這可迫使旁路線路中的電流為零，從而防止逆變器短路至交流干線。一旦旁路線路中的電流變?yōu)榱?，逆變器?jīng)控制作為電壓源操作。根據(jù)至少一個實施例，通過使用本方法，傳輸時間延遲可減少到低至1ms。
[0023]圖1示出根據(jù)本發(fā)明的各方面的在線UPS 100。UPS 100包括輸入端101、UPS控制器180、反饋繼電器102、電池104、前端功率因數(shù)校正(PFC)轉(zhuǎn)換器和DC/DC控制器106、正直流總線107、負(fù)直流總線109、逆變器108、逆變器繼電器110、旁路線路112、旁路繼電器114、逆變器控制器117和輸出端118。逆變器108包括第一開關(guān)116、第二開關(guān)118、第三開關(guān)120、第四開關(guān)122和電感器124。根據(jù)一個實施例，逆變器108內(nèi)的開關(guān)116-122是絕緣柵雙極型晶體管(IGBT);不過，在其他實施例中，可采用其他類型的開關(guān)或晶體管，另外可使用其他類型的逆變器。
[0024]UPS 100的輸入端101被配置成耦合至交流電源103 (例如，交流干線)。UPS控制器180耦合至輸入端101、反饋繼電器102、旁路繼電器114、逆變器繼電器110且耦合至逆變器108。UPS 100的輸入端101也經(jīng)由反饋繼電器102耦合至PFC轉(zhuǎn)換器和DC/DC控制器106的輸入端105。電池104耦合在PFC轉(zhuǎn)換器和DC/DC控制器106以及接地155之間。旁路線路112經(jīng)由旁路繼電器114耦合在PFC轉(zhuǎn)換器和DC/DC控制器106的輸入端105以及UPS 100的輸出端118之間。
[0025]正直流總線107耦合在PFC轉(zhuǎn)換器和DC/DC控制器106的正輸出端111以及第一開關(guān)116的集電極126之間。第一開關(guān)的發(fā)射極128耦合至第二開關(guān)118的集電極132。第二開關(guān)118的發(fā)射極134耦合至第三開關(guān)120的集電極138。第三開關(guān)120的發(fā)射極140耦合至第四開關(guān)122的集電極142。第四開關(guān)122的發(fā)射極144經(jīng)由負(fù)總線109耦合至PFC轉(zhuǎn)換器和DC/DC控制器106的負(fù)輸出端113。第一二極管148耦合在第一開關(guān)116的集電極126和發(fā)射極128之間。第二二極管150耦合在第二開關(guān)118的集電極132和發(fā)射極134之間。第三二極管152耦合在第三開關(guān)120的集電極138和發(fā)射極140之間。第四二極管154耦合在第四開關(guān)122的集電極142和發(fā)射極144之間。
[0026]第一電容器160耦合在正總線107和接地155之間。第二電容器162耦合在負(fù)總線109和接地155之間。第五二極管156耦合在接地155和第二開關(guān)118的集電極132之間。第六二極管158耦合在接地155和第四開關(guān)122的集電極之間。
[0027]電感器124的輸入端125耦合至第三開關(guān)120的集電極138。電感器124的輸出端127耦合至逆變器繼電器110。逆變器繼電器110耦合在電感器124的輸出端127和UPS100的輸出端118之間。第三電容器164耦合在電感器124的輸出端127和接地155之間。UPS 100的輸出端118被配置成耦合至負(fù)載。
[0028]逆變器控制器117耦合至旁路線路112并耦合至UPS 100的輸出端118。逆變器控制器117也耦合至逆變器108內(nèi)的每個開關(guān)116-122的柵極130、136、142、146。
[0029]基于從交流干線103接收到的交流電，UPS 100被配置成在不同的工作模式操作。例如，根據(jù)一個實施例，UPS控制器180監(jiān)測在輸入端101從交流干線103接收到的交流電，并基于所監(jiān)測的交流電，向反饋繼電器102、旁路繼電器114、逆變器繼電器110和逆變器108發(fā)送控制UPS 100的操作的控制信號182。
[0030]響應(yīng)于確定從交流干線103接收到的交流電力是可接受的(例如，在期望水平)，UPS控制器180操作UPS 100以使其進入“旁路”工作模式。在“旁路”工作模式中，UPS控制器180傳送閉合反饋繼電器102、閉合旁路繼電器114和閉合逆變器繼電器110的控制信號182。在“旁路”工作模式中，UPS控制器180也向逆變器108傳送關(guān)斷逆變器108的控制信號182。例如，在一個實施例中，UPS控制器180通過向逆變器108內(nèi)的開關(guān)116、118、120、122傳送禁用開關(guān)116、118、120、122的控制信號182來關(guān)斷逆變器108。因此，在“旁路”工作模式中，UPS 100的輸入端101 (耦合至交流干線103)經(jīng)由旁路線路112直接耦合至UPS 100的輸出端118，以及在輸入端101從交流干線103接收到的未經(jīng)調(diào)節(jié)的交流電力直接提供到輸出端118從而提供給負(fù)載166。另外，在“旁路”工作模式中，PFC轉(zhuǎn)換器和DC/DC控制器106經(jīng)操作保持直流總線107、109上的電壓。
[0031]響應(yīng)于從交流干線103接收到的交流電力處于驟降或驟升狀況的確定，UPS控制器180操作UPS 100以使其進入“在線”工作模式。在“在線”工作模式中，UPS控制器180傳送閉合反饋繼電器102、閉合逆變器繼電器110、打開旁路繼電器114和接通逆變器108的控制信號182。根據(jù)一個實施例，為了接通逆變器108，UPS控制器180向逆變器108內(nèi)的開關(guān)116、118、120、122傳送啟用開關(guān)116、118、120、122的控制信號182。一旦啟用，開關(guān)116、118、120、122可由逆變器控制器117控制(即，接通和關(guān)斷)。因此，PFC轉(zhuǎn)換器和DC/DC控制器106在其輸入端105接收來自交流干線103的交流電力。PFC轉(zhuǎn)換器和DC/DC控制器106將交流電力轉(zhuǎn)換為直流電力，并經(jīng)由其正輸出端111向正直流總線107提供正直流電力并經(jīng)由其負(fù)輸出端113向負(fù)直流總線109提供負(fù)直流電力。在正總線107和負(fù)總線109上的直流電力提供給逆變器108。
[0032]當(dāng)逆變器108接通時，逆變器108內(nèi)的開關(guān)116、118、120、122通過逆變器控制器117操作(即，接通和關(guān)斷)，結(jié)合電感器124和第三電容器164將從正總線107和負(fù)總線109接收到的直流電力轉(zhuǎn)換為期望的交流電力。根據(jù)一個實施例，逆變器控制器117監(jiān)測在逆變器108的輸出端167的電流和電壓并基于所監(jiān)測的電流和電壓來操作開關(guān)116、118、120、122以在逆變器108的輸出端167生成期望的交流電力。在一個實施例中，逆變器控制器117通過向開關(guān)116、118、120、122的柵極130、136、142、146傳送控制信號170來操作所述開關(guān)。逆變器108所生成的期望的交流電力提供給UPS 100的輸出端118以向負(fù)載166供電。另外，在“在線”工作模式中，由PFC轉(zhuǎn)換器和DC/DC控制器106所生成的直流電力提供給電池104以對電池104充電。
[0033]響應(yīng)于從交流干線103接收到的交流電力處于限制用電或斷電狀況的確定，UPS控制器180操作UPS 100以使其進入“電池”工作模式。在“電池”工作模式中，UPS控制器180傳送打開反饋繼電器102、閉合逆變器繼電器110和接通逆變器108的控制信號182。在電池104放電時，來自電池104的直流電力提供給PFC和DC/DC控制器106。PFC轉(zhuǎn)換器和DC/DC控制器106將從電池104接收到的直流電力轉(zhuǎn)換為期望電平的直流電力并向正直流總線107和負(fù)直流總線109提供期望的直流電力。在正總線107和負(fù)總線109上的直流電力提供給逆變器108。
[0034]當(dāng)逆變器108接通時，逆變器108內(nèi)的開關(guān)116、118、120、122通過逆變器控制器117操作(即，接通和關(guān)斷)，結(jié)合電感器124和第三電容器164將從正總線107和負(fù)總線109接收到的直流電力轉(zhuǎn)換為期望的交流電力。逆變器108生成的所轉(zhuǎn)換的交流電力提供給UPS 100的輸出端118以向負(fù)載166供電。
[0035]除了在“在線”和“電池”工作模式期間控制開關(guān)116-122的操作以外，逆變器控制器117也監(jiān)測旁路線路112，并當(dāng)UPS 100從“旁路”工作模式轉(zhuǎn)換至“在線”或“電池”工作模式并迫使旁路線路112中的電流為零時，經(jīng)操作使旁路線路112中的電流轉(zhuǎn)向。根據(jù)一個實施例，逆變器控制器117經(jīng)由霍爾效應(yīng)傳感器168監(jiān)測旁路線路112中的電流，不過，在其他實施例中，可采用不同類型的電流傳感器。
[0036]在交流干線103無法檢測的情況下(由于驟降、驟升、限制用電或斷電狀況)，旁路繼電器114經(jīng)驅(qū)動打開，逆變器繼電器110保持閉合以及逆變器108接通。不過，盡管旁路繼電器114打開、旁路線路112仍然可承載電流(例如，由于電弧放電)并充當(dāng)UPS 100的輸出端118和交流干線103之間的短路。根據(jù)一個實施例，只要逆變器控制器117在旁路線路112中感測到電流172 (例如，經(jīng)由霍爾效應(yīng)傳感器168)，逆變器控制器117操作逆變器108(即，操作開關(guān)116-122)以作為電流源運行，以向輸出端118輸送與旁路線路112中的電流172的方向相反的電流176。這迫使旁路線路中的電流172為零，從而防止逆變器108對交流干線103形成短路。一旦旁路線路中的電流172變?yōu)榱?，逆變器控制?17操作逆變器108使其作為電壓源(S卩，操作開關(guān)116-122)以向負(fù)載