专利名称：电流传感器装置和用于不间断电源的方法
技术领域：
本发明的领域涉及用于不间断电源(ups)的电流传感器。
背景技术：
典型地，在具有功率因数校正的UPS中，使得流到前端整流器中的电流 是正弦的，并且与AC源12电压Vj同相。图1图示了例如单相的、基于升压 转换器的UPS 10,该UPS 10具有前端整流器15,其中通过电流传感器20 测量流过输入电感器Li的电流Ij。控制开关S1，使得流过电感器Ij的电流服 a^正弦形状，并且与AC源12电压Vi同相。然而，UPS电路10的配置未能 考虑由UPS系统中的其它电路(如电池充电器18)所汲取的非线性电流，该 其它电路连接在AC源12和电流传感器20之间。
美国专利4980812也描述了 一种具有直通的中线(through-going neutral) 和功率因数校正的单相ups。当流过线电感器的电流基本类似于线电压并与 线电压同相时，该受专利保护的UPS实现了一致的功率因数。然而，在US 4980812中描述的UPS不包括与源(电源(mains))电压连接的任何额外的 UPS组件，如电池充电器。因此，US 4980812描述的UPS在尝试改进功率因 数时也没有考虑UPS系统中的其它电路的非线性电流。
因此，存在对于这样的UPS的需要，其在考虑到UPS电路上除整流器 以外的元件并包括所述元件的同时，能够以 一致的功率因数操作。
发明内容
在本发明的一个实施例中，在不间断电源(UPS)中放置电流传感设备， 使得从AC源汲取的净电流关于AC源电压具有期望波形和相位。汲取的净 电流是由UPS的输入整流器和电池充电器汲取的电流的和。在一种操作;漠式 中，以一致的功率因数操作UPS，使得即使流过电池充电器和输入整流器的 各个电流分量不是正弦的或不与AC源同相，从效用(utility)汲取的电流也 是正弦的并与AC源同相。本发明可应用到三相以及单相UPS电路。在本发明另一实施例中，由电池充电器电^各汲取的电流和由UPS的主电
源(main power)电路汲取的电流佳J寻净电流是正弦的并与AC源电压同相。 表征本发明的各种新颖特征具体在权利要求中指出，权利要求附于本公 开并形成本公开的一部分。为了更好地理解本发明、本发明的操作优点和通 过本发明的使用获得的好处，参照附图和描述性内容。附图意图示出本发明 的许多形式的示例。附图不意图作为示出可以进行和4吏用本发明的所有方式 的限制。当然可以对本发明的各种组件进行变化和替换。本发明也存在于所 述的元件的子组合和子系统中、以及使用它们的方法中。
图1是具有电流传感器的现有^f支术的不间断电源的电路图； 图2是本发明实施例的电路图；以及
图3是显示图2的电路中的代表性波形的、电流和电压相对于时间的曲 线图。
具体实施例方式
现在参照附图，其中相同的参考标号用于指示相同或相关的元件，图2 图示单相UPS 100的前端部分，其中电池充电器18与主电源(mainpower) 电路50并联连接到AC电源12。如果需要，可将电池升压器19与电池充电 器18串联连接。主电源电路50包括与升压电感器Lj串联连接的二极管桥15。 升压电感器Lj然后与AC电源12串联连接。
电池充电器18具有汲取高度变形的电流的传统的二极管桥前端。如果测 量到经过升压电感器Li的电流并控制开关S1 ，使得经过电感器Li的电流是正 弦的并与AC电源12同相，则作为升压电感器电流Ij和电池充电器电流Ib的 和的净源电流Iin将不是正弦的，并且相对于AC电源12将有微小相移。由于 在电池充电器18的前端二极管桥的输出上存在电容性滤波器，因此电池充电 器18汲取稍微提前的电流。图3中示出各种波形。
通过电流传感器20测量从AC电源12流出的总电流L。电流传感器20 可以是变流器、霍尔器件或分流(shunt)电阻器、或4是供电流测量信息的其 它结构。电流传感器20与AC电源12串联放置。因此，输入到电流传感器 20的电流包括流过主电源电^各50和电池充电器18的电流。该测量电流Iin用作控制电路(未示出)的电流回路中的反々责。UPS控制器电路然后如通过
开关Sl的操作，促使经过电流传感器20的电流Iin是正弦的，并与AC电源 电压Vi同相，以产生一致的功率因数操作。基于来自电流传感器20的反馈 来控制开关SI, 4吏得作为升压电感器电流Ii和电池充电器电流Ib的和的净电 流Iin是正弦的，并与AC电源12同相。即使UPS 100的各个组件自身不展 现正弦电流，也实现UPS 100的 一致的功率因数操作。
图3中示出输入电压和分量电流的各种波形。如图3中所示，AC电源 12的电源(mains)电压Vi具有传统的正弦波形。Ij和Ib包括电源电流Iin的 分量元素。如图3所示，Ii和Ib不是完美的正弦形，但是对其求和以形成正
弦电流Iin。即，随着电池充电电流Ib从零改变，流过升压电感器Lj的电流Ii
从正弦改变，以反映电池充电电流Ib的扣除。随着电池充电，到电池充电器 18的电流Ib减少，并且到主电源电路50的电流I;变为与电流Iin基本相同。
如将认识到的，将电流传感器20移动到与输入电压源12串联并提前于 任何UPS电路组件(如主电源电路或附属电路)的位置，确保净电流L与输 入电压Vi同相，以提供一致的功率因数操作。不管与UPS主电源电路50连 接的各组件，都实现一致的功率因数操作。
尽管已经参照优选实施例描述了本发明，但是属于本发明领域的普通技 术人员可以对这些实施例进行各种改变或替换，而不背离本发明的技术范围。 因此，本发明的技术范围不仅包括上述这些实施例，而且包括落入权利要求 的范围内的所有实施例。
权利要求
1.一种以一致的功率因数操作的不间断电源(UPS)，包括输入电源；与所述输入电源连接的主电源电路；与所述主电源电路并联连接到所述输入电源的至少一个附属电路；以及与所述输入电源串联连接的电流传感器。
2. 根据权利要求1的不间断电源(UPS),其中所述至少一个附属电路 包括电池充电器。
3. 根据权利要求1的不间断电源(UPS),其中所述主电源电路包括受 控开关，由所迷电流传感器测量的输入电流U是供用于控制所述受控开关的 反馈。
4. 根据权利要求1的不间断电源(UPS)，其中所述电流传感器的输入 电流Iin与所述输入电源的电压Vi同相。
5. 根据权利要求1的不间断电源(UPS),还包括与主电源电路串联连 接到电流传感器的升压电感器。
6. —种配置不间断电源(UPS)以一致的功率因凝j乘作的方法，包括 提供输入电源；提供主电源电路； 提供至少一个附属电路；将所述主电源电路和所述至少一个附属电路与所述输入电源并联连接； 将电流传感器与所述输入电源串联连接，用于测量在所述主电源电路和所述至少 一个附属电路的每个中的净电流；连接所述主电源电路中的受控开关，以接收由所述电流传感器测量的输入电流Iin,作为用于在所述UPS的操作期间控制所述受控开关的反馈，以实现一致的功率因数操作。
7. 根据权利要求6的方法，其中所述至少一个附属电路包括电池充电器。
全文摘要
UPS具有电流传感器，用于控制与AC源电压串联放置的UPS主电源电路的操作，以便测量由连接到UPS主电源电路的每个组件使用的净电流。由控制电路接收的、来自电流传感器的反馈用于UPS实现一致的功率因数操作。电流传感器位置和操作适用于单相和三相操作。
文档编号H02J9/06GK101563830SQ200780047243
公开日2009年10月21日 申请日期2007年11月6日 优先权日2006年12月19日
发明者克里斯·范卡尔肯, 普拉迪普·V·, 福克·赫克斯特拉, 罗伯特·齐杰尔斯特拉, 雷詹德拉·奈克 申请人:通用电气公司