一种不间断电源的电路的制作方法_2

文档序号:9729701阅读:来源:国知局
[0022]进一步地,通过桥臂间交错工作,使得在第一親合电感中親合出的反向电流流入开关器件的二极管,在该开关器件导通前和关断前两端压降降至零,实现零电压开关。
[0023]结合第二方面的上述可能的实现方式,在第二方面的第二种可能的实现方式中,第一耦合电感还包括第三线圈,第三线圈的第一端连接于电池组模块的输出端,第三线圈与第二线圈反向耦合,充电器模块包括第五开关器件和第六开关器件,第五开关器件的第一端连接于母线电容的正极,第五开关器件的第二端与第六开关器件的第一端连接于第三线圈的第二端,第六开关器件的第二端连接于母线电容的负极;谐振模块还包括第五二极管,第五二极管的负极连接于谐振电感的第一端,第五二极管的正极连接于第三线圈的第
_-上山
[0024]通过线圈之间的互耦,使得第三线圈在第一线圈或第二线圈产生反向的耦合电流,使电池组模块在充电接近饱和时,通过耦合电流的作用将电池组充满电,避免频繁的开关第五开关器件和第六开关器件,减少开关频率,降低功率损耗,提高UPS转换效率。
[0025]并且,在电池组工作模式,通过谐振模块使第二开关器件、第四开关器件和第六开关器件实现零电压开关,减少功率损耗,提高UPS转换效率。
[0026]结合第二方面的上述可能的实现方式,在第二方面的第三种可能的实现方式中,逆变模块包括第二耦合电感、第七开关器件、第八开关器件、第九开关器件、第十开关器件和滤波电容,第二耦合电感包括反向耦合的第四线圈和第五线圈,第四线圈的第一端与第五线圈的第一端经滤波电容接入参考地,第七开关器件的第一端与第九开关器件的第一端连接于母线电容的正极,第七开关器件的第二端与第八开关器件的第一端连接于第四线圈的第二端,第九开关器件的第二端与第十开关器件的第一端连接于第五线圈的第二端,第八开关器件的第二端与第十开关器件的第二端连接于母线电容的负极,以使第七开关器件的电流与第九开关器件的电流的方向相反,或者,第八开关器件的电流与第十开关器件的电流的方向相反。
[0027]通过在逆变模块配置第二耦合电感、第七开关器件、第八开关器件构成第四桥臂和第九开关器件、第十开关器件构成的第五桥臂,使得逆变模块也能够实现桥臂间交错180°工作,从而减少第七开关器件、第八开关器件、第九开关器件和第十开关器件的开关频率,降低功率损耗,提高UPS转换效率。
[0028]结合第二方面的上述可能的实现方式,在第二方面的第四种可能的实现方式中,PFC模块还包括第十一开关器件、第十二开关器件、第十三开关器件和第十四开关器件,第十一开关器件与第十三开关器件并联,第十二开关器件与第十四开关器件并联,第十一开关器件的第一端与第十三开关器件的第一端连接于母线电容的正极,第十一开关器件的第二端、第十二开关器件的第一端、第十三开关器件的第二端与第十四开关器件的第一端连接于参考地,第十二开关器件的第二端与第十四开关器件的第二端连接于母线电容的负极。
[0029]通过开关器件并联减少阻抗,从而在电流不变的条件下降低功率损耗。在某些实现方式中,该第一开关器件、第二开关器件、第三开关器件、第四开关器件、第五开关器件、第六开关器件、第七开关器件、第八开关器件、第九开关器件、第十开关器件、第十一开关器件、第十二开关器件、第十三开关器件、第十四开关器件、谐振开关器件为绝缘栅双极性晶体管IGBT或者金属-氧化物半导体场效应晶体管M0SFET。
【附图说明】
[0030]为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0031]图1是根据现有技术中的一种UPS的电路的示意图。
[0032]图2是根据本发明一实施例的一种UPS的电路的不意图。
[0033]图3是根据本发明另一实施例的一种UPS的电路的不意图。
[0034]图4a是根据本发明一实施例的PFC模块在市电供电模式的时序图。
[0035]图4b是根据本发明一实施例的PFC模块在电池组供电模式的时序图
[0036]图5是根据本发明又一实施例的一种UPS电路的不意图。
【具体实施方式】
[0037]下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明的一部分实施例,而不是全部实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都应属于本发明保护的范围。
[0038]应注意,以下描述中,在两个元件“连接”时,这两个元件可以直接连接,也可以通过一个或多个中间元件/介质间接地连接。两个元件连接的方式可包括接触方式或非接触方式,或者可包括有线方式或无线方式。本领域技术人员可以对一下描述的示例连接方式进行等价替换或修改,这样的替换或修改均落入本发明的保护范围内。
[0039]还应注意,以下描述中,在开关器件导通时,该开关器件的主开关导通。各开关器件中可能包含寄生二极管,或者,开关器件可能反向并联了二极管,在提及电流流入开关器件的二极管时,电流流入该开关器件的寄生二极管或者并联的二极管,主开关并未导通。
[0040]图1是现有技术中的一种UPS的电路的示意图。如图1所示,该电路包括市电输入(AC)模块110、功率因数校正(Power Factor Correct1n,简称“PFC”)模块120、逆变模块130、充电器模块140和电池组(BAT)模块150,其中,市电输入模块110和电池组模块150的输出端都连接于PFC模块120的输出端,PFC模块120用于对市电输入模块110或电池组模块150输出的初始交流电进行升压和整流,以输出直流电。
[0041 ] 其中,该PFC模块包括第一电感L1、第一开关器件Q1、第二开关器件Q2、母线电容C1、第三开关器件Q3和第四开关器件Q4。逆变模块130包括Cl、Q3、Q4、第五开关器件Q5、第六开关器件Q6、第二电感L2和滤波电容C2。充电器模块140包括第三电感L3、第七开关器件Q7、第八开关器件98和(:1。其中,01、02、03、04、05、06、07和08均可以为相同或不同的开关器件,作为示例而非限定,各开关器件可以为绝缘栅双极性晶体管(Insulated Gate BipolarTrans is tor,简称“IGBT”)或者金属-氧化物半导体场效应晶体管(Meta 1-0 xide-Semiconductor Field-Eff ect Transistor,简称 “M0SFET” ) 0L1、L2、L3可以为相同或不同的电感,电感(包括L1、L2和L3)用于储能、升压,C1用于储存市电输入模块110或电池组模块150通过PFC模块120送入的电能,并向逆变模块130释放该电能;C2用于对逆变模块130输出的交流电进行过滤,减少纹波电流,以使输出的电流更稳定。
[0042]具体而言,以市电输入的正半周为例,Q2首先导通,为L1储能,电流的流向为L1—Q2—Q4(二极管)—N(即,参考地),然后断开Q2,L1续流,通过市电和L1为C1充电,电流的流向为L1—Q1( 二极管)—Cl—Q4( 二极管)—N,从而使输入电压升高,向C1充电。由于Q2在导通前,Q1中的二极管导通,Q2的压降即为C1的压降,而C1的压降比较大(例如,400V),Q2在导通之后,会有一个压降降低的过程,同时,由于电流的流入,会有一个电流上升的过程,因此,就会出现一个电压降低和电流升高重叠的过程,由公式P = U.I (其中,P为功率,U为电压,I为电流)可知,在这个电压降低和电流升高重叠的时间段内,Q2上的功率损耗很大。
[0043]同理可以推得,在Q1导通前,Q2中的二极管导通,因此Q1两端的压降也为C1的压降,Q1导通之后会有一个压降降低的过程,同时,由于电流的流入,会有一个电流上升的过程,因此,也会出现一个电压降低和电流升高重叠的过程,造成该时间段内Q1上的功率损耗很大。
[0044]进一步地,逆变模块130用于对C1输出的直流电进行逆变,以生成目标交流电,其中,Q3和Q4可以用于市电的正负周切换。具体来说,Q4处于常开状态,电流的流向为C1 (正极)4Q5—L24C2—N—Q4—C1 (负极),从而为C2提供目标交流电;在市电输入的负半周,Q3处于常开状态,电流的流向为C1(正极)—Q34N4C24L24Q6—Cl(负极),从而为C2提供目标交流电,C2对接收到的目标交流电进行过滤,以输出稳定的交流电,向负载供电。
[0045]更进一步地,市电输入模块120在供电的同时,通过充电器模块140中的L3、Q7和Q8向电池组模块150充电。具体来说,该充电可以分为两个阶段,第一阶段,电流由C1通过Q7向L3和电池组充电,电流流向为C1 (正极)—Q7—L3—电池组模块—C1;第二阶段,Q7关断,L3放电,以向电池组继续充电,具体的电流流向为L3—电池组模块—Q8—L3。通过在市电供电模式向电池组模块150充电,以便于电池组模块150在市点断电时供电。在电池组模块150充电即将饱和时,需要通过不断的开关Q7和Q8来使电池组模块150充电饱和,因此造成开关器件的功率损耗。
[0046]由此可见,在现有的UPS的电路中,开关器件上的功率损耗非常大,从而导致UPS的转换效率不高,增加了运营成本,造成了资源浪费。
[0047]图2是根据本发明实施例的一种UPS的电路的示意图。如图2所示,该电路包括:市电输入模块210、功率因数校正PFC模块220、逆变模块230、充电器模块240和电池组模块250,其中,市电输入模块210的输出端连接于PFC模块220的输入端,用于向该PFC模块输出初始交流电;
[0048]PFC模块220用于对该初始交流电进行升压、整流,以输出直流电,PFC模块220包括第一耦合电感L4、第一开关器件Q1、第二开关器件Q2、第三开关器件Q9、第四开关器件Q10和母线电容C1,该母线电容C1用于储存市电输入模块210或电池组模块250通过PFC模块220送入的电能,并向逆变模块240释放电能,该第一耦合电感L4包括第一线圈和第二线圈,第一线圈的第一端与第二线圈的第一端连接于市电输入模块210的输出端,第一开关器件Q1的第一端与第三开关器件Q9的第一端连接于母线电容C1的正极,第一开关器件Q1的第二端、第二开关器件Q2的第一端连接于第一线圈的第二端,第三开关器件Q9的第二端、第四开关器件Q10的第一端连接于第二线圈的第二端,第二开关器件Q2的第二端与第四开关器件Q10的第二端连接于母线电容C1的负极,第二开关器件Q2与第四开关器件Q10在初始交流电的正半周导通,第一开关器件Q1与第三开关器件Q9在初始交流电的负半周导通,第一线圈与第二线圈反向耦合,以使第一开关器件Q1的电流与第三开关器件Q9的电流的方向相反,或者,第二开关器件Q2的电流与第四开关器件Q10的电流的方向相反;逆变模块230的输入端连接于PFC模块220的输出端,用于将直流电转换为目标交流电;充电器模块240的输入端连接于PFC模块220的
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