一种单相不间断电源电路和三相不间断电源电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种单相不间断电源电路以及三相不间断电源电路。
【背景技术】
[0002]在不间断电源(UPS,Uninterruptible Power Supply)的某一个功率段，当电池电压与市电电压的绝对值的平均值之差在一定范围内时，通常要实现电池变换器和市电整流器要共用部分主功率器件，从而降低成本。
[0003]目前常用的单相UPS电路如图1所示，主要包括由二极管D1、二极管D2、电感L1、电感L2、开关管Ml、二极管D3、开关管M2、二极管D4、二极管D5、二极管D6、电容Cl和电容C2组成的整流电路以及DC/DC隔离变换器，当UPS工作在市电模式下时，DC/DC隔离变换器不工作，当市电异常，UPS工作在电池模式下时，DC/DC隔离变换器将存储的能量传递至负母线，并实现电压反向。
[0004]目前常用的单相UPS电路需要在电池模式下单独使用DC/DC隔离变换器来实现电压的反向，而DC/DC隔离变换器一般包括原边斩波电路和副边整流电路，其中，原边斩波电路可以采用全桥、半桥、推挽、正激、反激、LLC等电路实现，副边整流电路可以采用全桥、倍压整流、倍流整流等电路。因此，该电路的结构复杂，这使得该电路的成本较高。
[0005]综上所述，目前常用的单相UPS电路工作在电池模式下时，需要单独使用DC/DC隔离变换器来实现电压的反向，这会导致该电路结构复杂，增加该电路的成本。
【发明内容】
[0006]本发明实施例提供了一种单相UPS电路和三相UPS电路，用以解决现有的单相UPS电路工作在电池模式下时，需要单独使用DC/DC隔离变换器来实现电压的反向，从而导致电路结构复杂，进而导致电路成本增加的问题。
[0007]基于上述问题，本发明实施例提供的一种单相UPS电路，包括具有原边绕组和副边绕组的耦合电感、整流电路、第一开关、第二开关、第三开关和第一二极管；
[0008]耦合电感的原边绕组的一端连接整流电路的输入端，第一开关和电池组串联后连接在耦合电感的原边绕组的另一端与整流电路的中性点之间，耦合电感的原边绕组的另一端还通过第二开关连接交流电的火线，整流电路的中性点连接交流电的零线；
[0009]当电池组的负极连接交流电的零线时,稱合电感的副边绕组、第三开关和第一二极管串联后连接在整流电路的中性点和整流电路的负母线之间，第一二极管的阳极连接整流电路的负母线或者第一二极管的阴极连接整流电路的中性点；其中，耦合电感的原边绕组中与第二开关相连的一端，和耦合电感中的副边绕组中与整流电路的负母线相连的一端为同名端；
[0010]当电池组的正极连接交流电的零线时，稱合电感的副边绕组、第三开关和第一二极管串联后连接在整流电路的中性点和整流电路的正母线之间，第一二极管的阳极连接整流电路的中性点或者第一二极管的阴极连接整流电路的正母线；其中，耦合电感的原边绕组中与第二开关相连的一端，和耦合电感中的副边绕组中与整流电路的正母线相连的一端为同名端。
[0011]本发明实施例还提供一种三相UPS电路，包括三个本发明实施例提供的单相UPS电路；每个单相UPS电路连接的交流电的火线为三相电中的一相，三个单相UPS电路连接的交流电的火线为三相电中的不同相，三个单相UPS电路连接的交流电的零线为三相电中的交流电的零线；三个单相UPS电路中的整流电路的正母线连接在一起，三个单相UPS电路中的整流电路的负母线连接在一起，三个单相UPS电路中的整流电路的中性点连接在一起。
[0012]本发明实施例的有益效果包括:
[0013]本发明实施例提供的一种单相UPS电路和三相UPS电路，当第一开关和第三开关均关断，第二开关闭合时，该UPS电路工作在市电模式下，此时，该UPS电路中的耦合电感为一个普通的电感，整流电路通过该耦合电感和第二开关连接交流电的火线，通过脉冲宽度调制(PWM，Pulse Width Modulat1n)整流将交流电的火线上的交流电压转换为正、负直流母线电压；当第二开关断开、第一开关和第三开关均闭合时，该UPS电路工作在电池模式下，此时，通过控制整流电路中的开关器件(包括开关管以及与其反并联的二极管)控制储能以及将储存的能量释放，当耦合电感将储存的能量释放时，原边绕组和副边绕组中会分别形成感生电动势，从而将能量分别传递到正母线和负母线上，并且由于耦合电感的原边绕组中与第二开关相连的一端，和耦合电感的副边绕组中与整流电路的负母线相连的一端为同名端，因此，在能量释放时，第一二极管的阳极连接整流电路的负母线或者第一二极管的阴极连接整流电路的中性点，决定了电流只能流入整流电路中的负母线的正极(即负母线与中性点之间的电容的正极)，并从负母线的负极(即负母线与中性点之间的电容的负极)流出；或者，在能量释放时，第一二极管的阳极连接整流电路的中性点或者第一二极管的阴极连接整流电路的正母线，决定了电流只能流入整流电路中的正母线的正极(即正母线与中性点之间的电容的正极)，并从正母线的负极(即正母线与中性点之间的电容的负极)流出，因此，本发明实施例提供的单相UPS电路可以实现在电池模式下将挂接的电池组的电压转换为正、负电压输出，而不需要在通过单独使用DC/DC隔离变换器来实现电压的反向，从而简化了电路结构，降低了电路成本。
【附图说明】
[0014]图1为现有技术中的单相UPS电路的结构示意图；
[0015]图2a和图2b为本发明实施例提供的单相UPS电路的结构示意图；
[0016]图3a-图3f为整流电流采用不同拓扑结构时本发明实施例提供的单相UPS电路的结构不意图；
[0017]图4a、图4b、图5a和图5b为整流电流采用无桥PFC电路且耦合电感的两个绕组中具有中间抽头时本发明实施例提供的单相UPS电路的结构示意图；
[0018]图6a和图6b为本发明实施例提供的三相UPS电路的结构示意图。
【具体实施方式】
[0019]本发明实施例提供的一种单相UPS电路和三相UPS电路,在市电模式下时,稱合电感相当于普通的电感，整流电路通过耦合电感连接交流电的火线，通过PWM整流将交流电的火线上的交流电压转换为正、负直流母线电压；在电池模式下时通过控制整流电路中的开关器件的开通与关断，控制耦合电感存储和释放能量，并且耦合电感的原边绕组中与第二开关相连的一端，和耦合电感的副边绕组中与整流电路的负母线相连的一端为同名端，确定了第一二极管的连接方式，从而确定了能量释放时电流的方向，进而实现将挂接的电池的电压转化为正、负电压输出的功能；而不需要在通过单独使用DC/DC隔离变换器来实现电压的反向，简化了电路结构，降低了电路成本。
[0020]下面结合说明书附图，对本发明实施例提供的一种单相UPS电路和三相UPS电路的【具体实施方式】进行说明。
[0021]本发明实施例提供的一种单相UPS电路，包括具有原边绕组和副边绕组的耦合电感、整流电路、第一开关、第二开关、第三开关和第一二极管；
[0022]耦合电感的原边绕组的一端连接整流电路的输入端，第一开关和电池组串联后连接在耦合电感的原边绕组的另一端与整流电路的中性点之间，耦合电感的原边绕组的另一端还通过第二开关连接交流电的火线，整流电路的中性点连接交流电的零线；
[0023]当电池组的负极连接交流电的零线(包括电池组的负极直接连接交流电的零线，和电池组的负极通过第一开关连接交流电的零线两种情况)时，耦合电感的副边绕组、第三开关和第一二极管串联后连接在整流电路的中性点和整流电路的负母线之间，第一二极管的阳极连接整流电路的负母线(包括第一二极管的阳极直接连接整流电路的负母线和第一二极管的阳极通过第三开关连接整流电路的负母线两种情况)或者第一二极管的阴极连接整流电路的中性点(包括第一二极管的阴极直接连接整流电路的中性点和第一二极管的阴极通过第三开关连接整流电路的中性点两种情况)；其中，耦合电感的原边绕组中与第二开关相连的一端，和耦合电感中的副边绕组中与整流电路的负母线相连(包括直接与整流电路的负母线相连、通过第三开关与整流电路的负母线相连、通过第一二极管与整流电路的负母线相连、通过第三开关和第一二极管与整流电路的负母线相连)的一端为同名端；
[0024]当电池组的正极连接交流电的零线(包括电池组的正极直接连接交流电的零线，和电池组的正极通过第一开关连接交流电的零线两种情况)时，耦合电感的副边绕组、第三开关和第一二极管串联后连接在整流电路的中性点和整流电路的正母线之间