器結(jié)構(gòu)能夠用于提供雙轉(zhuǎn)換模式以及提供電流控制能力的通過式(pass-through)操作模式。
[0020]圖1圖示了根據(jù)一些實(shí)施例的不間斷電源(UPSHOOWPS100包括逆變器110，其被配置為耦合到負(fù)載。UPS 100可以是例如在線UPS或備用UPS，并且逆變器110可以被配置為從DC電源(諸如電池，整流器)向負(fù)載提供功率。UPS 100還包括電流調(diào)整旁路開關(guān)120，其被配置為旁路逆變器110，并且從AC電源(例如，公共電源和/或本地發(fā)電機(jī))向負(fù)載提供功率?？刂齐娐?30被配置為控制逆變器110和旁路開關(guān)120以提供至少兩種操作模式，包括第一模式和第二模式，在第一模式中，逆變器110為負(fù)載供電，在第二模式中，旁路開關(guān)120為負(fù)載供電?？刂齐娐?30還被配置為在第二模式中控制旁路開關(guān)120來調(diào)整(例如，限制)經(jīng)由芳路開關(guān)120向負(fù)載提供的電流。
[0021]圖2圖示了根據(jù)進(jìn)一步實(shí)施例的提供所述功能的在線UPS200oUPS 200包括整流器210，其具有被配置為耦合至AC電源的輸入。逆變器220的輸入耦合到整流器210的輸出，逆變器220的輸出被配置為耦合到負(fù)載。UPS 200還包括晶體管化旁路電路230(在此圖示為以絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)Q1-Q4來實(shí)現(xiàn))，其被配置為耦合在電源與負(fù)載之間。
[0022]控制電路240被配置為控制整流器210、逆變器220和旁路電路230以提供多種操作模式，包括雙轉(zhuǎn)換模式和旁路模式，在雙轉(zhuǎn)換模式中，經(jīng)由整流器210和逆變器220將功率從電源傳遞至負(fù)載，在旁路模式中，經(jīng)由旁路電路230在電源與負(fù)載之間傳遞功率。旁路模式可以用于在整流器210和/或逆變器220故障時維持負(fù)載，和/或提供與雙轉(zhuǎn)換模式相比增效的操作。在旁路模式中，控制電路240還可以操作開關(guān)230來調(diào)整向負(fù)載提供的電流，例如，通過調(diào)整旁路電路230的IGBT Q1-Q4。
[0023]要理解的是，整流器210、逆變器220、旁路電路230和控制電路240可以使用各種不同電子電路中的任何電子電流來實(shí)現(xiàn)。例如，整流器210和逆變器220可以使用功率轉(zhuǎn)換器電路來實(shí)現(xiàn)，包括IGBT、功率M0SFET或其他電子開關(guān)器件。類似地，旁路電路230可以使用各種開關(guān)器件配置實(shí)現(xiàn)，諸如所圖示的IGBT配置或其他類型的晶體管(諸如功率M0SFET)的功能類似的配置。整流器210、逆變器220和旁路電路230可以是單相或多相(mult1-phase)?？刂齐娐?40可以包括各種不同電子元件中的任意電子元件，包括數(shù)字電路(例如，微控制器或其他處理器)和模擬電路(例如，晶體管驅(qū)動電路)。
[0024]圖2所示的晶體管化旁路電路提供幾個潛在優(yōu)點(diǎn)。與傳統(tǒng)的使用電流換向器件(例如，硅控整流器(SCR))不同的是，可以在整個AC波形上接近瞬時地操作這種晶體管化開關(guān)以提供接近瞬時的電流控制。這實(shí)現(xiàn)了相對高帶寬的電流限制來避免短路、過載和其他情況，在這些情況中，當(dāng)操作在旁路模式中時在旁路路徑中可能形成高電流。該特征在使用旁路模式來實(shí)現(xiàn)增效操作時尤其有利。與SCR和機(jī)械開關(guān)相比，針對旁路開關(guān)使用諸如IGBT之類的功率晶體管還能夠提供在制造和并行能力上優(yōu)點(diǎn)。由于這種晶體管化旁路能夠集成到UPS架構(gòu)中，因此能夠使用傳感器和控制電路來支持雙轉(zhuǎn)換狀況和旁路控制狀況二者。
[0025]圖3圖示了根據(jù)一些實(shí)施例的圖2的UPS200的示例性操作。在某個給定點(diǎn)處，UPS200操作在雙轉(zhuǎn)換模式中，以調(diào)節(jié)在負(fù)載處產(chǎn)生的輸出(方框310)。該操作模式可以在啟動時發(fā)生，和/或可以由電源的狀態(tài)決定，例如，在電源不滿足特定標(biāo)準(zhǔn)(諸如電壓幅度或波形標(biāo)準(zhǔn))時。例如，如果電源的輸入電壓的波形νιη落在期望限制之外，則控制電路240可以打開旁路電路230并且在雙轉(zhuǎn)換模式中操作整流器210和逆變器220以調(diào)節(jié)輸出電壓ν_，從而使其滿足一些標(biāo)準(zhǔn)。該狀況例如可以在從本地發(fā)電機(jī)供電下操作時發(fā)生。
[0026]當(dāng)控制電路240檢測到整流器210和/或逆變器220的故障時，或當(dāng)控制電路240檢測到電源滿足了允許在旁路模式中操作以提供更增效率的某些標(biāo)準(zhǔn)時，控制電路240可以閉合旁路電路230并去激活逆變器220，從而使得功率經(jīng)由旁路電路230傳遞至負(fù)載(方框320、330)。當(dāng)操作在旁路模式中時，控制電路可以監(jiān)視負(fù)載電流ilciad來檢測短路或其他錯誤狀況。如果負(fù)載電流11。3<1不滿足特定標(biāo)準(zhǔn)，則控制電路240可以調(diào)整旁路電路230來控制(例如限制)電流。
[0027]根據(jù)進(jìn)一步的實(shí)施例，通過使用提供雙轉(zhuǎn)換和低損耗通過式操作模式二者的轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)，可以在UPS中去掉旁路開關(guān)。參考圖4，根據(jù)一些實(shí)施例的UPS 400可以包括轉(zhuǎn)換器410，其包括由第一和第二總線418a、418b鏈接的第一半橋電路412和第二半橋電路414。第一半橋電路412包括耦合在第一和第二總線418a、418b之間的第一和第二IGBT Q1、Q2，并被配置為經(jīng)由第一電感器L1耦合到電源。第二半橋電路414包括耦合在第一和第二總線418a、418b之間的第三和第四IGBT Q3、Q4，并被配置為經(jīng)由第二電感器L2耦合到負(fù)載。儲能電路416耦合到第一和第二總線418a、418b?？刂齐娐?20控制第一半橋電路412、第二半橋電路414和儲能電路416。
[0028]根據(jù)一些實(shí)施例，控制電路420可以控制第一半橋電路412、第二半橋電路414和儲能電路416來提供多種操作模式，包括雙轉(zhuǎn)換模式和通過式模式。在雙轉(zhuǎn)換模式中，控制電路420可以將第一半橋電路412操作為整流器，將第二半橋電路414操作為逆變器。在該模式中，例如，可以以相對高的頻率(例如，若干kHz)對第一和第二半橋電路412、414的晶體管Q1-Q4脈寬調(diào)整，以提供對在總線418a、418b上產(chǎn)生的DC電壓以及在負(fù)載處產(chǎn)生的AC電壓V—的調(diào)節(jié)。控制電路420可以在該模式中控制儲能電路來在第一和第二總線418a、418b處提供電容，其支持在總線418a、418b處的DC電壓保持。例如，如圖所示，儲能電路416可以包括與至少一個電阻器R串聯(lián)的至少一個電容器C，以及被配置為選擇性地旁路所述至少一個電容器R的開關(guān)SW。在雙轉(zhuǎn)換模式中，開關(guān)SW可以關(guān)閉以便將所述至少一個電容器C直接耦合在總線418a、418b之間。
[0029]在通過式模式中，控制電路420可以控制第一和第二半橋電路412、414的晶體管Q1-Q4，以提供在電源和負(fù)載之間的低損耗功率傳遞，同時仍然提供電流控制。具體地，控制電路420可以將第一和第二半橋電路412、414的晶體管Q1-Q4置于基本上靜態(tài)的“開啟(on)”狀態(tài)，以在電源和負(fù)載之間提供相對低損耗的路徑，并且使得第一和第二總線418a、418b上的電壓基本上跟隨電源電壓vin。在該模式中，控制電路420打開儲能電路316的開關(guān)SW，以基本上消除所述至少一個電容器C的影響。在該模式中，控制電路420同樣可以選擇性地調(diào)整晶體管Q1-Q4來提供電流限制和其他電流控制。
[0030]在一些實(shí)施例中，該通過式模式可以用于，在電源滿足特定標(biāo)準(zhǔn)時，例如，在電源電壓νιη在特定邊界內(nèi)時，提供增效操作。該通過式模式還可以用于，在轉(zhuǎn)換器410無法保持雙轉(zhuǎn)換操作(例如，由于阻止雙轉(zhuǎn)換操作的組件故障)但仍支持通過式操作時保持操作。例如，如果半橋晶體管之一(例如Q1)故障，仍然可以使用剩余的橋晶體管中的兩個(例如Q2和Q4)來支持通過式操作。
[0031]