用于ups系统的lps体系结构的制作方法
【专利说明】用于UPS系统的LPS体系结构
[0001]发明背景1.发明领域
[0002]本文描述的至少一些实施例大体上涉及不间断电源(UPS)内的逻辑电源(LPS)系统。
[0003]2.相关技术讨论
[0004]逻辑电源(LPS)系统通常对不间断电源(UPS)的不同子系统(例如，数字信号处理器(DSP)、微控制器、控制和通信系统、门驱动器等)提供所要求的偏置功率。
【发明内容】
[0005]本发明的至少一方面涉及一种不间断电源(UPS)系统，所述UPS包括:变压器，所述变压器包括:被配置成耦合到DC电源的第一初级绕组，被配置成耦合到AC电源的第二初级绕组，以及至少一个次级绕组；耦合到所述第一初级绕组和所述第二初级绕组的控制逻辑；以及耦合到所述至少一个次级绕组的至少一个输出线路，其中所述控制逻辑被配置成在第一操作模式下启用所述第一初级绕组以基于从所述DC电源接收的电力在所述至少一个输出线路处生成第一输出电压，并且停用所述第二初级绕组，并且其中所述控制逻辑被配置成在第二操作模式下启用所述第二初级绕组以基于从所述AC电源接收的电力在所述至少一个输出线路处生成第二输出电压，并且停用所述第一初级绕组。
[0006]根据一个实施例，所述UPS系统进一步包括:耦合到所述第一初级绕组的DC-DC控制器；以及耦合到所述第二初级绕组的AC-DC控制器；其中，在所述第一操作模式下，所述DC-DC控制器被配置成选择性地控制从所述DC电源通过所述第一初级绕组的电流以在所述至少一个次级绕组中感应出第一电流，在所述至少一个次级绕组中的所述第一电流在所述至少一个输出线路上生成所述第一输出电压，并且其中，在所述第二操作模式下，所述AC-DC控制器被配置成选择性地控制从所述AC电源通过所述第二初级绕组的电流以在所述至少一个次级绕组中感应出第二电流，在所述至少一个次级绕组中的所述第二电流在所述至少一个输出线路上生成所述第二输出电压。
[0007]根据另一个实施例，所述DC-DC控制器包括耦合到所述第一初级绕组的开关，并且所述开关被配置成选择性地控制从所述DC电源通过所述第一初级绕组的电流。在一个实施例中，所述AC-DC控制器包括耦合到所述第二初级绕组的开关，并且所述开关被配置成选择性地控制从所述AC电源通过所述第二初级绕组的电流。
[0008]根据一个实施例，所述变压器的至少一个次级绕组具有与所述第一初级绕组和所述第二初级绕组的极性相反的极性。在另一个实施例中，所述DC-DC控制器经由反馈线路耦合到所述至少一个输出线路，并且其中所述DC-DC控制器被进一步配置成基于在所述至少一个输出线路上的所述第一输出电压而选择性地控制从所述DC电源通过所述第一初级绕组的电流。在一个实施例中，所述AC-DC控制器经由反馈线路耦合到所述至少一个输出线路，并且其中所述AC-DC控制器进一步被配置成基于在所述至少一个输出线路上的所述第二输出电压而选择性地控制从所述AC电源通过所述第二初级绕组的电流。
[0009]根据一个实施例，所述UPS系统进一步包括被配置成耦合在所述DC电源和所述第一初级绕组之间并且耦合到所述控制逻辑的总线，其中所述控制逻辑进一步被配置成监控通过所述DC电源提供的在所述总线上的DC电压，并且响应于确定所述总线上的DC电压至少处于阈值电平，而驱动所述UPS系统进入所述第一操作模式中。在一个实施例中，响应于确定所述总线上的DC电压不是至少处于阈值电平，所述控制逻辑被进一步配置成驱动所述UPS系统进入所述第二操作模式中。
[0010]根据一个实施例，在所述第二操作模式中，所述AC-DC控制器被进一步配置成监控由所述AC电源提供的AC电力，并且响应于确定所述AC电力为可接受的，而选择性地控制从所述AC电源通过所述第二初级绕组的电流。
[0011]根据另一个实施例，所述UPS系统进一步包括被配置成将所述总线选择性地耦合到所述DC电源的开关和耦合到所述至少一个输出线路、所述开关和所述总线的选择逻辑模块，其中响应于在所述第二操作模式下接收所述至少一个输出线路上的所述第二输出电压，所述选择逻辑模块被配置成操作所述开关以将所述总线耦合到所述DC电源。在一个实施例中，所述UPS系统进一步包括耦合到所述选择逻辑模块的按钮，其中响应于用户按下所述按钮，所述选择逻辑模块被配置成操作所述开关以将所述总线耦合到所述DC电源。
[0012]根据一个实施例，所述DC-DC控制器与所述AC-DC控制器电绝缘。在另一个实施例中，所述AC电源为耦合到不间断电源(UPS)的AC干线电源，并且其中所述DC电源为所述UPS中的电池和电池充电器中的至少一个。
[0013]本发明的另一方面涉及一种用于通过包括变压器的UPS系统提供DC电力的方法，所述变压器包括被配置成耦合到DC电源的第一初级绕组、被配置成耦合到AC电源的第二初级绕组、和耦合到输出线路的至少一个次级绕组，所述方法包括:通过耦合到所述DC电源的控制逻辑监控由所述DC电源提供给所述第一初级绕组的电压；响应于监控，比较由所述DC电源提供的电压与参考电压；响应于比较，确定由所述DC电源提供的电压的电平是否至少等于所述参考电压；响应于确定由所述DC电源提供的电压的电平至少等于所述参考电压，将信号传输至耦合到所述第一初级绕组的第一控制器以启用所述第一控制器，并且将信号传输至耦合到所述第二初级绕组的第二控制器以停用所述第二控制器；以及响应于启用所述第一控制器，操作所述第一控制器以控制从所述DC电源通过所述第一初级绕组的电流，以便在所述至少一个次级绕组中感应出第一电流，在所述至少一个次级绕组中的所述第一电流在所述输出线路上生成第一输出电压。
[0014]根据一个实施例，所述方法进一步包括:响应于确定由所述DC电源提供的电压的电平不是至少等于所述参考电压，将信号传输至耦合到所述第一初级绕组的所述第一控制器以停用所述第一控制器，并且将信号传输至耦合到所述第二初级绕组的所述第二控制器以启用所述第二控制器；响应于启用所述第二控制器，通过所述第二控制器监控由所述AC电源提供的AC电力；响应于监控，确定由所述AC电源提供的AC电力是否为可接受的；以及响应于确定由所述AC电源提供的AC电力为可接受的，操作所述第二控制器以控制从AC电源通过所述第二初级绕组的电流，以便在所述至少一个次级绕组中感应出第二电流，在所述至少一个次级绕组中的所述第二电流在所述输出线路上生成第二输出电压。在一个实施例中，所述方法进一步包括延时传输至所述第二控制器以启用所述第二控制器的信号。
[0015]根据一个实施例，所述UPS系统进一步包括被配置成将所述第一初级绕组选择性地耦合到所述DC电源的开关，并且所述方法进一步包括:响应于从所述输出线路接收所述第二输出电压，闭合所述开关以将所述第一初级绕组耦合到所述DC电源。在另一个实施例中，所述方法进一步包括:通过所述第二控制器监控由所述AC电源提供的AC电力；响应于监控，确定由所述AC电源提供的AC电力是否为可接受的；以及响应于确定由所述AC电源提供的AC电力为可接受的，操作所述第二控制器以控制从所述AC电源通过所述第二初级绕组的电流，以便在所述至少一个次级绕组中感应出第二电流，在所述至少一个次级绕组中的所述第二电流在所述输出线路上生成第二输出电压。
[0016]本发明的至少一方面涉及一种不间断电源(UPS)，所述UPS包括:被配置成耦合到AC干线电源的输入端；耦合到所述输入端的变换器；通过DC总线耦合到所述变换器的逆变器；耦合到所述DC总线的DC电源；耦合到所述AC干线电源和所述DC电源的变压器；以及装置，其用于一次选择所述AC干线电源和所述DC电源中的一个以对所述变压器提供电力，并且用于基于从所述AC干线电源和所述DC电源中选择的一个接收的电力通过所述变压器来生成多个期望的DC电压。
【附图说明】
[0017]附图未必按比例绘制。在附图中，在各个图形中示出的每个相同或几乎相同的部件由相似的标号表示。为清楚起见，并未在每个附图中标出每个部件。图中:
[0018]图1示出根据本发明的方面的UPS和LPS系统；
[0019]图2示出根据本发明的方面的LPS系统；
[0020]图3为示出根据本发明的方面的用于操作LPS系统的冷启动过程的流程图；以及
[0021]图4为示出根据本发明的方面的用于操作LPS系统的AC唤醒过程的流程图。
【具体实施方式】
[0022]现将参考附图详述本发明的各种实施例和方面。应当理解，本发明的应用并不限于在下面的说明中阐述或者在附图中示出的构造和部件布置的细节。本发明能够采用其它实施例并且能够以各种方式实践或实施。另外，本文所使用的短语或术语用于说明的目的并且不应视为限制性的。“包括”、“包含”、或“具有”、“含有”、“涉及”以及它们的变型的使用旨在涵盖在其后列出的项目及其等价物以及另外的项目。
[0023]如上所述，LPS系统通常对不间断电源(UPS)的不同子系统(例如，DSP处理器、微控制器、控制和通信系统、门驱动器等)提供所要求的偏置功率。常见的LPS系统利用全容量变换器(包括变压器)以提供所需的LPS偏置功率。全容量变换器通常从UPS内的电池充电器或从耦合到AC(交流)干线的另一个全容量变换器(包括另一个变压器)接收DC (直流)电力。在UPS中使用两个全容量变换器成本高、效率低和/或极度复杂。
[0024]因此，本文所述的实施例提供相较于常规系统更高效、更小且成本更低的在UPS中基于单个变压器的系统和控制方案。
[0025]图1示出根据本文所述至少一个实施例的包括LPS系统102的UPS100。UPS 100包括输入线路104、输入中性线路106、功率因数校正(PFC)变换器108、电池充电器126、逆变器114、旁通线路118、输出线路116、中性输出线路117、和LPS系统102。LPS系统102包括控制逻辑140、整流器145、DC-DC控制器142、AC_DC控制器144、变压器146、和多个输出线路154。变压器146包括第一初级绕组148、第二初级绕组150和至少一个次级绕组152。
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