用于混合的ac負(fù)載和dc負(fù)載的ups的制作方法
【專利說(shuō)明】用于混合的AC負(fù)載和DC負(fù)載的UPS
[0001] 發(fā)明背景 發(fā)明領(lǐng)域
[0002] 根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)示例總體上涉及不間斷電源(UPS)。
[0003] 相關(guān)技術(shù)的討論
[0004] 電器(例如，辦公室或家居設(shè)備、測(cè)量?jī)x器、醫(yī)療設(shè)備、諸如路由器和服務(wù)器的數(shù)據(jù) 中心設(shè)備等等)可以被配置以從AC或DC電源接收AC或DC電力并且以AC或DC電力運(yùn)行。這樣 的電器通常耦合到AC或DC電源插座，其將AC或DC電力從AC或DC電源提供給電器。電源插座 可以是配電單元(例如電源插排）中的多個(gè)電源插座中的一個(gè)。由電器從電源插座接收的AC 或DC電力可以被從插座直接提供給電器或可以首先被經(jīng)由耦合在電源插座和電器之間的 不間斷電源(UPS)進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0005] 為敏感和/或關(guān)鍵負(fù)載(例如計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)中心裝備以及其它數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)） 提供穩(wěn)定的不間斷電源的電源設(shè)備(諸如UPS)的使用是已知的。一般而言，UPS包括主電源 和備用電源兩者或被連接到主電源和備用電源兩者，其中當(dāng)主電源不可用（即，以備用操作 模式)時(shí)，備用電源可以被采用以將電力提供給電氣負(fù)載。通常，主電源是AC電源(諸如被提 供自電力公司的電源）。備用電源通常包括一個(gè)或多個(gè)電池供電的DC電源，其在備用操作模 式期間由UPS轉(zhuǎn)換為AC電源并且被提供到電氣負(fù)載。電池通常由耦合到UPS的電池充電器再 充電，UPS接收通過(guò)主電源提供到UPS的電力。
[0006] 發(fā)明概述
[0007] 根據(jù)本發(fā)明的方面針對(duì)不間斷電源(UPS)，其包括:被配置為被耦合到AC電源以及 從AC電源接收輸入AC電力的輸入端、被配置為被耦合到DC電源以及從DC電源接收備用DC電 力的DC總線、被配置為被耦合到至少一個(gè)AC負(fù)載以及將來(lái)源于輸入AC電力和備用DC電力中 的至少一個(gè)的具有輸出AC電壓的輸出AC電力提供到至少一個(gè)AC負(fù)載的第一輸出端、被配置 為被耦合到至少一個(gè)DC負(fù)載以及將來(lái)源于輸入AC電力和備用DC電力中的至少一個(gè)的具有 輸出DC電壓的輸出DC電力提供到至少一個(gè)DC負(fù)載的第二輸出端、親合在DC總線和第一變壓 器之間的第一變換器(第一變壓器耦合到輸入端）、耦合在DC總線和第二變壓器之間的第二 變換器(第二變壓器耦合到第一輸出端）以及被配置為操作第二變換器以維持輸出AC電壓 高于第一閾值以及操作第一變換器以維持輸出DC電壓高于第二閾值的控制器。
[0008] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，第一變壓器的一次繞組耦合在輸入端和第一輸出端之間，以及 第一變壓器的二次繞組耦合到第一變換器。在一個(gè)實(shí)施例中，控制器還被配置為監(jiān)控DC總 線的電壓電平以及基于DC總線的電壓電平以操作第一變換器以通過(guò)調(diào)節(jié)在第一變壓器的 二次繞組中的電流來(lái)調(diào)整輸入AC電力。
[0009] 根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，控制器還被配置為確定DC總線的電壓電平是否在期望的浮動(dòng) 電平(float level)，以及響應(yīng)于DC總線的電壓電平小于期望的浮動(dòng)電平的確定而操作第 一變換器以增加輸入AC電力，將來(lái)自第一變壓器的增加的輸入AC電力的至少一部分轉(zhuǎn)換為 DC電力以及將轉(zhuǎn)換的DC電力從第一變換器提供到DC總線。在一個(gè)實(shí)施例中，控制器還被配 置成操作第二變換器以將來(lái)自第二變壓器的增加的輸入AC電力的至少一部分轉(zhuǎn)換為DC電 力以及將轉(zhuǎn)換的DC電力從第二變換器提供到DC總線。在另一個(gè)實(shí)施例中，控制器還被配置 為響應(yīng)于DC總線的電壓電平大于期望的浮動(dòng)電平的確定以操作第一變換器以減少輸入AC 電力，將來(lái)自DC總線的DC電力轉(zhuǎn)換為AC電力，以及將轉(zhuǎn)換的AC電力經(jīng)由第一變壓器從第一 變換器提供到輸入端。
[0010] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，UPS還包括DC電源以及其中，DC電源包括串聯(lián)耦合并且被配置為 將正電壓提供到DC總線的多個(gè)電池。在另一個(gè)實(shí)施例中，UPS還包括DC電源，以及其中DC電 源包括串聯(lián)耦合并且被配置為將負(fù)電壓提供給DC總線的多個(gè)電池。在另一個(gè)實(shí)施例中，UPS 還包括DC電源，以及其中DC電源包括串聯(lián)耦合的多個(gè)電池，以及其中DC總線耦合到多個(gè)電 池中的第一電池的負(fù)端子以及多個(gè)電池中的第二電池的正端子。
[0011] 根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，第二變壓器的一次繞組耦合在第一輸出端和接地之間，以及 第二變壓器的二次繞組耦合到第二變換器。在一個(gè)實(shí)施例中，控制器還被配置成監(jiān)控輸出 AC電壓，以及響應(yīng)于輸出AC電壓小于第一閾值的確定，操作第二變換器以將來(lái)自DC總線的 DC電力轉(zhuǎn)換為AC電力，并且將轉(zhuǎn)換的AC電力經(jīng)由第二變壓器從第二變換器提供到第一輸出 端。在另一個(gè)實(shí)施例中，控制器還被配置為響應(yīng)于輸出AC電壓大于第一閾值的確定，操作第 二變換器以將來(lái)自第二變壓器的輸出AC電力的一部分轉(zhuǎn)換為DC電力，以及將轉(zhuǎn)換的DC電力 從第二變換器提供到DC總線。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面針對(duì)用于操作UPS的方法，UPS具有:接收輸入AC電力的 輸入端、被配置為接收備用DC電力的DC總線、被配置為被耦合到至少一個(gè)AC負(fù)載以及將來(lái) 源于輸入AC電力和備用DC電力中的至少一個(gè)的具有輸出AC電壓的輸出AC電力提供到至少 一個(gè)AC負(fù)載的第一輸出端、被配置為被耦合到至少一個(gè)DC負(fù)載并且將來(lái)源于輸入AC電力和 備用DC電力中的至少一個(gè)的具有輸出DC電壓的輸出DC電力提供到至少一個(gè)DC負(fù)載的第二 輸出端，其中方法包括利用控制器監(jiān)控被提供到至少一個(gè)DC負(fù)載的輸出DC電壓，利用控制 器監(jiān)控被提供到至少一個(gè)AC負(fù)載的輸出AC電壓，操作耦合在DC總線和輸入端之間的第一變 換器以維持被提供到至少一個(gè)DC負(fù)載的輸出DC電壓高于第一閾值，以及操作耦合在DC總線 和第一輸出端之間的第二變換器以維持被提供到至少一個(gè)AC負(fù)載的輸出AC電壓高于第二 閾值。
[0013] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，第一變換器經(jīng)由第一變壓器耦合到輸入端，第一變壓器具有耦 合在輸入端和第一輸出端之間的一次繞組以及耦合到第一變換器的二次繞組，監(jiān)控輸出DC 電壓包括監(jiān)控DC總線的DC電壓電平，以及操作第一變換器包括基于DC總線的DC電壓電平操 作第一變換器以通過(guò)調(diào)節(jié)在第一變壓器的二次繞組中的電流來(lái)調(diào)整輸入AC電力。
[0014] 根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，操作第一變換器以調(diào)整輸入AC電力包括確定DC總線的DC電壓 電平是否小于期望的浮動(dòng)電平，響應(yīng)于確定DC總線的DC電壓電平小于期望的浮動(dòng)電平，操 作第一變換器以增加輸入AC電力，將來(lái)自第一變壓器的增加的輸入AC電力的至少一部分轉(zhuǎn) 換為DC電力，以及將轉(zhuǎn)換的DC電力從第一變換器提供到DC總線。
[0015] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，方法還包括:操作第二變換器以將來(lái)自第二變壓器的增加的輸 入AC電力的至少一部分轉(zhuǎn)換為DC電力，以及將轉(zhuǎn)換的DC電力從第二變換器提供到DC總線。 在一個(gè)實(shí)施例中，操作第一變換器以調(diào)整輸入AC電力還包括：響應(yīng)于確定DC總線的DC電壓 電平大于期望的浮動(dòng)電平，操作第一變換器以減少輸入AC電力，將來(lái)自DC總線的DC電力轉(zhuǎn) 換為AC電力，以及將轉(zhuǎn)換的AC電力經(jīng)由第一變壓器從第一變換器提供到輸入端。
[0016] 根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，第二變換器經(jīng)由第二變壓器耦合到第一輸出端，第二變壓器 具有耦合在第一輸出端和接地之間的一次繞組以及耦合到第二變換器的二次繞組，以及操 作第二變換器包括響應(yīng)于確定輸出AC電壓小于第二閾值，操作第二變換器以將來(lái)自DC總線 的DC電力轉(zhuǎn)換為AC電力，以及將轉(zhuǎn)換的AC電力經(jīng)由第二變壓器從第二變換器提供到第一輸 出端。在一個(gè)實(shí)施例中，操作第二變換器還包括響應(yīng)于確定輸出AC電壓大于第二閾值，操作 第二變換器以將來(lái)自第二變壓器的輸出AC電力的一部分轉(zhuǎn)換為DC電力，以及將轉(zhuǎn)換的DC電 力從第二變換器提供到DC總線。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面針對(duì)不間斷電源(uro)，其包括:被配置為耦合到AC電源以 及從AC電源接收輸入AC電力的輸入端、被配置為耦合到DC電源以及從DC電源接收備用DC電 力的DC總線、被配置為耦合到至少一個(gè)AC負(fù)載以及將來(lái)源于輸入AC電力和備用DC電力中的 至少一個(gè)的具有輸出AC電壓的輸出AC電力提供到至少一個(gè)AC負(fù)載的第一輸出端、被配置為 被耦合到至少一個(gè)DC負(fù)載以及將來(lái)源于輸入AC電力和備用DC電力中的至少一個(gè)的具有輸 出DC電壓的輸出DC電力提供到至少一個(gè)DC負(fù)載的第二輸出端、用于提供在第一輸出端和第 二輸出端之間的電隔離的裝置以及用于維持輸出AC電壓高于第一閾值以及用于維持輸出 DC電壓高于第二閾值的裝置。
[0018] 附圖簡(jiǎn)述
[0019] 附圖不旨在按比例進(jìn)行繪制。在附圖中，在各個(gè)附圖中示出的每個(gè)相同的或幾乎 相同的組件由相似的數(shù)字來(lái)表示。為了清楚起見(jiàn)，不是每個(gè)組件可以被標(biāo)記在每個(gè)附圖中。 在附圖中：
[0020] 圖1是根據(jù)本發(fā)明的方面的不間斷電源的電路圖；
[0021] 圖2是用于操作根據(jù)本發(fā)明的方面的主變換器的方法的流程圖；以及 [0022]圖3是用于操作根據(jù)本發(fā)明的方面的Delta變換器的方法的流程圖。
[0023] 詳細(xì)描述
[0024] 本發(fā)明的實(shí)施例不限于在以下描述中闡述或在附圖中示出的構(gòu)造的細(xì)節(jié)以及組 件的布置。本發(fā)明的實(shí)施例能夠被以各種方式來(lái)實(shí)踐或?qū)嵤?。此外，本文使用的措辭和術(shù)語(yǔ) 是為了描述的目的并且不應(yīng)被視為限制性的。本文中"包括（including)"、"包含 (comprising)"或"具有(having)"、"含有（containing)"、"涉及（involving)" 以及其變型 的使用旨在涵蓋其后列出的項(xiàng)和其等同物以及附加的項(xiàng)。
[0025]如上所討論的，電器可以被配置為從AC或DC電源接收AC