专利名称：非隔离型不间断电源装置及其控制方法
技术领域：
本发明涉及非隔离型不间断电源(UPS，Uninterrupted Power Supply)装置及其控制方法，更特别地涉及解决当输入AC电源与输出AC电源相位不同时，只具有一个DC电压总线的非隔离型UPS装置的问题。
背景技术：
通常，在传统的不间断电源装置(UPS)系统中，根据电源装置是否采用隔离变压器(Isolated Transformer)，可以将UPS分为隔离型和非隔离型两种，因为在将输入的市电经变频器(Inverter)转换成电源并供给负载时，规定要求变频器输出的中性线 (Neutral)必须保持输入市电中性线的特性，即可以避免遭受电击(Electric Stock)的危险。也就是说，中性线相对地线的电压必须低于规定的危险电压。为了符合所述规定的要求，通常将输入市电的中性线与变频器输出的中性线直接连接在一起。对于早期的单直流电压总线(DC Voltage Bus)架构而言，除非变频器输出经过隔离变压器隔离，否则旁路的中性线无法与变频器输出的中性线直接连接在一起。但是，前述低频隔离变压器不仅体积庞大而且价格昂贵，这甚至对于电源装置的系统转换效率有很大的限制。因此，产生了双直流转换器(Double Conversion)架构的非隔离型UPS。通过参考图1至3中所示的非隔离型UPS系统，由于输入电源的中性线连接到作为逆变器的中性线的输出级，采用双DC电压总线配置并且将半桥作为输出级。当输出级与不平衡负载或电抗负载相耦合，通过两个DC电压电容的电压将变为不平衡的，并且因此许多附加的电容同样用于解决这样的问题。另外，在两个电压电容的任意一个上的电压可能变得太高或太低，这导致整个系统进入故障保护模式。为了克服双DC电压总线配置的上述不足，开发了伴随着全桥逆变器作为输出级的单DC电压总线UPS系统，其中单DC电压总线能够向负载供应电源，无论是正半周还是负半周。这种单DC电压总线配置不仅解决双DC电压总线配置的问题，而且可令输出电感铁心的损耗只有以前的一半，并可使用较低耐电压的电容与半导体切换开关。另外，单DC电压总线中的电容数量要少于双DC电压总线中的电容数量。通过参考图4，示出了传统的非隔离型单DC电压总线UPS。应当注意的是，逆变器的输出电压级和输入电压级必须被保持为同相位，以维持输出和输入的电位正负相位永远相同，否则由于是非隔离型，会造成异常的回路电流。例如当变频器(inverter)输出为正半周时，开关Qa必须导通以令变频器(inverter)能切换出正电压，如果此时输入的市电电位不是在同向的正电压，而是负电压时，则将产生如图4虚线所示的异常回路电流现象。同理，当变频器(inverter)输出为负半周时，若市电电位洽为正向时，亦会有异常回路电流发生误动作的情形。因此，当输入的市电品质不良，频率变动太快时，前述架构会发生问题，尤其当输入的交流电源是来自市售的发电机时，因发电机的频率变动极快，更须藉由UPS系统净化输入电源，但是前述架构显然无法达到要求。需要一个能解决上述缺点的非隔离型单DC电压总线配置UPS。申请号为03132869. 5、申请日为2003年7月M日的中国专利申请公开了非隔离型交流电源装置及其控制方法，解决交流电源输入与交流电源输出电压两者不同相位时所引发的问题。当所述电源装置的交流输入电源的电压相位与该电源装置的输出电压相位不相同时，即输入电压和输出电压的电位处于不同的正负电位区间时，使电源装置工作在驰返模式，市电输入的能量先储存于交流/直流转换单元的一电感中而不直接供应给负载， 之后由所述电感释放能量给总线电容，进而供电给负载，从而避免输入端与输出端发生异常回路电流。但是由于要将系统依输入输出相位状况分别控制在驰返模式或升压模式，且电感 Ll的设计要同时符合驰返工作模式及升压工作模式的需求，这对电路设计者存在一定的限制与难度。为了解决上述问题，必须提供一种能够在输入电源与输出电源不同相时，控制方法简单且电感Ll设计容易，而能稳定地为输出电源供应能量的控制方法。
发明内容
为实施前述目的，本发明的提供一种非隔离型不间断电源装置的控制方法，应用于一接收交流输入电源的电源装置，所述电源装置包括，一交流/直流转换单元，其输入端连接交流输入电源，该交流输入电源具有中性线；一直流/交流转换单元，连接所述交流/ 直流转换单元的输出，将直流转换成交流输出电压供电给负载，该直流/交流转换单元的输出端连接该中性线；一总线电容，连接于所述交流/直流转换单元与直流/交流转换单元之间，用于储存交流/直流转换单元所输出的直流电能；一电感，用于储存所述交流/直流转换单元所转换的能量，然后释放能量给该总线电容；一备源电路，连接在该交流输入电源和该总线电容之间，其特征在于，所述方法包括当所述电源装置的交流输入电源的电压相位与该电源装置的输出电源的电压相位不同时，令该电源装置工作于一暂停模式，暂停其交流/直流转换单元，由该电感与该总线电容直接为该直流/交流转换单元提供输出所需的能量，从而阻止输入电压和输出电压间的异常回路电流。优选地，当该总线电容所储存的能量不足以供应输出所需的能量时，则通过该备源电路对该总线电容进行供电，从而使该总线电容能够获得足够的能量以供应该直流/交流转换单元输出所需的能量，以避免该电源装置的输入电压与输出电压间发生异常回路电流。优选地，当输入至所述电源装置的交流输入电源的电压相位与所述电源装置的输出电源的电压相位相同时，该电源装置工作在升压模式下，由该电感先储存升压所需的能量，再由所述电感释放能量以提高所述总线电容的电压。为达上述目的，本发明提供一种非隔离型不间断电源装置，其特征在于，包括一交流/直流转换单元，其输入端连接交流输入电源，该交流输入电源具有一中性线；一直流/交流转换单元，连接前述交流/直流转换单元的输出，将直流转换成交流输出电压供电给一负载，该直流/交流转换单元的输出端连接该中性线；一总线电容，连接于所述交流/直流转换单元与直流/交流转换单元之间，用于储存交流/直流转换单元所输出的直流电能；一电感，用于储存所述交流/直流转换单元所转换的能量，然后释放能量给该总线电容；以及一备源电路，连接在该交流输入电源和该总线电容之间；其中，当所述电源装置的交流输入电源的电压相位与该电源装置的输出电源的电压相位不同时，令该电源装置工作于一暂停模式，暂停该交流/直流转换单元，由该电感与该总线电容直接为该直流/交流转换单元提供输出所需的能量，从而阻止输入电压和输出电压间的异常回路电流。优选地，当该总线电容所储存的能量不足以供应输出所需的能量时，则通过该备源电路对该总线电容进行供电，从而使该总线电容能够获得足够的能量以供应该直流/交流转换单元输出所需的能量，以避免该电源装置的输入电压与输出电压间发生异常回路电流。优选地，所述备源电路包括连接到交流输入电源的一电池充电器、连接到该总线电容两端的一直流/直流变换器、在该电池充电器和该直流/直流变换器中间连接的一电池和作为电池开关的一晶闸管。优选地，所述当该总线电容所储存的能量不足以供应输出所需的能量时，通过所述备份电源电路对该总线电容进行供电包括以下三种方式交流输入电源通过该电池充电器和该直流/直流变换器为所述总线电容提供所需的能量，此时该晶闸管处于截止状态；或者导通该晶闸管，电池通过晶闸管和直流/直流变换器为总线电容提供所需的能量；或者交流输入电源通过该电池充电器和该直流/直流变换器为所述总线电容提供所需的能量，同时通过导通该晶闸管，使电池也通过晶闸管和直流/直流变换器为总线电容提供所需的能量。优选地，所述备源电路包括连接到交流输入电源的一电池充电器、在总线电容和电池充电器中间连接的一电池和作为电池开关的一晶闸管。优选地，所述当该总线电容所储存的能量不足以供应输出所需的能量时，通过所述备份电源电路对该总线电容进行供电包括以下三种方式交流输入电源通过该电池充电器所述总线电容提供所需的能量，此时该晶闸管处于截止状态；或者导通该晶闸管，电池通过晶闸管为总线电容提供所需的能量；或者交流输入电源通过该电池充电器为所述总线电容提供所需的能量，同时通过导通该晶闸管，使电池也通过晶闸管为总线电容提供所需的能量。优选地，前述交流/直流转换单元包含有一全桥整流器，该全桥整流器的两输出端分别连接有切换开关，于两切换开关间连接有该电感，该电感的一端连接二极管的阳极，该电感的另一端连接另一二极管的阴极， 两二极管未连接该电感的另一端则连接前述总线电容的两端以构成单总线架构。优选地，前述直流/交流转换单元为一全桥变频器。优选地，当输入至所述电源装置的交流输入电源的电压相位与所述电源装置的输出电压相位相同时，该交流/直流转换单元工作于升压模式下，先由该电感储存升压所需的能量，再由所述电感释放能量以提高所述总线电容的电压。通过适当地选择在电源设备上执行的操作模式，即使交流输入电源品质不佳时， 本发明电源设备仍能够被正常的操作并且无异常回路电流之虞。再者，由于UPS系统绝大多数都会对输入电源做锁相(Phase Lock)动作，因此UPS 的大部分时间都是输入电压和与输入电压处于同相的正负电位，本发明电源装置，仍可以主要工作在升压模式(Boost mode)下，从而获得较高的工作效率。
从下面的详细描述当结合附图，本发明的其它目的、优点和新颖的特征将变得更加明显。图1到图3为不同类型的传统非隔离型DC电压总线配置的电路图；图4为一传统非隔离型单DC电压总线配置的电路图；图5为根据本发明第一实施例的电路架构图；图6为本发明电路的动作时序示意图；图7说明了根据本发明实施例的两个开关Ql和Q2均被导通时的电路动作图，其中交流输入电源为正相位；图8说明了根据本发明实施例的第一开关Ql被导通而第二开关Q2截止时的电路动作图，其中交流输入电源为正相位；图9说明了根据本发明实施例的两个开关Ql和Q2均被导通时的电路动作图，其中交流输入电源为负相位；图10说明了根据本发明实施例的第一开关Ql截止而第二开关Q2被导通时的电路动作图，其中交流输入电源为负相位；图11说明了根据本发明实施例的两个开关Ql和Q2均被截止时的电路动作图；图12为根据本发明另一实施例的电路架构图。附图标记Qa, Qb 带有内建二极管的开关管10、110 交流输入电源20,120 交流/直流转换单元21、121 全桥整流器30、130 直流/交流转换单元40、140 负载60、160 备源电路61、161 电池充电器62直流/直流变换器63、163 电池Q1、Q2 切换开关Q1UQ12 切换开关Q3至Q6 带有内建二极管的开关管
Q13至Q16 带有内建二极管的开关管Dl 至 D6 二极管Dll 至 D14 二极管D7、D17晶闸管CUCll总线电容(BUS电容)C2、C12输出电容Li、Lll电感L2、L12输出电感
具体实施例方式现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。除非另有说明，此处使用的“一”、“一个”、“所述”和“该”也包括复数形式。此外， 应当理解的是，本说明书中使用的术语“包括”、“包含”和/或“含有”，指定了一些特征、实体、步骤、操作、单元、和/或元件，但并不排除一个或多个特征、实体、步骤、操作、单元、元件和/或有它们组成的组。应当理解的是，当单元被称为“连接”或“耦合”到另一个单元时，它可以是直接和另一单元连接或耦合，也可以存在中间单元。此外，此处所指的“连接” 或“耦合”包括无线连接或耦合。此处使用的术语“和/或”包括一个或以上所列相关项目的任意组合和全部组合。除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。图5为本发明的非隔离型单总线(single BUS)不间断电源装置第一实施例的电路架构图。如图5所示，此不间断电源装置的电路包括一交流输入电源10、交流/直流转换单元20、一直流/交流转换单元30以及一备源电路60。所述交流/直流转换单元20，其输入端连接交流输入电源10，交流输入电源10提供交流输入电源。其中，该交流/直流转换单元20包含一全桥整流器21，所述全桥整流器 21的两个输出端分别连接切换开关Ql、Q2，在切换开关Ql、Q2间连接一电感Li，而且，该电感Ll两端各别连接呈反向设置的二极管D1、D2，两个二极管D1、D2复连接总线电容Cl (BUS 电容)，从而构成单BUS的架构。所述直流/交流转换单元30连接前一级交流/直流转换单元20的输出。本实施例中，直流/交流转换单元30包括由四个带有内建二极管的开关管Q3 Q6构成的全桥变频器，其将总线电容Cl (BUS电容)储存的直流电能转换成交流电源，并向一负载40供电。 其中，上述全桥变频器的输出连接一输出电感L2及一输出电容C2，而且交流输入电源10的中性线直接连接至输出电容C2，成为输出端的中性线。所述备源电路60包括电池充电器61、直流/直流(DC/DC)变换器62和电池63，其还包括二极管D3、D4和晶闸管D7。其中，所述备源电路60的输入与交流输入电源10连接，所述备源电路60的输出与总线电容Cl的两端相连接。具体连接关系为，电池充电器61 的两输入端与交流输入电源10的两端连接。电池充电器61的输出端分别连接二级管D 3 的阳极、二极管D4的阳极和电池63的负极。二级管D3的阴极连接到DC/DC变换器的一个输入端和晶闸管D7的阴极；此外，二级管D4的阴极连接到晶闸管D7的阳极和电池63的正极，DC/DC变换器的一个输入端和电池63的负极连接。DC/DC变换器的输出两端则通过呈反向设置的二极管D5和D6分别与总线电容Cl (BUS电容)的两端连接。图12为本发明的另一非隔离型单总线(single BUS)不间断电源装置的实施例的电路图。如图12所示，不间断电源装置的电路包括一交流输入电源110、一交流/直流转换单元120、一直流/交流转换单元130以及一备源电路160。所述交流/直流转换单元120的输入端连接交流输入电源110，交流输入电源110 提供交流输入电源。其中，交流/直流转换单元120包含一全桥整流器121，所述全桥整流器 121的两个输出端分别连接切换开关Qll、Q12，在两个切换开关Qll、Q12间连接电感Lll， 而且，该电感Lll两端各别连接呈反向设置的二极管D11、D12，二极管D11、D12复连接总线电容Cll (BUS电容)，从而构成单BUS的架构。所述直流/交流转换单元130连接前一级交流/直流转换单元120的输出。本实施例中，直流/交流转换单元130包括由四个带有内建二极管的开关管Q13 Q16构成的全桥变频器，其将总线电容Cl (BUS电容)储存的直流电能转换成交流电源，并向负载140 供电。其中，上述全桥变频器的输出连接输出电感L12及输出电容C12，而且交流输入电源 110的中性线直接连接至输出电容C12，成为输出端的中性线。所述备源电路160包括电池充电器161和电池163，其还包括二极管D13、D14和晶闸管D17。其中，所述备源电路160的输入与交流输入电源110的两端连接，述备源电路 160的输出与总线电容Cll的两端相连接。具体连接关系为，电池充电器161的两输入端分别与交流输入电源10的两端连接。电池充电器161的输出端分别连接二级管D13的阳极、 二极管D14的阳极和电池163的负极。二级管D13的阴极连接到总线电容Cll的正极；此夕卜，二级管D14的阴极连接到晶闸管D17的阳极和电池163的正极，所述晶闸管D17的阴极连接到二级管D13的阴极；电池充电器161的一输出端还与所述总线电容Cll的负端和电池163负极连接。而关于前述实施例的电路动作，根据交流输入电源的状况可操作于下列几种模式，下面结合本发明的第一实施方式来描述一 .暂停模式(Paused Mode)本发明的暂停模式应用于当交流输入电源10的状况频率变动极大时，例如来源为品质较差的发电机，可允许本发明接受任何频率快速变动的输入电源，藉此防止输入电压相位与输出电压不同相时，所致的异常回路电流。图6为本发明电路的动作时序示意图，参照图6中的D、H两个区段，当交流输入电源10的输入电源为正电位，而输出电源却为负电位时，令该交流/直流转换单元20进入暂停模式，将切换开关Ql、Q2设置为截止状态，同时将带有内建二极管的开关管Q3设置为导通状态，将带有内建二极管的开关管Q4设置为截止状态；而当切换开关Ql、Q2均同步截止后，此时电感Ll上储存的能量，会如电路动作图11所示，释放予该总线电容Cl，此时由总线电容Cl供应该直流/交流转换单元30，进而供电予负载40。当输入电源与输出电源的电压相位的不同持续时间过长，以致总线电容Cl储存的能量消耗至不足以供应直流/交流转换单元30的需求时，由备源电路60为总线电容Cl 提供电能，再由总线电容Cl为直流/交流转换单元30提供所需能量，从而为负载40提供其所需的能量。参照图6中的B、F两个区段，当交流输入电源10的输入电源为负电位，而输出电源却为正电位时，令该交流/直流转换单元20进入暂停模式，将切换开关Ql、Q2设置为截止状态，同时将带有内建二极管的开关管Q4设置为导通状态，将带有内建二极管的开关管 Q3设置为截止状态；而当切换开关Ql、Q2均同步截止后，此时电感Ll上储存的能量，会如电路动作图11所示，图11说明了根据本发明实施例的两个开关Ql和Q2均被截止时的电路动作图，释放予该总线电容Cl，再由总线电容Cl供应予负载40。当输入电源与输出电源的电压相位的不同持续时间过长，以致总线电容Cl储存的能量消耗至不足以供应直流/交流转换单元30的需求时，由备源电路60为总线电容Cl 提供电能，再由总线电容Cl为直流/交流转换单元30提供所需能量，从而为负载40提供其所需的能量。根据本发明的优选实施方式，可由总线电容Cl储存的能量供应直流/交流转换单元30，以供应于负载40 ；如因相位不同的时间太长，总线电容Cl储存的能量消耗后，不足以供应直流/交流转换单元30需求时，则启动此备源电路60，以供应电力以支持总线电容Cl
所需能量。由备源电路60供应电能从而为总线电容Cl提供所需的能量包括以下三种方式直接由交流输入电源10通过电池充电器61和DC/DC变换器62为总线电容Cl提供所需的能量，此时晶闸管D7处于截止状态；或者导通晶闸管D7，由电池63通过DC/DC变换器62为总线电容Cl提供所需的能量； 或者由交流输入电源10能够通过该电池充电器61和该直流/直流变换器为所述总线电容提供所需的能量，并且同时导通该晶闸管，使电池也能够通过晶闸管和直流/直流变换器同时为总线电容提供所需的能量。二 .升压模式(Boost Mode)当交流输入电源10与装置的输出电源处于相同正电位或负电位区间时，使电源装置工作于升压模式，而不必使用前述的暂停模式，以提高系统效率。请参照图6的A、E两区段，当交流输入电源10为正电位，而交流输出电源也为正电位时，切换开关Ql —直保持导通状态，而另一切换开关Q2由脉宽调变PWM信号控制。其中，若切换开关Q2为导通状态时，电流路径如图7所示，图7说明了根据本发明实施例的两个开关Ql和Q2均被导通时的电路动作图，其中交流输入电源为正相位；若切换开关Q2为截止状态时，电流路径如图8所示，说明了根据本发明实施例的第一开关Ql被导通而第二开关Q2截止时的电路动作图，其中交流输入电源为正相位。此时，应该保持开关晶体Q3为断开状态，以避免异常回路电流。此外，参照图6的C、G两区段，当交流输入电源10与装置的输出电源处于相同的负电位区间时，电源装置同样工作于升压模式。此时，切换开关Q2保持导通状态，而另一切换开关Ql由脉宽调变PWM信号控制。其中，当切换开关Ql为导通状态时，其电流路径如图 9所示，图9说明了根据本发明实施例的两个开关Ql和Q2均被导通时的电路动作图，其中交流输入电源为负相位；若切换开关Ql为截止状态时，其电流路径如图10所示，图10说明了根据本发明实施例的第一开关Ql截止而第二开关Q2被导通时的电路动作图，其中交流输入电源为负相位，应该保持开关晶体Q4为断开状态，以避免异常回路电流。无论是于正、负电位区间，均是令电感Ll储存升压所需的能量，再由该电感Ll释放能量以提升总线电容Cl电压，以达到高效率运作。综上所述，本发明的供电技术，对于输入市电品质不稳、频率变化快速时，能藉由一暂停模式(Paused Mode)避免市电与输出电压因相位不同所导致的问题；再者，对于品质较佳的市电输入，亦可选用升压模式(Boost Mode)以提高整体装置的工作效率，相较于目前的电源供电技术，本发明确实极具进步性且符合发明专利要件，依法提出申请。
权利要求
1.一种非隔离型不间断电源装置的控制方法，应用于一接收交流输入电源的电源装置，所述电源装置包括，一交流/直流转换单元，其输入端连接交流输入电源，该交流输入电源具有中性线；一直流/交流转换单元，连接所述交流/直流转换单元的输出，将直流转换成交流输出电压供电给负载，该直流/交流转换单元的输出端连接该中性线；一总线电容，连接于所述交流/直流转换单元与直流/交流转换单元之间，用于储存交流/直流转换单元所输出的直流电能；一电感，用于储存所述交流/直流转换单元所转换的能量，然后释放能量给该总线电容；一备源电路，连接在该交流输入电源和该总线电容之间，其特征在于，所述方法包括当所述电源装置的交流输入电源的电压相位与该电源装置的输出电源的电压相位不同时，令该电源装置工作于一暂停模式，暂停其交流/直流转换单元，由该电感与该总线电容直接为该直流/交流转换单元提供输出所需的能量，从而阻止输入电压和输出电压间的异常回路电流。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当该总线电容所储存的能量不足以供应输出所需的能量时，则通过该备源电路对该总线电容进行供电，从而使该总线电容能够获得足够的能量以供应该直流/交流转换单元输出所需的能量，以避免该电源装置的输入电压与输出电压间发生异常回路电流。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当输入至所述电源装置的交流输入电源的电压相位与所述电源装置的输出电源的电压相位相同时，该电源装置工作在升压模式下，由该电感先储存升压所需的能量，再由所述电感释放能量以提高所述总线电容的电压。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述备源电路包括连接到交流输入电源的一电池充电器、连接到该总线电容两端的一直流/直流变换器、在该电池充电器和该直流/直流变换器中间连接的一电池和作为电池开关的一晶闸管。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述当该总线电容所储存的能量不足以供应输出所需的能量时，通过该备源电路对所述总线电容进行供电包括以下三种方式交流输入电源通过该电池充电器和该直流/直流变换器为所述总线电容提供所需的能量，此时该晶间管处于截止状态；或者导通该晶闸管，电池通过晶闸管和直流/直流变换器为总线电容提供所需的能量；或者交流输入电源通过该电池充电器和该直流/直流变换器为所述总线电容提供所需能量，同时导通该晶闸管，电池也通过晶闸管和直流/直流变换器为总线电容提供所需的能量。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述备源电路包括连接到交流输入电源的一电池充电器、在总线电容和电池充电器中间连接的一电池和作为电池开关的一晶闸管。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述当该总线电容所储存的能量不足以供应输出所需的能量时，通过该备源电路对所述总线电容进行供电包括以下三种方式交流输入电源通过该电池充电器为所述总线电容提供所需的能量，此时该晶闸管处于截止状态；或者导通该晶闸管，电池通过晶闸管为总线电容提供所需的能量；或者交流输入电源通过该电池充电器为所述总线电容提供所需能量，同时通过导通该晶闸管，电池也通过晶闸管为总线电容提供所需的能量。
8.一种非隔离型不间断电源装置，其特征在于，包括一交流/直流转换单元，其输入端连接交流输入电源，该交流输入电源具有一中性线；一直流/交流转换单元，连接前述交流/直流转换单元的输出，将直流转换成交流输出电压供电给一负载，该直流/交流转换单元的输出端连接该中性线；一总线电容，连接于所述交流/直流转换单元与直流/交流转换单元之间，用于储存交流/直流转换单元所输出的直流电能；一电感，用于储存所述交流/直流转换单元所转换的能量，然后释放能量给该总线电容；以及一备源电路，连接在该交流输入电源和该总线电容之间；其中，当所述电源装置的交流输入电源的电压相位与该电源装置的输出电源的电压相位不同时，令该电源装置工作于一暂停模式，暂停该交流/直流转换单元，由该电感与该总线电容直接为该直流/交流转换单元提供输出所需的能量，从而阻止输入电压和输出电压间的异常回路电流。
9.根据权利要求8所述的非隔离型交流电源装置，其特征在于，当该总线电容所储存的能量不足以供应输出所需的能量时，则通过该备源电路对该总线电容进行供电，从而使该总线电容能够获得足够的能量以供应该直流/交流转换单元输出所需的能量，以避免该电源装置的输入电压与输出电压间发生异常回路电流。
10.根据权利要求8所述的非隔离型交流电源装置，其特征在于，所述备源电路包括连接到交流输入电源的一电池充电器、连接到该总线电容两端的一直流/直流变换器、在该电池充电器和该直流/直流变换器中间连接的一电池和作为电池开关的一晶闸管。
11.根据权利要求10所述的非隔离型交流电源装置，其特征在于，所述当该总线电容所储存的能量不足以供应输出所需的能量时，通过所述备份电源电路对该总线电容进行供电包括以下三种方式交流输入电源通过该电池充电器和该直流/直流变换器为所述总线电容提供所需的能量，此时该晶间管处于截止状态；或者导通该晶闸管，电池通过晶闸管和直流/直流变换器为总线电容提供所需的能量；或者交流输入电源通过该电池充电器和该直流/直流变换器为所述总线电容提供所需的能量，同时通过导通该晶闸管，使电池也通过晶闸管和直流/直流变换器为总线电容提供所需的能量。
12.根据权利要求8所述的非隔离型交流电源装置，其特征在于，所述备源电路包括 连接到交流输入电源的一电池充电器、在总线电容和电池充电器中间连接的一电池和作为电池开关的一晶闸管。
13.根据权利要求12所述的非隔离型交流电源装置，其特征在于，所述当该总线电容所储存的能量不足以供应输出所需的能量时，通过该备源电路对所述总线电容进行供电包括以下三种方式交流输入电源通过该电池充电器为所述总线电容提供所需的能量，此时该晶闸管处于截止状态；或者导通该晶闸管，电池通过晶闸管为总线电容提供所需的能量；或者交流输入电源通过该电池充电器为所述总线电容提供所需能量，同时通过导通该晶闸管，电池也通过晶闸管为总线电容提供所需的能量。
14.根据权利要求8所述的非隔离型交流电源装置，其特征在于，所述交流/直流转换单元包括一全桥整流器，该全桥整流器的两输出端分别连接有切换开关，于两切换开关间连接有该电感，该电感的一端连接二极管的阳极，该电感的另一端连接另一二极管的阴极，两二极管未连接该电感的另一端则连接前述总线电容的两端以构成单总线架构。
15.根据权利要求8所述的非隔离型交流电源装置，其特征在于，所述直流/交流转换单元为一全桥变频器。
16.根据权利要求8所述的非隔离型交流电源装置，其特征在于，当输入至所述电源装置的交流输入电源的电压相位与所述电源装置的输出电压相位相同时，该交流/直流转换单元工作于升压模式下，先由该电感储存升压所需的能量，再由所述电感释放能量以提高所述总线电容的电压。
全文摘要
本发明涉及一种非隔离型不间断电源装置及其控制方法，只使用一个直流电压总线(DC voltage Bus)，并维持输出以及输入的中性线(Neutral)直接连接，并可容许当输出电压和输入电压的相位差持续时间过长时，仍然可以达到高效率的交流电源稳压输出，其中本发明当遇到交流输入电压和交流输出电压的电位处于不同正负电位区间的时候，使系统工作在暂停模式(Pause Mode)以避免发生异常回路电流的问题，在交流输入电压和交流输出电压的电位处于相同正负电位区间时，则系统工作在升压模式(Boost mode)以获取高效率的电源输出。
文档编号H02M5/42GK102457191SQ20101052146
公开日2012年5月16日 申请日期2010年10月21日 优先权日2010年10月21日
发明者简明德 申请人:联正电子(深圳)有限公司