这可迫使旁路线路中的电流为零，从而防止逆变器短路至交流干线。一旦旁路线路中的电流变为零，逆变器经控制作为电压源操作。根据至少一个实施例，通过使用本方法，传输时间延迟可减少到低至1ms。
[0023]图1示出根据本发明的各方面的在线UPS 100。UPS 100包括输入端101、UPS控制器180、反馈继电器102、电池104、前端功率因数校正(PFC)转换器和DC/DC控制器106、正直流总线107、负直流总线109、逆变器108、逆变器继电器110、旁路线路112、旁路继电器114、逆变器控制器117和输出端118。逆变器108包括第一开关116、第二开关118、第三开关120、第四开关122和电感器124。根据一个实施例，逆变器108内的开关116-122是绝缘栅双极型晶体管(IGBT);不过，在其他实施例中，可采用其他类型的开关或晶体管，另外可使用其他类型的逆变器。
[0024]UPS 100的输入端101被配置成耦合至交流电源103 (例如，交流干线)。UPS控制器180耦合至输入端101、反馈继电器102、旁路继电器114、逆变器继电器110且耦合至逆变器108。UPS 100的输入端101也经由反馈继电器102耦合至PFC转换器和DC/DC控制器106的输入端105。电池104耦合在PFC转换器和DC/DC控制器106以及接地155之间。旁路线路112经由旁路继电器114耦合在PFC转换器和DC/DC控制器106的输入端105以及UPS 100的输出端118之间。
[0025]正直流总线107耦合在PFC转换器和DC/DC控制器106的正输出端111以及第一开关116的集电极126之间。第一开关的发射极128耦合至第二开关118的集电极132。第二开关118的发射极134耦合至第三开关120的集电极138。第三开关120的发射极140耦合至第四开关122的集电极142。第四开关122的发射极144经由负总线109耦合至PFC转换器和DC/DC控制器106的负输出端113。第一二极管148耦合在第一开关116的集电极126和发射极128之间。第二二极管150耦合在第二开关118的集电极132和发射极134之间。第三二极管152耦合在第三开关120的集电极138和发射极140之间。第四二极管154耦合在第四开关122的集电极142和发射极144之间。
[0026]第一电容器160耦合在正总线107和接地155之间。第二电容器162耦合在负总线109和接地155之间。第五二极管156耦合在接地155和第二开关118的集电极132之间。第六二极管158耦合在接地155和第四开关122的集电极之间。
[0027]电感器124的输入端125耦合至第三开关120的集电极138。电感器124的输出端127耦合至逆变器继电器110。逆变器继电器110耦合在电感器124的输出端127和UPS100的输出端118之间。第三电容器164耦合在电感器124的输出端127和接地155之间。UPS 100的输出端118被配置成耦合至负载。
[0028]逆变器控制器117耦合至旁路线路112并耦合至UPS 100的输出端118。逆变器控制器117也耦合至逆变器108内的每个开关116-122的栅极130、136、142、146。
[0029]基于从交流干线103接收到的交流电，UPS 100被配置成在不同的工作模式操作。例如，根据一个实施例，UPS控制器180监测在输入端101从交流干线103接收到的交流电，并基于所监测的交流电，向反馈继电器102、旁路继电器114、逆变器继电器110和逆变器108发送控制UPS 100的操作的控制信号182。
[0030]响应于确定从交流干线103接收到的交流电力是可接受的(例如，在期望水平)，UPS控制器180操作UPS 100以使其进入“旁路”工作模式。在“旁路”工作模式中，UPS控制器180传送闭合反馈继电器102、闭合旁路继电器114和闭合逆变器继电器110的控制信号182。在“旁路”工作模式中，UPS控制器180也向逆变器108传送关断逆变器108的控制信号182。例如，在一个实施例中，UPS控制器180通过向逆变器108内的开关116、118、120、122传送禁用开关116、118、120、122的控制信号182来关断逆变器108。因此，在“旁路”工作模式中，UPS 100的输入端101 (耦合至交流干线103)经由旁路线路112直接耦合至UPS 100的输出端118，以及在输入端101从交流干线103接收到的未经调节的交流电力直接提供到输出端118从而提供给负载166。另外，在“旁路”工作模式中，PFC转换器和DC/DC控制器106经操作保持直流总线107、109上的电压。
[0031]响应于从交流干线103接收到的交流电力处于骤降或骤升状况的确定，UPS控制器180操作UPS 100以使其进入“在线”工作模式。在“在线”工作模式中，UPS控制器180传送闭合反馈继电器102、闭合逆变器继电器110、打开旁路继电器114和接通逆变器108的控制信号182。根据一个实施例，为了接通逆变器108，UPS控制器180向逆变器108内的开关116、118、120、122传送启用开关116、118、120、122的控制信号182。一旦启用，开关116、118、120、122可由逆变器控制器117控制(即，接通和关断)。因此，PFC转换器和DC/DC控制器106在其输入端105接收来自交流干线103的交流电力。PFC转换器和DC/DC控制器106将交流电力转换为直流电力，并经由其正输出端111向正直流总线107提供正直流电力并经由其负输出端113向负直流总线109提供负直流电力。在正总线107和负总线109上的直流电力提供给逆变器108。
[0032]当逆变器108接通时，逆变器108内的开关116、118、120、122通过逆变器控制器117操作(即，接通和关断)，结合电感器124和第三电容器164将从正总线107和负总线109接收到的直流电力转换为期望的交流电力。根据一个实施例，逆变器控制器117监测在逆变器108的输出端167的电流和电压并基于所监测的电流和电压来操作开关116、118、120、122以在逆变器108的输出端167生成期望的交流电力。在一个实施例中，逆变器控制器117通过向开关116、118、120、122的栅极130、136、142、146传送控制信号170来操作所述开关。逆变器108所生成的期望的交流电力提供给UPS 100的输出端118以向负载166供电。另外，在“在线”工作模式中，由PFC转换器和DC/DC控制器106所生成的直流电力提供给电池104以对电池104充电。
[0033]响应于从交流干线103接收到的交流电力处于限制用电或断电状况的确定，UPS控制器180操作UPS 100以使其进入“电池”工作模式。在“电池”工作模式中，UPS控制器180传送打开反馈继电器102、闭合逆变器继电器110和接通逆变器108的控制信号182。在电池104放电时，来自电池104的直流电力提供给PFC和DC/DC控制器106。PFC转换器和DC/DC控制器106将从电池104接收到的直流电力转换为期望电平的直流电力并向正直流总线107和负直流总线109提供期望的直流电力。在正总线107和负总线109上的直流电力提供给逆变器108。
[0034]当逆变器108接通时，逆变器108内的开关116、118、120、122通过逆变器控制器117操作(即，接通和关断)，结合电感器124和第三电容器164将从正总线107和负总线109接收到的直流电力转换为期望的交流电力。逆变器108生成的所转换的交流电力提供给UPS 100的输出端118以向负载166供电。
[0035]除了在“在线”和“电池”工作模式期间控制开关116-122的操作以外，逆变器控制器117也监测旁路线路112，并当UPS 100从“旁路”工作模式转换至“在线”或“电池”工作模式并迫使旁路线路112中的电流为零时，经操作使旁路线路112中的电流转向。根据一个实施例，逆变器控制器117经由霍尔效应传感器168监测旁路线路112中的电流，不过，在其他实施例中，可采用不同类型的电流传感器。
[0036]在交流干线103无法检测的情况下(由于骤降、骤升、限制用电或断电状况)，旁路继电器114经驱动打开，逆变器继电器110保持闭合以及逆变器108接通。不过，尽管旁路继电器114打开、旁路线路112仍然可承载电流(例如，由于电弧放电)并充当UPS 100的输出端118和交流干线103之间的短路。根据一个实施例，只要逆变器控制器117在旁路线路112中感测到电流172 (例如，经由霍尔效应传感器168)，逆变器控制器117操作逆变器108(即，操作开关116-122)以作为电流源运行，以向输出端118输送与旁路线路112中的电流172的方向相反的电流176。这迫使旁路线路中的电流172为零，从而防止逆变器108对交流干线103形成短路。一旦旁路线路中的电流172变为零，逆变器控制器117操作逆变器108使其作为电压源(S卩，操作开关116-122)以向负载