一种不间断电源的电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电子领域，并且更具体地，涉及一种不间断电源的电路。
【背景技术】
[0002]在线式不间断电源(Uninterruptible Power Supply，简称“UPS”)已广泛应用于各种供电场合，传统的UPS电路在当前器件水平上能做到的最高效率为95%，其中的开关器件的全部由硬开关控制，器件损耗较大，从而使得运营成本大大增加，造成资源浪费。因此，如何提高UPS效率使UPS电路亟需解决的重要问题。
【发明内容】
[0003]本申请提供一种不间断电源UPS的电路，以降低开关功率损耗，提高UPS转换效率。
[0004]第一方面，本申请提供一种不间断UPS的电路，该电路包括市电输入模块、功率因数校正PFC模块、逆变模块、充电器模块和电池组模块，其中，市电输入模块的输出端连接于PFC模块的输入端，用于向PFC模块输出初始交流电；PFC模块用于对初始交流电进行升压、整流，以输出直流电，PFC模块包括第一耦合电感、第一开关器件、第二开关器件、第三开关器件、第四开关器件和母线电容，该母线电容用于储存市电输入模块或电池组模块通过PFC模块送入的电能，并向逆变模块释放电能，该第一耦合电感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的输出端，第一开关器件的第一端与第三开关器件的第一端连接于母线电容的正极，第一开关器件的第二端、第二开关器件的第一端连接于第一线圈的第二端，第三开关器件的第二端、第四开关器件的第一端连接于第二线圈的第二端，第二开关器件的第二端与第四开关器件的第二端连接于母线电容的负极，第二开关器件与第四开关器件在初始交流电的正半周导通，第一开关器件与第三开关器件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，以使第一开关器件的电流与第三开关器件的电流的方向相反，或者，第二开关器件的电流与第四开关器件的电流的方向相反;逆变模块的输入端连接于PFC模块的输出端，用于将直流电转换为目标交流电；充电器模块的输入端连接于PFC模块的输出端，用于在市电输入模块供电时向电池组模块充电；电池组模块的输出端连接于PFC模块的输入端，用于在市电输入模块断电时供电。
[0005]通过第一耦合电感的第一线圈与第二线圈之间的反向耦合，产生方向相反的耦合电流，使得第一开关器件、第二开关器件构成的第一桥臂与第三开关器件、第四开关器件构成的第二桥臂交错180°工作，减少纹波电流，使输出电流的连续性更好，从而减少各开关器件的开关频率，降低功率损耗。
[0006]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所连接的开关器件的二极管，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。
[0007]因此，本发明实施例的UPS的电路，通过耦合电感产生反向耦合电流，实现各开关器件零电压开关，并且通过各桥臂间交错工作减少纹波电流，从而减少开关频率，降低开关器件的功率损耗，提高UPS转换功率，降低运营成本。结合第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，第一耦合电感还包括第三线圈，第三线圈与第二线圈反向耦合，第三线圈的第一端连接于市电输入模块的输出端，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所述第三线圈的第一端连接于所述市电输入模块的输出端，端，第六开关器件的第二端连接于母线电容的负极。
[0008]通过将充电器模块中的第五开关器件和第六开关器件接入第一耦合电感，使得由第五开关器件和第六开关器件构成的第三桥臂与第一桥臂、第二桥臂能够交错120°工作，从而进一步减少纹波电流，减少开关器件的开关频率，降低功率损耗。
[0009]进一步地，通过第一线圈或第二线圈在第三线圈产生的耦合电流，使电池组模块在充电接近饱和时，通过耦合电流的作用，使得电池组继续充电至饱和，避免第五开关器件和第六开关器件的频繁开关，以减少功率损耗。
[0010]结合第一方面的上述可能的实现方式，在第一方面的第二种可能的实现方式中，该电路还包括谐振模块，该谐振模块包括:谐振电感、谐振电容、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管和谐振开关器件，谐振电感的第一端和谐振电容的第一端连接于市电输入模块的输出端，第一二极管的正极连接于谐振电感的第二端，第一二极管的负极连接于谐振电容的第二端，谐振开关器件的第一端连接于谐振电感的第二端，谐振开关器件的第二端连接于母线电容的负极，以使电流在谐振开关器件导通状态经过谐振开关器件流入第二开关器件、第四开关器件或第六开关器件，在谐振开关器件断开状态经过第一二极管流入谐振电容，通过谐振电容放电使电流经过第一二极管、母线电容流入第二开关器件、第四开关器件或第六开关器件，第二二极管的正极连接于谐振电容的第二端，第二二极管的负极连接于母线电容的负极，第三二极管的负极、第四二极管的负极和第五二极管的负极连接于谐振电感的第一端，第三二极管的正极连接于第一线圈的第二端，第四二极管的正极连接于第二线圈的第二端，第五二极管的正极连接于第三线圈的第二端。
[0011]通过在电路中加入谐振模块，使得PFC模块中的开关器件实现零电压开关，以降低功率损耗。并且，通过第一耦合电感的各线圈间的反向耦合，使得各开关器件维持在零电压的时间更长，以避免控制电路的滞后带来的功率损耗。
[0012]结合第一方面的上述可能的实现方式，在第一方面的第三种可能的实现方式中，该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。
[0013]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。
[0014]结合第一方面的上述可能的实现方式，在第一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。
[0015]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。
[0016]第二方面，本申请提供一种不间断电源UPS的电路，该电路包括:市电输入模块、功率因数校正PFC模块、谐振模块、逆变模块、充电器模块和电池组模块，其中，市电输入模块的输出端连接于PFC模块的输入端，用于向PFC模块输出初始交流电;PFC模块用于对初始交流电进行升压、整流，以输出直流电，该PFC模块包括第一电感、第一开关器件、第二开关器件和母线电容，母线电容用于储存市电输入模块或电池组模块通过PFC模块送入的电能，并向逆变模块释放电能，该第一电感的第一端连接于市电输入模块的输出端，该第一开关器件的第一端连接于母线电容的正极，该第一开关器件的第二端与第二开关器件的第一端连接于市电输入模块的输出端，第二开关器件的第二端连接于母线电容的负极，第一开关器件在初始交流电的正半周导通，第二开关器件在初始交流电的负半周导通;谐振模块包括:谐振电感、谐振电容、第一二极管和谐振开关器件，谐振电感的第一端和谐振电容的第一端连接于第一电感的第二端，第一二极管的正极连接于谐振电感的第二端，第一二极管的负极连接于谐振电容的第二端，谐振开关器件的第一端连接于谐振电感的第二端，谐振开关器件的第二端连接于母线电容的负极，以使电流在谐振开关器件导通状态经过谐振开关器件流入第二开关器件，在谐振开关器件断开状态经过第一二极管流入谐振电容，通过谐振电容放电使电流经过第一二极管、母线电容流入第二开关器件;逆变模块的输入端连接于PFC模块的输出端，用于将直流电转换为目标交流电；充电器模块的输入端连接于PFC模块的输出端，用于在市电输入模块供电时向电池组模块充电；电池组模块的输出端连接于PFC模块的输入端，用于在市电输入模块断电时供电。
[0017]通过在电路中加入谐振模块，使得PFC模块中的开关器件实现零电压开关，以降低功率损耗。并且，通过第一耦合电感的各线圈间的反向耦合，使得各开关器件维持在零电压的时间更长，以避免控制电路的滞后带来的功率损耗。
[0018]因此，本申请通过在PFC模块并联谐振模块，使得PFC模块在开关器件实现零电压开关，减低开关器件的功率损耗，从而提高UPS转换效率，减低运营成本。
[0019]进一步地，谐振模块还包括第二二极管，第二二极管的正极连接于谐振电容的第二端，第二二极管的负极连接于母线电容的正极。因此，可以保证谐振电容的压降在充电至母线电容两端压降相同时，停止充电，减小谐振电容那个的容值，避免不必要的成本增加。
[0020]结合第二方面，在第二方面的第一种可能实现的方式中，第一电感包括第一耦合电感，PFC模块还第三开关器件和第四开关器件，其中，第一耦合电感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的输出端，第一开关器件的第一端与第三开关器件的第一端连接于母线电容的正极，第一开关器件的第二端与第二开关器件的第一端连接于第一线圈的第二端，第三开关器件的第二端和第四开关器件的第一端连接于第二线圈的第二端，第二开关器件的第二端和第四开关器件的第二端连接于母线电容的负极，第四开关器件在初始交流电的正半周导通，第三开关器件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，以使第一开关器件的电流与第三开关器件的电流的方向相反，或者，第二开关器件的电流与第四开关器件的电流的方向相反;谐振模块还包括第三二极管和第四二极管，第三二极管的负极和第四二极管的负极连接于谐振电感的第一端，第三二极管的正极连接于第一线圈的第二端，第四二极管的正极连接于第二线圈的第二端。
[0021]通过第一耦合电感在第一线圈和第一线圈之间互耦，产生方向相反的耦合电流，延长各开关器件保持零压降的时间，以避免控制电路的滞后带来的功率损耗。并且通过第一线圈和第二线圈反向耦合，使第一开关器件和第二开关器件构成的第一桥臂、第三开关器件和第四开关器件构成的第二桥臂交错180°工作，减少纹波电流，以使电流的连续性更好，从而减少各开关器件的开关频率，进一步降低功率损耗。