來(lái)自于電池114的DC電力。delta逆變器108將來(lái)自于電池114的DC電力轉(zhuǎn)換成AC電力，并且將AC電力提供給三角形變壓器106的次級(jí)繞組107。

delta逆變器108由控制器116操作以作為電流源，并且調(diào)整在三角形變壓器106的次級(jí)繞組107中的電流。通過(guò)調(diào)整在三角形變壓器106的次級(jí)繞組107中的電流，delta逆變器108同樣控制通過(guò)三角形變壓器106的初級(jí)繞組105的電流(即，UPS 100的輸入電流)。(由delta逆變器108調(diào)整的)通過(guò)三角形變壓器106的初級(jí)繞組105的電流被提供給耦合至輸出端111的負(fù)載112。

根據(jù)至少一個(gè)實(shí)施例，在在線操作模式中，控制器116被配制成操作delta逆變器108以提供功率因數(shù)校正。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，控制器116被配置成操作delta逆變器108以僅汲取(來(lái)自于電源102的)基本與由電源提供至輸入端103的AC電壓同相的正弦輸入電流。這可以確保從電源102汲取的電力具有統(tǒng)一功率因數(shù)。

根據(jù)至少一個(gè)其他實(shí)施例，控制器116同樣被配置成監(jiān)測(cè)DC總線109上的DC電壓，并且操作delta逆變器108來(lái)調(diào)整UPS 100的輸入電流的幅度，以解決通過(guò)DC總線109上的低DC電壓電平指示的UPS 100內(nèi)的任何電力不足。例如，響應(yīng)于感測(cè)在DC總線109上的低DC電壓電平(即，在DC總線上的DC電壓電平低于DC總線閾值電平)，控制器116操作delta逆變器108增加UPS 100的輸入電流。通過(guò)增加輸入電流生成的額外的AC電力中的至少一部分AC電力經(jīng)由三角形變壓器106由delta逆變器108的AC接口接收，由delta逆變器108轉(zhuǎn)換成DC電力，并且經(jīng)由delta逆變器108的DC接口被提供至DC總線109，以增加DC總線109上的DC電壓電平(以及因此增加可用的DC電力)。

在在線操作模式中，控制器116還操作主逆變器110以將UPS 100的AC輸出電壓保持在足以為耦合至輸出端111的負(fù)載112供電的電平。如以上論述的，來(lái)自于三角形變壓器106的初級(jí)繞組105的AC電力被提供至輸出端111。在來(lái)自于三角形變壓器106的初級(jí)繞組105的AC電力被提供至輸出端111的時(shí)候，控制器116經(jīng)由主逆變器110監(jiān)測(cè)在輸出端111處的AC電力的AC電壓?；谠谳敵龆?11處的所監(jiān)測(cè)的AC電壓，控制器116操作主逆變器110以作為電壓源并且保持在輸出端111處的相對(duì)恒定的AC電壓。例如，控制器116確定在輸出端111處的AC電壓是否至少處于AC輸出電壓閾值電平(即，足以充分支持耦合至輸出端111的負(fù)載112的電平)。

響應(yīng)于確定在輸出端111處的AC電壓低(即，低于AC輸出電壓閾值電平)，控制器116操作主逆變器110以將來(lái)自于DC總線109的、在主逆變器110的DC接口接收的DC電力轉(zhuǎn)換成AC電力，并且經(jīng)由主逆變器110的AC接口將轉(zhuǎn)換的AC電力提供至輸出端111，以增加在輸出端111處的AC電壓。響應(yīng)于確定在輸出端111處的AC電壓高(即，大于AC輸出電壓閾值電平)，控制器116操作主逆變器110以將來(lái)自于輸出端111的、在主逆變器110的AC接口接收的AC電力轉(zhuǎn)換成DC電力(因此減少在輸出端111處的AC電壓)，并且經(jīng)由主逆變器110的DC接口將轉(zhuǎn)換的DC電力提供至DC總線109。DC總線109上的DC電力為電池114充電或者保持電池114。

響應(yīng)于確定由輸入電源提供的AC電力已出現(xiàn)故障，控制器116操作UPS 100以進(jìn)入備用操作模式。在UPS 100的備用操作模式中，來(lái)自于電池114的DC電力經(jīng)由DC總線109被提供至主逆變器110的DC接口，轉(zhuǎn)換成AC電力，并且經(jīng)由主逆變器110的AC接口被提供至耦合至輸出端111的負(fù)載。同樣在備用操作模式中，控制器116切斷電源開(kāi)關(guān)104和delta逆變器108。

響應(yīng)于確定由輸入電源提供的AC電力處于期望的電平，或者響應(yīng)于來(lái)自于用戶的命令，控制器116操作UPS 100以進(jìn)入旁路操作模式。在旁路操作模式中，控制器116操作短路控制電路118以將次級(jí)繞組107的第一端117耦合至次級(jí)繞組107的第二端119，并且將三角形變壓器106的次級(jí)繞組107短路。同樣在旁路操作模式中，控制器116操作電源開(kāi)關(guān)104以對(duì)三角形變壓器106的初級(jí)繞組105提供在輸入端103處的AC輸入電力(其具有輸入AC電壓波形)。由于次級(jí)繞組107被短路，三角形變壓器106的初級(jí)繞組105作為扼流圈(即，電感器)，其具有由三角形變壓器106的雜散電感限定的電感水平，并且通過(guò)電源開(kāi)關(guān)104和扼流圈(即，初級(jí)繞組105)的未調(diào)節(jié)的電力被提供至負(fù)載112。

通過(guò)將三角形變壓器106的次級(jí)繞組107短路，可以在不需要單獨(dú)的旁路線路和昂貴的旁路開(kāi)關(guān)的情況下，經(jīng)由電源開(kāi)關(guān)104和扼流圈105將未調(diào)節(jié)的電力有效地提供至負(fù)載112。下面參考圖2更詳細(xì)地論述短路控制電路118。

圖2是顯示根據(jù)本文描述的至少一個(gè)實(shí)施例的delta逆變器108的H-橋200和短路控制電路118的更詳細(xì)的電路圖。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例并且如在圖2中顯示，短路控制電路118包括接觸器(K1)202；然而，在其他實(shí)施例中，短路控制電路118可以包括一些其他類型的繼電器或者開(kāi)關(guān)。接觸器(K1)202選擇性地在三角形變壓器106的次級(jí)繞組107兩端耦合(即，耦合至次級(jí)繞組107的每端117、119)。接觸器(K1)202還被耦合至delta逆變器108。H-橋電路200包括多個(gè)開(kāi)關(guān)和多個(gè)二極管(即，次級(jí)繞組107的一側(cè)上的兩個(gè)二極管和開(kāi)關(guān)，以及次級(jí)繞組107的另一側(cè)上的兩個(gè)二極管和開(kāi)關(guān))。

更具體地，delta逆變器108的H-橋電路200包括第一開(kāi)關(guān)(S1)204、第一二極管206、第二開(kāi)關(guān)(S2)208、第二二極管210、第三開(kāi)關(guān)(S3)212、第三二極管(214)、第四開(kāi)關(guān)(S4)216和第四二極管218。第一二極管206的陽(yáng)極和第二二極管210的陰極中的每個(gè)耦合至次級(jí)繞組107的第一端117。第三二極管214的陽(yáng)極和第四二極管218的陰極中的每個(gè)耦合至次級(jí)繞組107的第二端119。第一二極管206的陰極耦合至第三二極管214的陰極。第二二極管210的陽(yáng)極耦合至第四二極管218的陽(yáng)極。第一開(kāi)關(guān)(S1)204選擇性地耦合在第一二極管206的陰極和次級(jí)繞組107的第一端117之間。第二開(kāi)關(guān)(S2)208選擇性地耦合在第二二極管210的陽(yáng)極和次級(jí)繞組107的第一端117之間。第三開(kāi)關(guān)(S3)212選擇性地耦合在第三二極管214的陰極和次級(jí)繞組107的第二端119之間。第四開(kāi)關(guān)(S4)216選擇性地耦合在第四二極管218的陽(yáng)極和次級(jí)繞組107的第二端119之間。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，H-橋電路200中的每個(gè)開(kāi)關(guān)204、208、212、216是絕緣柵雙極晶體管(IGBT)；然而，在其他實(shí)施例中，可以利用其他恰當(dāng)類型的晶體管或者開(kāi)關(guān)。

如以上論述的，在在線操作模式中，delta逆變器108經(jīng)由DC總線109從電池114接收DC電力。控制器116操作delta逆變器108(即，操作開(kāi)關(guān)S1 204、S2 208、S3 212和S4連同二極管206、210、214、218)以將來(lái)自于電池114的DC電力轉(zhuǎn)換成AC電力，并且將AC電力提供至次級(jí)繞組107，以調(diào)整在次級(jí)繞組107中的電流(以及因此控制在初級(jí)繞組105中的電流)。如以上同樣論述的，控制器116可以操作delta逆變器108(即，操作開(kāi)關(guān)S1 204、S2 208、S3 212和S4連同二極管206、210、214、218)以在輸入端提供功率因數(shù)校正和/或調(diào)整UPS 100的輸入電流的幅度，以解決在UPS 100內(nèi)的任何電力不足。

在旁路操作模式中，控制器116操作短路控制電路118(即，接觸器(K1)202)至閉合，將次級(jí)繞組107的第一端117耦合至次級(jí)繞組107的第二端119，并且將delta逆變器108的次級(jí)繞組107短路。由于次級(jí)繞組107被短路，三角形變壓器106的初級(jí)繞組105作為扼流圈(即，電感器)，其具有由三角形變壓器106的雜散電感限定的電感水平。下面參考圖3-圖4更詳細(xì)地論述短路控制電路118的操作。

圖3是根據(jù)本文描述的方面的用于操作短路控制電路118以轉(zhuǎn)變?yōu)榕月凡僮髂Ｊ降倪^(guò)程300的流程圖。在框302處，響應(yīng)于感測(cè)由輸入電源提供至UPS 100的AC電力處于期望的電平，或者響應(yīng)于用戶命令，控制器116確定UPS 100應(yīng)當(dāng)以旁路操作模式操作。

在框304處，響應(yīng)于確定UPS 100應(yīng)當(dāng)以旁路操作模式操作，控制器116將電源開(kāi)關(guān)的操作從交替周期控制(即，其中，第一晶閘管120在接收的輸入AC電壓波形的正向部分期間被閂鎖，以將接收的輸入AC電壓波形的正向部分提供至三角形變壓器106，并且第二晶閘管122在接收的輸入AC電壓波形的負(fù)向部分期間被閂鎖，以將接收的輸入AC電壓波形的負(fù)向部分提供至三角形變壓器106)改變至全周期控制，在全周期控制中，第一晶閘管120和第二晶閘管122兩者在全周期中恒定地閂鎖，使得全部的接收輸入AC電壓波形被提供至初級(jí)繞組105。

在框306處，在采用全周期控制來(lái)操作電源開(kāi)關(guān)104之后，控制器116操作delta逆變器108以將三角形變壓器106的次級(jí)繞組107短路。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，在將次級(jí)繞組107短路中，控制器116操作第二開(kāi)關(guān)(S2)208和第四開(kāi)關(guān)216至閉合，將次級(jí)繞組107的第一端117耦合至次級(jí)繞組107的第二端119。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，在將次級(jí)繞組107短路中，控制器116操作第一開(kāi)關(guān)(S1)204和第三開(kāi)關(guān)212至閉合，將次級(jí)繞組107的第一端117耦合至次級(jí)繞組107的第二端119。

在框308處，在由delta逆變器108將次級(jí)繞組107短路之后，接觸器(K1)202被閉合，將次級(jí)繞組107的第一端117耦合至次級(jí)繞組107的第二端119。一旦由delta逆變器108將次級(jí)繞組107短路，則來(lái)自于輸入端103的未調(diào)節(jié)的電力經(jīng)由電源開(kāi)關(guān)104和扼流圈105被有效提供至負(fù)載112，并且因此在框310處，主逆變器110被切斷。

如以上描述的以及在圖3中顯示的，在接觸器(K1)202閉合(在框308處)之后，主逆變器110被切斷(在框310處)；然而，在至少其他實(shí)施例中，在接觸器(K1)202閉合之前，主逆變器110被切斷(即，框308和框310被交換)。

圖4是根據(jù)本文描述的方面的用于操作短路控制電路118以過(guò)渡離開(kāi)旁路操作模式的過(guò)程400的流程圖。在框402處，響應(yīng)于感測(cè)由輸入電源提供至UPS 100的AC電力并不處于期望的電平，或者響應(yīng)于用戶命令，控制器116確定UPS 100應(yīng)當(dāng)以在線或者備用操作模式操作，并且控制主逆變器110接通。

在框404處，在主逆變器110接通之后，控制器116操作delta逆變器108以將三角形變壓器106的次級(jí)繞組107短路。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，在將次級(jí)繞組107短路中，控制器116操作第二開(kāi)關(guān)(S2)208和第四開(kāi)關(guān)(S4)216至閉合，將次級(jí)繞組107的第一端117耦合至次級(jí)繞組107的第二端119。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，在將次級(jí)繞組107短路中，控制器116操作第一開(kāi)關(guān)(S1)204和第三開(kāi)關(guān)(S3)212至閉合，將次級(jí)繞組107的第一端117耦合至次級(jí)繞組107的第二端119。

在框406處，在delta逆變器108將次級(jí)繞組107短路之后，接觸器(K1)202被斷開(kāi)。在框408處，在接觸器(K1)202被斷開(kāi)之后，控制器108如以上描述的操作delta逆變器108的切換，并且在框410處，控制器116將電源開(kāi)關(guān)104的操作從全周期控制改變至交替周期控制。例如，在在線操作操作模式中，控制器116操作delta逆變器108(即，操作開(kāi)關(guān)S1 204、S2 208、S3 212和S4連同二極管206、210、214、218)以將來(lái)自于電池114的DC電力轉(zhuǎn)換成AC電力，并且將AC電力提供至次級(jí)繞組107，以調(diào)整在次級(jí)繞組107中的電流(以及因此控制在初級(jí)繞組105中的電流)。如以上同樣論述的，一旦以交替周期控制來(lái)操作電源開(kāi)關(guān)104，則控制器116還可以操作delta逆變器108(即，操作開(kāi)關(guān)S1 204、S2 208、S3 212和S4連同二極管206、210、214、218)以在輸入端處提供功率因數(shù)校正。在至少一個(gè)實(shí)施例中，控制器116還可以操作delta逆變器108以調(diào)整UPS100的輸入電流的幅度，以解決在UPS 100內(nèi)的任何電力不足。

如以上論述的，通過(guò)在旁路操作模式中將次級(jí)繞組107短路，可以在不需要單獨(dú)的旁路線和昂貴的旁路開(kāi)關(guān)的情況下，delta變壓器106的初級(jí)繞組105用作扼流圈(即，電感器)并將來(lái)自輸入端103的未調(diào)節(jié)的電力經(jīng)由電源開(kāi)關(guān)104和扼流圈105有效地提供至負(fù)載112。另外，通過(guò)操作delta逆變器108以在閉合/斷開(kāi)接觸器(K1)202之前將次級(jí)繞組107短路，過(guò)渡至旁路操作模式/從旁路操作模式過(guò)渡的時(shí)序可以在微秒域。此外，通過(guò)除了采用delta逆變器108的開(kāi)關(guān)將次級(jí)繞組107短路之外采用接觸器(K1)202將次級(jí)繞組107短路，可以防止在處于旁路模式的同時(shí)次級(jí)繞組107的無(wú)意的操作(例如，因?yàn)閐elta逆變器108中的剩余電流或者過(guò)載)。

在扼流圈(即，初級(jí)繞組105)與負(fù)載112串聯(lián)的時(shí)候，扼流圈的大小將確定扼流圈兩端的電壓降。因此，可以將扼流圈的電感水平配置成生成可接收的電壓降。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，扼流圈(即，初級(jí)繞組105)的電感被配置成提供小于5％的電壓降；然而，在其他實(shí)施例中，扼流圈(即，初級(jí)繞組105)的電感可以被配置得不同。

如以上論述的，當(dāng)過(guò)渡至旁路模式的時(shí)候，次級(jí)繞組107由delta逆變器108和接觸器(K1)202短路；然而在至少一個(gè)其他實(shí)施例中，接觸器(K1)202被移除，并且在過(guò)渡至旁路模式/從旁路模式過(guò)渡離開(kāi)的時(shí)候，次級(jí)繞組107僅由delta逆變器108(即，由delta逆變器108的開(kāi)關(guān))短路。

如以上論述的，delta逆變器108包括H-橋電路200；然而，在其他實(shí)施例中，delta逆變器108可以被配置得不同。

如以上同樣論述的，描述了單一UPS 100；然而，在至少一個(gè)其他實(shí)施例中，多個(gè)UPS 100可以并聯(lián)耦合在一起。如以上同樣論述的，描述了用于以旁路模式操作delta轉(zhuǎn)換UPS的系統(tǒng)；然而，在其他實(shí)施例中，系統(tǒng)可以被用于單相UPS、三相UPS或者一些其他類型的電力調(diào)節(jié)器。

根據(jù)至少一個(gè)實(shí)施例，UPS 100還可以包括單獨(dú)的旁路線路，其被配置成當(dāng)期望對(duì)系統(tǒng)的部件執(zhí)行維護(hù)的時(shí)候，將輸入端103耦合至輸出端111。

本文描述的實(shí)施例提供了在仍然能夠以高效旁路模式操作的同時(shí)，降低(或者甚至消除)對(duì)傳統(tǒng)的旁路靜態(tài)開(kāi)關(guān)的需要的UPS。通過(guò)從UPS移除高成本的旁路靜態(tài)開(kāi)關(guān)，可以顯著降低UPS的成本。更具體地，因?yàn)榻佑|器(K1)202位于三角形變壓器106的低電流側(cè)(即，跨次級(jí)繞組107)，接觸器(K1)202的額定值可以比傳統(tǒng)的(全額定的)旁路開(kāi)關(guān)的額定值低得多。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，接觸器(K1)202僅被額定于UPS 100的全電流的10％；然而，在其他實(shí)施例中，接觸器(K1)202可以是任何其他恰當(dāng)?shù)念~定值。因?yàn)榻佑|器(K1)202的額定值相對(duì)低，所以接觸器(K1)202的成本同樣小于傳統(tǒng)的旁路開(kāi)關(guān)，并且對(duì)應(yīng)的UPS的成本可被降低。

至此已經(jīng)描述了本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例的若干方面，應(yīng)當(dāng)理解，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)容易想到各種變形、修改和改進(jìn)。這種替換、修改以及改善旨在成為本公開(kāi)的一部分，并且旨在在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。因此，前文的描述和附圖僅僅是示例性的。