用于提供不间断电力的装置和方法与流程

本申请是申请日为2012年01月18日，申请号为201280013440.x，发明名称为“用于提供不间断电力的装置和方法”的申请的分案申请。

本发明的背景

1.发明领域

本发明的至少一个实施例一般涉及不间断电源的控制。

2.相关技术的探讨

不间断电源(ups)被用于向许多不同类型的电子设备提供可靠的电力。不间断电源对提供给负载的电力进行调节，并且能够在缺失主电力的情况下(如在停电或欠压条件下)向负载提供备用电力。向负载提供的电力中的不必要的波动会浪费能量并损坏电气设备，这会导致成本增加、生产效率降低，并且可能需要修理或更换电气元件。

技术实现要素：

本文所描述的方面和实施例针对不间断电源的控制。至少一个方面针对一种不间断电源，该不间断电源包括被配置为接收输入电力的输入端、输出端、以及与输入端和输出端耦合的电力变换电路。该不间断电源还包括旁路开关和控制器，旁路开关被配置为在旁路操作模式下将输入端耦合到输出端。控制器与电力变换电路和旁路开关耦合。控制器还被配置为在输入电压波形的第一半周期期间在第一配置中激活旁路开关，以便将输入电力提供在输出端，并且控制器还被配置为在输入电压波形的第二半周期期间在第二配置中激活旁路开关，以便将输入电力提供在输出端。

在一些实施例中，旁路开关包括第一半导体可控整流器和第二半导体可控整流器。第一半导体可控整流器受控制器的控制在第一配置中是激活的，而在第二配置中是未激活的。在一些实施例中，第二半导体可控整流器在第一配置中是未激活的，并且受控制器的控制在第二配置中是激活的。在旁路操作模式中，第一半导体可控整流器和第二半导体可控整流器可以受控制器的控制处于交替的操作状态。在各种实施例中，第一半导体可控整流器和第二半导体可控整流器被布置在反并联的配置中。

在一些实施例中，不间断电源被配置在旁路操作模式中，且包括备用电源，并且控制器被配置为在反向模式下激活电力变换电路来对备用电源进行充电。在一个实施例中，其中不间断电源被配置在旁路操作模式中，输入端被配置为接收来自输入电源的输入电力，并且电力变换电路被配置为与输入电源并行操作，其中，电力变换电路被配置为在从旁路模式发生故障后的2ms内在输出端提供电力。

在一个实施例中，该控制器包括锁相环电路和门控电路。锁相环电路向门控电路提供输入电压波形，而门控电路至少部分地基于输入电压波形来在第一配置或者第二配置中激活旁路开关。电力变换电路还可以提供功率因数校正和减小的谐波失真。在一个实施例中，输入电压波形实质上与输入电流信号同相。

至少一个方面针对一种使用具有输入端、输出端、电力变换电路和旁路开关的不间断电源来分配电力的方法。该方法包括在旁路模式下操作不间断电源的动作，其中输出端的电力是通过旁路开关从输入电源提供的。该方法还包括以下动作：在输入电压波形的第一半周期期间，控制旁路开关在第一配置中操作，以便将电力提供在输出端，以及在输入电压波形的第二半周期期间，控制旁路开关在第二配置中操作，以便将电力提供在输出端。

在一些实施例中，旁路开关包括第一半导体可控整流器和第二半导体可控整流器，并且该方法可以包括在第一配置中激活第一半导体可控整流器的动作，其中，第一半导体可控整流器在第一配置中是激活的，并且第二半导体可控整流器在第一配置中是未激活的。该方法还可以包括在第二配置中激活第二半导体可控整流器的动作，其中，第二半导体可控整流器在第二配置中是激活的，并且第一半导体可控整流器在第二配置中是未激活的。

在一个实施例中，不间断电源包括备用电源，并且该方法包括控制电力变换电路来对备用电源充电的动作。该方法还可包括以下动作：接收来自输入电源的输入电力、与输入电源并行地操作电力变换电路、以及在旁路模式发生故障后的3.5ms和4.5ms之间将来自电力变换电路的在额定电压值的1％范围内的输出电压提供在输出端。

在一个实施例中，该方法包括以下动作：接收来自输入电源的输入电力、与输入电源并行地操作电力变换电路、在旁路模式发生故障后的不到2.5ms内将来自电力变换电路的电压提供在输出端、以及在旁路模式发生故障后超过3.5ms时识别与旁路模式故障相关联的输出电压的下降。在一些实施例中，该方法包括以下动作：控制电力变换电路作为功率因数校正器整流器操作、或去除来自在输入端接收的输入电流的谐波信号的至少一部分。

至少一个方面针对一种使用不间断电源进行电力分配的系统。该系统包括被配置为接收输入电力的输入端、输出端、以及与输入端和输出端耦合的电力变换电路。该系统还包括旁路开关和控制器，旁路开关被配置为在旁路操作模式下将输入端耦合到输出端，控制器与电力变换电路和旁路开关耦合在一起。该系统还包括用于在输入电压波形的第一半周期期间在第一配置中激活旁路开关、以及在第二半周期期间在不同于第一配置的第二配置中激活旁路开关，以便将输入电力提供在输出端的装置。

在一些实施例中，该系统还包括用于在第一配置中激活旁路开关的第一半导体可控整流器的装置，其中，旁路开关的第二半导体可控整流器在第一配置中是未激活的。该系统还可包括用于在第二配置中激活第二半导体可控整流器的装置，其中，第一半导体可控整流器在第二配置中是未激活的。

这些方面和实施例中的至少一些是由根据独立权利要求1和任何其他独立权利要求的方法和系统实现的。进一步的细节可在其余的从属权利要求中找到。

下面详细讨论这些和其它的方面和实施例。前述的信息和下面的详细描述包括各个方面和实施例的说明性实例，并提供用于理解所要求保护的方面和实施例的性质和特征的纵览或框架。附图提供了各个方面和实施例的图解和进一步的理解，并且被并入本说明书中并构成本说明书的一部分。附图、连同本说明书的其余部分用于描述和解释所要求保护的方面和实施例。

附图说明

附图并非旨在按比例绘制。在附图中，在各幅图中示出的每一个相同或几乎相同的部件由相似的附图标号表示。为清楚起见，不是每一个部件都可标记在每一幅图中。在附图中：

图1是描绘根据一个实施例的不间断电源的功能框图；

图2是描绘根据一个实施例的不间断电源的功能框图；

图3是描绘根据一个实施例的不间断电源的功能框图；

图4是描绘根据一个实施例的不间断电源的输入电压波形的曲线图；

图5是描绘根据一个实施例的不间断电源的功能框图；

图6是描绘根据一个实施例的不间断电源的输出电压的曲线图；

图7是描绘根据一个实施例的不间断电源的输入电流、输出电流、和输出电压的曲线图；

图8是描绘根据一个实施例的不间断电源的输入电压和输出电压的曲线图；及

图9是描绘根据一个实施例的使用不间断电源进行电力分配的方法的流程图。

详细描述

本文描述的系统和方法并不将其应用局限于本说明书提出的或附图所示的组件的结构细节和布置细节。本发明能够有其它的实施例并且能以各种方式进行实施或执行。此外，本文所用的措辞和术语是用于描述的目的，不应该被认为是限制性的。本文中使用的“包括”、“包含”、“具有”、“含有”、“涉及”及其各种变型用来包括随后列出的项目及其等价物以及其它项目，以及完全由其后列出的项目组成的替代实施例。

各个方面和实施例都涉及不间断电源。在一个实施例中，不间断电源(ups)可包括逆变器、控制器和旁路开关。在旁路操作模式中，控制器操作旁路开关来通过旁路开关将来自输入电源的电力提供在不间断电源的输出端。该控制器还可以在在线操作期间操作逆变器来调节逆变器的输出电压，并且当旁路操作中断时将来自逆变器的输出电压提供在ups的输出端。该控制器还可以在旁路和其他操作模式中操作逆变器来提供功率因数校正、谐波电流失真控制、以及有功功率等来对备用电源进行充电。

图1是描绘了不间断电源(ups)100的功能框图。不间断电源100包括：诸如电路断路器/滤波器105的电力转换电路、整流器110、控制开关115、控制器120、备用电源125、逆变器130，诸如隔离变压器135的变压器、以及旁路开关140。不间断电源100还包括至少一个输入端145和输出端150。输入端145将交流电源155与不间断电源100耦合在一起，并且输出端150将不间断电源100与负载耦合在一起。

在一个实施例中，电路断路器/滤波器105通过输入端145接收来自交流电源155的电力，对此输入的交流电力进行滤波，并将该经滤波的交流电力提供到整流器110。整流器110对经滤波的交流电力进行整流，并将经整流的电力提供到控制开关115。控制开关115接收来自整流器110的经整流的电力，并接收来自备用电源125(诸如电池或燃料电池)的直流电力。在控制器120的控制下，控制开关115将来自整流器115的电力提供到逆变器130。例如，当控制器120确定整流器110的输出电力在容差范围内时，控制器120改变控制开关115的状态来将整流器115与逆变器130耦合在一起。在一个实施例中，例如，在停电或欠压条件期间，控制器120确定整流器110的输出电力在容差范围之外。在这个例子中，控制器120操作控制开关115来直接地或通过中间组件如整流器110把来自备用电源125的直流电力提供到逆变器130。在交流电源155故障期间，不间断电源100还通过备用电源125将电力提供到输出端150以用于负载。

逆变器130接收来自整流器110或备用电源125的直流电力输出、将直流电力转换成交流电力、并调节交流电力。在其中不间断电源100包括隔离变压器135的一个实施例中，逆变器130将经调节的交流电力提供到隔离变压器135。隔离变压器135增大或减小从逆变器130输出的交流电力的电压，并在不间断电源100和负载之间提供隔离。

在一个实施例中，在旁路操作模式中，旁路开关140将交流电源155或输入端145与输出端150耦合在一起，并绕开不间断电源100的至少一些组件(例如，整流器110)来将电力提供到输出端150。例如，当来自交流电源155的输入电力在容差范围内时，或当整流器110或不间断电源100的其他组件发生故障时，控制器120控制旁路开关140在旁路模式中操作。

在一个实施例中，不间断电源100可以是双电源系统的一部分，如图2中所示，其中交流电源155(例如，通过第一干线)能够经由输入端145向整流器110提供输入电力，并且第二交流电源205(例如，通过第二干线)能够通过旁路开关140向输出端150提供旁路电力。例如，控制器120操作旁路开关140来将输入端210与输出端150耦合在一起，以将来自第二交流电源205的电力提供在输出端105，以便例如向负载供电。在一个实施例中，交流电源155是公用电源，并且第二交流电源205是备用发电机或其他的非公用备用电源。在这个例子中，一旦交流电源155发生故障时，不间断电源100就通过备用电源125向输出端150提供电力，而第二交流电源205被置于在线(例如，被开启)。当第二交流电源205在容差范围内操作时，不间断电源100在旁路操作模式中操作，以便将来自第二交流电源205的电力提供在输出端150。

在一些实施例中，输入端145和输入端210都与交流电源155耦合在一起，或与第二交流电源205耦合在一起，例如，用分开的电路断路器或熔断器。如果在输入端145失去电力，则输入端210可在旁路操作中向输出端150提供电力。在一个实施例中，在各种操作模式(包括，例如旁路操作)期间，控制器120、备用电源125、或其它的ups100组件通过整流器110接收电力。

图3是描绘了不间断电源(ups)100的功能框图。在一个实施例中，旁路开关140包括被布置在如图3中所示的反并联配置中的半导体可控整流器(scr)305a和305b。在旁路操作模式中，控制器120选择性地激活半导体可控整流器305a和305b来激活旁路开关140，以便将来自输入端145的电力提供在输出端150。在输入电压波形的正半周期期间，控制器120激活(例如，选通)半导体可控整流器305a，并且半导体可控整流器305b处于关断状态。在输入电压波形的负半周期期间，控制器120激活scr305b，并且scr305a恢复到关断状态。在这个例子中，两个半导体可控整流器305在输入电压波形的一个完整周期期间处于交替的状态。

在一个实施例中，控制这两个scr305在整个输入电压波形周期期间处于交替的状态，这消除或大大降低了一旦旁路模式发生故障时从逆变器130进入干线的反向馈电，这可以在常规的系统中发生。

在一个实施例中，在不间断电源100的旁路操作期间，控制器120操作与输入电力干线并联的逆变器130。由于逆变器130在旁路操作期间是激活的，一旦缺失旁路电力时，逆变器130能够更快速地在输出端150提供输出电力，并且能够在ups输入端提供接近1的功率因数校正(pfc)和谐波失真校正。由于在旁路操作期间由逆变器130提供pfc，ups的电流和电压输入实质上是同相的，并且因为它们是同相的，所以控制器120能够决定在输入电压周期的哪个部分期间哪个scr(305a或305b)将激活。在一个实施例中，控制器120能够激活逆变器130来在旁路模式中断的4.0ms内将在额定输出电压值的+/-1％范围内的输出电压提供在输出端150，并在旁路模式中断的0.2ms内将在额定输出电压值的+/-30％范围内的输出电压提供在输出端150。

图4描绘了来自电源155的典型的输入电压信号400。图4的波形包括两个周期405，每一个周期具有一个正半周期410和一个负半周期415。在一个实施例中，控制器120在周期405期间控制旁路开关140在两种不同的配置中是激活的。例如，控制器120在正半周期410期间激活半导体可控整流器305a，并且半导体可控整流器305b在正半周期410期间是关断的。继续这个例子，控制器120在负半周期415期间激活半导体可控整流器305b，并且半导体可控整流器305a恢复到关断状态。在此示例中，旁路开关140在周期405期间有两种激活的配置，并且对于每半个周期而言，scr305a和scr305b处于交替的状态(例如，一个scr305是开启的，另一个是关断的)。

图5是描绘根据一个实施例对逆变器130和旁路开关140的控制的功能框图，其中可包括电容器545来对提供给负载310的逆变器输出进行滤波。在旁路操作模式中，控制器120操作逆变器130来提供有功功率控制。在一个实施例中，在旁路操作期间，控制器120操作与输入干线并联的逆变器130，且相对于在在线或备用操作模式下的逆变器阻抗，逆变器130具有增加的阻抗。控制器120还控制逆变器130来提供对在逆变器130和整流器110之间的直流母线电压的有功功率控制，以便调节对备用电源125的充电，并向不间断电源100的组件提供操作功率。在一些实施例中，控制器120操作逆变器130来提供无功功率控制和功率因数校正。控制器120还操作逆变器130来降低或消除谐波电流失真。

在一个实施例中，参考电压发生器505接收作为锁相环517的输出的相角数据400以及有功功率调节器521的输出(例如，维持逆变器直流母线电压523的控制信号)和无功功率补偿器525的输出(例如，去除来自输入电流529的超前或滞后无功功率的控制信号)。根据这些接收到的输入，参考电压发生器505产生参考交流电压vref，并将该信号提供到减法函数533，减法函数533将交流vref与感测到的输出电压507进行比较，并提供差分输出信号到输出电压调节器509。加法函数535将输出电压调节器509的输出控制信号与谐波电流补偿器527的输出(例如，去除来自感测到的输入电流529的失真的控制信号)相加来产生参考电流信号iref。参考电流信号iref与感测到的输出电流513之间的差值由比较器537产生，并被提供作为电流调节器511的输入。基于由比较器537产生的差值，电流调节器511将经调节的电流控制信号作为输出提供给脉冲宽度调制器(pwm)515。pwm515接收来自电流调节器511的电流控制信号作为输入，并产生控制信号来控制逆变器130的操作，例如，通过朝向参考电流值iref驱动逆变器的输出电流。在一个实施例中，从脉冲宽度调制器515输出的pwm控制信号被提供到绝缘栅双极晶体管以便控制逆变器130的操作。

在一个实施例中，在旁路操作模式下，控制器120控制逆变器130来在输入端145提供接近1(例如，大于0.98)的功率因数校正，并且输入电压519和输入电流529实质上同相。锁相环517接收感测到的输入旁路电压519(例如，干线电压)作为输入，并输出电压信号400，电压信号400指示了输入旁路电压信号519的相位角。控制器120的门控电路可使用电压信号400来控制半导体可控整流器305a和305b。在正半周期410中，门控电路触发scr305a，但不触发scr305b。在负半周期415中，门控电路触发scr305b，但不触发scr305a。ups100可包括用于scr305a和scr305b的单独的门控电路，以进行独立的控制。scr305a和scr305b的控制信号不必在总时间的精确的50％内是激活的，它们也不一定精确地遵循电压波形的过零点时刻。在一个实施例中，scr305a和scr305b的控制信号的开启和关断时刻可以在超前或滞后的方向不同于输入电压波形的过零点时刻，并且每个信号的激活时间段可以在整个周期时间的50％以上或以下。

控制器120还可包括用于逆变器直流母线523的有功功率控制的有功功率调节器521、用于消除功率因数校正的90°超前/滞后电流和电压相位差的无功功率补偿器525、以及用于去除来自ups100的输入电流的谐波失真的谐波电流补偿器527。在一个实施例中，比较器541确定逆变器直流母线电压523与从直流参考电压发生器543接收的作为输入的直流参考电压vref之间的差值。比较器541将该差值作为输出提供到有功功率调节器521。基于从比较器541接收的差分信号，有功功率调节器调整或调节直流参考电压的幅度或相位，并将带有该信息的控制信号提供到参考电压发生器505。基于来自有功功率调节器521、无功功率补偿器525、和电压信号400(例如，电压信号519的锁相环517输出)的电压或相位角信息，参考电压发生器505产生交流vref。在例如旁路操作期间，包括有功功率调节器521和无功功率补偿器525的控制回路调整交流vref的电压的幅度或相位。包括谐波电流补偿器527的控制回路与输出电压调节器509相结合，以产生参考电流值iref来控制逆变器130的电流(例如，输出电流513)。包括谐波电流补偿器527的控制回路接收感测到的输入电流529和锁相输入电压信号400，以去除来自输入电流529的谐波失真。在一个实施例中，用户可以例如通过选择性地控制开关539来禁用谐波电流补偿器。

在一个实施例中，有功功率调节器521是控制回路的一部分，该部分控制回路将在逆变器直流母线523处的电压保持在所需的范围内。例如，在旁路操作期间，整流器110可能会断电，并且逆变器130可在反向模式下作为整流器操作来向控制器120、与直流母线523耦合的其他负载供电、或对备用电源125进行充电。参考电压直流vref与逆变器直流母线523的取样的直流电压之间的差值被提供到有功功率调节器521，且被参考电压发生器505用来确定直流vref。然后，控制器120可使用pwm控制信号操作逆变器130，以驱动逆变器直流母线523的直流电压朝向直流参考电压，并将它保持在容差范围内。在一个实施例中，有功功率调节器521是电压控制回路的一部分，在旁路操作期间，该部分电压控制回路操作逆变器130(带有来自逆变器130的增加的输出阻抗)作为电源，以利于在输出端150的控制。在旁路模式发生故障的情况下，控制器120操作逆变器130来降低其输出阻抗并在输出端150提供电压。在一个实施例中，在旁路操作模式中，通过来自整流器电源输入端531的电力，整流器110供应备用电源125、控制器120、或其他组件的电力需求的至少一部分。

在一个实施例中，控制器120包括用于不间断电源100的无功功率控制的无功功率补偿器525。逆变器130在旁路操作期间与旁路电源输入端503并行操作，所以电流沿着逆变器130和电源输入端503之间的路径流动，这取决于旁路电压519与逆变器输出电压507之间的差以及逆变器130的阻抗。在这个例子中，控制器120相对于其中逆变器130不与电源并行操作的操作模式(例如，在线模式、双变换模式或备用模式)增加逆变器130的输出阻抗。参考电压发生器505基于逆变器的输出阻抗调整逆变器参考电压交流vref的幅度或相位角，以生成用于有功和无功功率控制的参考逆变器控制电流iref。

在一个实施例中，为了提供功率因数校正，包括无功功率补偿器525的控制回路取用pll输出信号，添加π/2，并使用该信号作为查找表的输入，查找表返回输入角度的正弦。该表的输出对应于该角度的余弦，并乘以所感测到的输入电流529。此乘积通过低通滤波器，并且低通滤波器的输出是一个值，该值具有与无功功率的量成正比的幅度，并具有根据无功功率超前或滞后而为正或负的符号或极性。该值乘以参考信号来产生参考电流iref的值，该参考信号是在输入端145的电压的相位角ωt的余弦，参考电流iref的值补偿了输入电流529的虚部。感测到的输入电流529可直接在旁路电源输入端503处被例如电流变换器测量，或者可以从负载电流和逆变器的输入电流之间的差中导出。

在一个实施例中，谐波电流补偿器527控制逆变器130来补偿由负载310吸取的谐波电流。此控制回路消除了谐波的所有相位角的谐波失真。在一个实施例中，谐波电流补偿器527包括用于从3次至13次谐波的所有非偶数谐波(例如，h3，h5等等)的控制回路。例如，为了补偿3次谐波失真，相位ωt乘以三，并且使用正弦参考表生成3ωt的正弦和余弦。这些信号乘以所感测到的输入电流529，并通过低通滤波器。将得到的值乘以正弦或余弦来产生参考电流信号iref。这个例子能够扩展到其他谐波。例如，下面给出输入电流529和输出电流513的非偶数谐波h3至h13的谐波电流失真水平的表，其中符合iec62040-3附录e标准的不间断电源100向非线性负载提供电力。如表中所示，控制器120将在不间断电源100的输出端(例如，在负载侧、输出电流513或输出端150处)的总谐波电流失真(thdi)从105％开始降低并将在不间断电源100的输入端(例如，在输入电流529处)的总谐波电流失真(thdi)从6％开始降低。

图7中示出了在旁路模式操作期间，具有非线性负载的不间断电源100的输入电流(例如，在输入端145处)、输出电流(例如，在输出端150处)、和输出电压(例如，在输出端150处)，其使用了谐波失真补偿(例如，如在上表中所示)和功率因数校正(例如，从在输出端的0.7至在输入端的大于0.9)，其中上面的曲线描绘了输入电流和输出电压，下面的曲线描绘了输出电流。

在一个实施例中，控制器120操作逆变器130以在旁路操作期间补偿无功功率和谐波。不间断电源的输入电流和电压实质上是彼此同相的，并且控制器120可以识别出在输入电压信号400的已识别的半周期期间待激活的半导体可控整流器(scr)305。通过控制半导体可控整流器305的选通信号，一个scr305在一个半周期期间被触发，这防止了在旁路操作期间在输入端145处发生低阻抗电源故障(例如，短路)的情况下，逆变器130将电流反馈到干线中。由于scr305的选择性激活防止了逆变器130反馈电流，因此控制器120可以关断旁路开关140。在这个例子中，逆变器130持续操作，并能在输出端150提供输出电压。

在一个实施例中，不间断电源100满足国际电工委员会的标准，如用于不间断电源系统的国际标准iec62040-3。例如，当在旁路操作期间经历干线电压故障(例如，高阻抗或低阻抗/短路故障)时，不间断电源100的输出电压性能满足iec62040-3分类1标准，其中在旁路操作期间当电源输入电压503发生故障时，在输出端150具有不超过30％的电压中断，或满足iec62040-3分类2标准，其中在旁路操作期间当电源输入电压503发生故障时，在输出端150的电压受到100％的中断最多1ms。在旁路操作期间，不间断电源100的输出电压的性能也能满足iec62040-3分类3标准，其中100％的中断最多10ms。

在一个实施例中，参考图6，在过渡到备用操作模式期间，在旁路模式发生故障后约0.1ms，在输出端150的电压从额定输出电压下降30％或更少。约0.2ms至0.3ms后，在接下来的约3ms，该电压降减少到约25％，并在旁路模式发生故障后约4ms返回到额定值的约+/-1％内。在一个实施例中，3ms是电压检测器检测在输出端150的电压的响应时间。在该说明性实施例中，当发生旁路模式故障时，控制器120操作逆变器130来在输出端150处提供电压，但这是在与旁路模式故障相关联的在输出端150处的电压下降被检测到之前。

当电源发生故障时在输出端150的电压在图8中示出，其中上面的曲线描绘了当旁路模式发生故障时来自被中断的从交流电源155的输入端145处的电压，并且其中，下面的曲线描绘了在旁路模式发生故障前后在输出端150的电压。在干线、旁路电源输入端503或输入端145的短路引起输入电压下降到零，如图8在105ms标记处所示。在一个实施例中，在旁路模式发生故障之前，逆变器130是激活的并在旁路模式期间与电源线并行操作。在旁路模式发生故障后，不间断电源100在在线或其他的非旁路模式操作，并且逆变器130在输出端150提供电压。在图8的例子中，在旁路模式发生故障后的3ms与4ms之间(例如，在108ms和109ms的标记之间)，在输出端150的电压实质上恢复到额定值。

图9是描绘了使用具有输入端、输出端、逆变器和旁路开关的不间断电源(ups)分配电力的方法900的流程图，该不间断电源(ups)例如不间断电源100。在一个实施例中，方法900包括在旁路模式下操作ups的动作(act905)，其中在ups输出端的电力是通过旁路开关从输入电源提供的。ups可包括如整流器的电力变换电路、备用电源和其他组件，并且在旁路模式中操作ups(act905)包括将来自输入端的电力提供在输出端，其中电力可绕过整流器、备用电源和其它的ups组件，整流器、备用电源和其它的ups组件可至少部分地断电。输入电源可包括通过至少一个ups输入端与旁路开关耦合的公用交流电源或备用交流干线电源。当ups在旁路模式中操作时(act905)，旁路开关可以是多种激活配置(例如，接通)中的至少一种，并在其他模式下处于未激活配置或关断配置中。

在一个实施例中，方法900包括控制旁路开关在第一配置中操作的动作(act910)，第一配置通过旁路开关将来自于输入电源的电力提供在输出端。方法900还可以包括控制旁路开关在第二配置中操作的动作(act915)，以便通过旁路开关将电力提供在输出端。在第一配置中的操作(act910)和第二配置中(act915)的操作期间，旁路开关处于激活状态，并且ups在旁路模式中操作(act905)，以便将电力提供在输出端。在一个实施例中，当在第一配置和第二配置中操作时，旁路开关处于不同的激活状态。旁路开关可以在在线、双变换、备用或其他操作模式中被禁用，其中旁路开关处于关断或未激活状态。在一个实施例中，旁路开关被控制在第一配置中(act910)和第二配置中(act915)的时间段是相互排斥的。

旁路开关可包括在反并联配置中的第一和第二半导体可控整流器(scr)。在一些实施例中，控制旁路开关在第一配置中操作(act910)包括激活(例如，开启)两个半导体可控整流器中的第一个(act920)，并且第二个scr处于未激活状态或关断状态。控制旁路开关在第二配置中操作(act915)包括激活两个半导体可控整流器中的第二个(act925)，并且第一个scr处于未激活状态或关断状态。在一个实施例中，旁路开关在ups的输入电压的波形的相反的半周期期间处于第一配置和第二配置中。

在一个实施例中，方法900包括控制ups的逆变器的动作(act930)。例如，控制逆变器(act930)可包括控制逆变器来对ups的备用电源充电，其中逆变器作为pfc整流器操作来在ups输入端提供功率因数校正，并且将直流母线电压保持在容差范围内来向如控制器的ups组件提供直流电力并对备用电源充电。在一个实施例中，逆变器被控制(act930)，以补偿ups输入电流的谐波失真。

控制ups的逆变器(act930)也可包括在ups的旁路操作期间操作与输入电源并联的逆变器，以便当旁路模式发生故障时在ups的输出端提供电压。在这个例子中，在旁路模式操作停止的0.2ms内，逆变器在ups输出端提供从额定电压水平下降小于30％的连续电压。该逆变器也被控制(act930)来在旁路模式操作停止后大约3.5到4.5ms内在输出端提供在额定输出电压的1％范围内的电压。

在一个实施例中，在电压检测器检测到当由于例如短路或其它故障条件造成旁路操作停止时所发生的ups输出电压下降之前，逆变器电压可以被提供在输出端。例如，在3ms、3.5ms或更多的延迟后，电压检测器与ups控制器一起识别在旁路模式故障中的ups输出电压下降。控制逆变器(act930)可包括在小于旁路模式操作停止后的2.5ms时将逆变器电压提供在输出端，其中逆变器被控制(act930)以便在旁路模式发生故障时在ups控制器检测到故障前将电压施加到输出端。在一些实施例中，逆变器是控制器(act930)，并且要么第一scr被激活(act920)要么第二对scr被激活(act930)。

现在已经描述了一些说明性实施例，但很明显前述的内容是说明性的，而不是限制性的，并且已经通过示例的方式提供。特别地，虽然这里介绍的许多例子涉及方法动作或系统元件的特定组合，但是应当理解的是，那些动作和那些元素可以其他的方式进行组合来达到同样的目的。只在一个实施例中讨论的动作、元件和特征不意味着从其它实施例中的类似的角色被排除。

需要注意的是，在图1至图9中所列举的项目被显示为单独的元件。然而，在本文所描述的系统和方法的实际实施中，它们可以是其他的电子设备如数字计算机的不可分割的组成部分。因此，上述动作可至少部分地在软件中实现，该软件可嵌入在包含程序存储介质的制造物品中。该程序存储介质包括在载波、计算机硬盘(磁盘或光盘(例如cd或dvd或两者都有))、非易失性存储器、磁带、系统存储器以及计算机硬盘驱动器中的一个或多个中包含的非暂时的数据信号和其他数据信号。

由上可知，可以理解，本文所描述的用于对由不间断电源所提供的电力进行分配的系统和方法提供了一种将电力分配到ups输出端的优良且高效的方式，在ups输出端该电力可以被施加到负载。该系统和方法可以在ups旁路条件下操作，这提高了效率并降低了成本。

对前后、左右、顶部和底部、上下等的引用意在方便描述，而不是将本系统和方法或其组成部分限制至任何位置或空间取向。

对本文的系统和方法的实施例、元件或动作的单数引用也可囊括包含多个这些要素的实施例，并且对任何实施例、元件或动作的任何复数引用也可囊括仅包含单个要素的实施例。以单数或复数形式的引用并非旨在将本公开的系统或方法、它们的组成部分、动作、或元件限制到单个或多个配置。基于任何信息、动作或元件的对任何动作或元件的引用可包括其中动作或元件至少部分地基于任何信息、动作或元件的一些实施例。

本文所公开的任何实施例可与任何其他实施例结合，并且对于“实施例”、“一些实施例”、“可替代的实施例”、“各个实施例”、“一个实施例”等的引用不一定是互相排斥的，并且意在表示结合该实施例描述的特定特征、结构或特性可被包括在至少一个实施例中。如本文所用的这些术语不一定都指相同的实施例。任何实施例可以与本文所公开的方面和实施例一致的方式与任何其他实施例结合。

对“或”的引用可被理解为包容性的，以便使用“或”描述的任何术语可以表示单个的、多于一个的、以及所有的描述项目中的任何一种。除非如此列举，否则中间的实施例、动作、或元素不是必要的。例如，使用词语“或”的在本文中以可替代的方式提出的对于问题的任何解决方案、或任何元件或动作既不是模棱两可的，也不是间接的，仅仅是因为它可以呈现在替代方案中。任何这样的替代实施例、解决方案、元件、或动作可直接和明确地导出作为独立于任何其他替代的解决方案、元件、或动作的至少一个实施例。

在附图、具体实施例或任一权利要求中提到的技术特征后都跟有参考标号，引入这些参考标号的唯一目的是提高附图、具体实施例和权利要求书的可理解性。因此，这些参考标号的有无对任何权利要求要素的范围不起任何限制作用。

本领域技术人员将认识到本文所述的系统和方法可以在不脱离其特性的前提下采用其它具体形式来体现。例如，不间断电源可以是单相或三相不间断电源。此外，在不间断电源组件之间的耦合包括直接耦合和间接耦合，其中可存在中间元件。控制器120可以包括硬件、软件和固件的组合，以及专用集成电路、可编程逻辑器件和处理器。输入电力可以由交流电源、或任何第二或备用电源、以及它们的组合来提供。所描述的具有来自任何这些来源的输入电力的实施例可包括其变型，其中电力至少部分地从这些来源中的另一个进行提供。不间断电源的旁路模式可以被称为经济模式、绿色模式、或eco模式，因为通过旁路开关将来自交流电源的输入电力提供在输出端绕开了整流器，并提高了电力效率。逆变器可以具有不同的拓扑结构，并且可以包括两级和三级逆变器和其他的拓扑结构或包括四级拓扑结构的多级拓扑结构。此外，旁路模式故障包括低阻抗和高阻抗故障。前述的实施例是说明性的而不是对所描述的系统和方法的限制。因此，本文所描述的系统和方法的范围是由所附的权利要求书指示，而不是由前面的说明书指示，并且在此包括落入权利要求书的等同含义和范围内的所有改变。