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CN118074305A - 一种不间断电源系统 - Google Patents

一种不间断电源系统 Download PDF

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CN118074305A
CN118074305A CN202410245925.6A CN202410245925A CN118074305A CN 118074305 A CN118074305 A CN 118074305A CN 202410245925 A CN202410245925 A CN 202410245925A CN 118074305 A CN118074305 A CN 118074305A
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CN
China
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circuit
energy storage
input end
storage device
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CN202410245925.6A
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黄朱勇
康俊鹏
张春涛
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Huawei Digital Power Technologies Co Ltd
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Huawei Digital Power Technologies Co Ltd
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Abstract

本申请提供一种不间断电源系统,用于降低不间断电源的成本,提升电路的利用率,同时降低保险规格,更好的保护电路内部器件。该不间断电源包括三相交流电输入端,切换电路,三相整流电路,三相逆变电路,充放电电路,至少两个第一熔丝和至少两个第二熔丝。每一相整流电路均包括两个并联的单相整流单元,储能装置的正极到每相整流电路中一个单相整流单元输入端之间的三相线路里至少两相线路上分别串联有一个第一熔丝,储能装置的负极到每相整流电路中另一个单相整流单元输入端之间的三相线路里至少两相线路分别串联有一个第二熔丝,这样可以使储能装置的正负极接入不间断电源系统后连接多个熔丝,从而可以降低单个熔丝的保险电流规格。

Description

一种不间断电源系统
技术领域
本申请涉及电力电子技术领域,尤其涉及一种不间断电源系统。
背景技术
不间断电源(uninterruptible power supply,UPS)系统是一种含有储能装置的电源,主要用于给部分对电源稳定性要求较高的电子设备提供不间断的电源。UPS系统主要包括整流电路(AC/DC)、逆变电路(DC/AC)和充放电电路(DC/DC),整流电路与充放电电路完全独立,分别在市电供电模式和储能装置供电模式下提供能量到直流母线,然后通过逆变电路将直流电转换为交流电,提供给负载。具体地,当市电输入正常时,UPS系统将市电通过整流电路转换为稳定的直流电,然后通过逆变电路转换为交流电供应给负载使用,此时的UPS系统就是一台交流市电稳压器,同时它还可以通过充放电电路反向给储能装置充电。当市电中断或事故停电时,UPS系统立即转换到储能装置供电模式,先通过充放电电路将储能装置的能量转换为稳定的直流电,然后通过逆变电路转换向负载继续供应三相380V或单相220V交流电,使负载维持正常工作并保护负载供电不发生间断。
从以上UPS系统的工作原理可知,充放电电路在储能装置供电模式下一直处于工作状态,充放电电路的功率需要满足UPS系统的额定功率,所需电路体积较大。并且,整流电路仅在市电供电模式处于工作状态,在储能装置供电模式处于闲置状态,电路利用率下降,带来成本和空间的劣势。并且,在UPS系统的输入输出端位置处会设置保险,在与储能装置连接的端口处的保险为了满足储能装置供电模式下的功率要求,需要配置较大的保险,这将带来较大的电流,给UPS系统内部的保护带来困难。
发明内容
本申请实施例提供一种不间断电源系统,以降低不间断电源成本,提升不间断电源的电路利用率,同时降低保险规格,更好的保护电路内部器件。
为达到上述目的,本申请采用如下技术方案:
本申请实施例的第一方面,提供一种不间断电源系统,可以具体包括:三相交流电输入端,切换电路,三相整流电路,三相逆变电路,充放电电路,至少两个第一熔丝和至少两个第二熔丝。其中,三相整流电路用于将三相交流电输入端输入的交流电转化为直流电;三相整流电路的输出端连接三相逆变电路的输入端,三相逆变电路用于将直流电转换成交流电,三相逆变电路的输出端为不间断电源系统的输出端。三相整流电路包括连接在正母线和负母线之间且串联的第一电容和第二电容,三相整流电路中的每一相整流电路均包括两个并联的单相整流单元,每个单相整流单元的输出端连接至第一电容和第二电容的连接点。每一相整流电路的输入端连接三相交流电输入端中的一相交流电输入端,每一相整流电路中的一个单相整流单元的输入端用于连接一相交流电输入端和储能装置的正极,另一个单相整流单元的输入端用于连接一相交流电输入端和储能装置的负极。切换电路用于在导通三相交流电输入端到三相整流电路中每个单相整流单元的输入端之间的第一线路,和导通储能装置的正极和负极到对应单相整流单元输入端之间的第二线路之间切换。储能装置的正极到每相整流电路中一个单相整流单元输入端之间的三相第二线路里至少两相线路上分别串联有一个第一熔丝;储能装置的负极到每相整流电路中另一个单相整流单元输入端之间的三相第二线路里至少两相线路分别串联有一个第二熔丝。充放电电路的第一正极端与至少两个第一熔丝中的一个第一熔丝连接,充放电电路的第一负极端与至少两个第二熔丝中的一个第二熔丝连接,充放电电路的第二正极端用于连接正母线,充放电电路的第二负极端用于连接负母线。
在本申请中,通过在不同的第二线路上串联不同的第一熔丝和第二熔丝,可以使储能装置的正负极接入不间断电源系统后分别从一个线路分为至少两个线路,在某一条线路的熔丝发生熔断后,其他线路还可以保持导通状态,从而可以降低单个熔丝的保险电流规格,使得在不间断电源系统内部可以采用较小的保险规格达到较好保护电路内部器件的作用。
在本申请一些实施例中,不间断电源系统可以包括三个第一熔丝,储能装置的正极到每相整流电路中一个单相整流单元输入端之间的三相线路里每相线路上分别串联一个第一熔丝。
在本申请另一些实施例中,不间断电源系统可以包括两个第一熔丝,储能装置的正极到每相整流电路中一个单相整流单元输入端之间的三相线路里两相线路串联同一个第一熔丝,另一相线路上串联另一个第一熔丝。
在本申请一些实施例中,不间断电源系统可以包括三个第二熔丝,储能装置的负极到每相整流电路中另一个单相整流单元输入端之间的三相线路里每相线路上分别串联一个第二熔丝。
在本申请另一些实施例中,不间断电源系统可以包括两个第二熔丝,储能装置的负极到每相整流电路中另一个单相整流单元输入端之间的三相线路里两相线路串联同一个第二熔丝,另一相线路上串联另一个第二熔丝。
在本申请一些实施例中,切换电路包括:位于三相交流电输入端到每相整流电路的输入端之间的市电开关;位于储能装置的正极到每相整流电路中一个单相整流单元输入端之间的三相线路上每相线路上的储能正极开关;以及,位于储能装置的负极到每相整流电路中另一个单相整流单元输入端之间的三相线路上每相线路上的储能负极开关。
在本申请一些实施例中,储能装置的正极与至少两个第一熔丝各自串联后与储能正极开关串联,储能装置的负极与至少两个第二熔丝各自串联后与储能负极开关串联。
在本申请一些实施例中,不间断电源系统还包括控制器,控制器用于:控制充放电电路将储能装置存储的电能放电至正母线和负母线的放电时长,与充放电电路的当前工作温度呈负相关。
在本申请一些实施例中,不间断电源系统还包括控制器,控制器用于:控制充放电电路将储能装置存储的电能放电至正母线和负母线的放电时长,与充放电电路的放电功率呈负相关。
在本申请一些实施例中,控制器具体用于:控制在放电时长内的第一时长与放电时长呈正相关,第一时长为断开三相交流电输入端到三相整流电路中每个单相整流单元的输入端之间线路的时刻到导通储能装置的正极和负极到对应单相整流单元输入端之间线路的时刻之间的时长,或,第一时长为断开储能装置的正极和负极到对应单相整流单元输入端之间线路的时刻到导通三相交流电输入端到三相整流电路中每个单相整流单元的输入端之间线路的时刻之间的时长。
在本申请一些实施例中,控制器具体用于:控制在放电时长内的第二时长与放电时长呈正相关,第二时长为导通储能装置的正极和负极到对应单相整流单元输入端之间线路的时刻到充放电电路停止工作的时刻之间的时长,或,第二时长为导通三相交流电输入端到三相整流电路中每个单相整流单元的输入端之间线路的时刻到充放电电路停止工作的时刻之间的时长。
附图说明
图1为本申请实施例提供的不间断电源系统的一种结构示意图;
图2为本申请实施例提供的不间断电源系统的另一种结构示意图;
图3为本申请实施例提供的不间断电源系统的一种具体电路结构示意图;
图4为本申请实施例提供的不间断电源系统的另一种具体电路结构示意图;
图5为本申请实施例提供的不间断电源系统的另一种具体电路结构示意图;
图6为本申请实施例提供的不间断电源系统在交流电源出现故障时充放电电路为母线供电的时序示意图;
图7为本申请实施例提供的不间断电源系统在交流电源恢复正常时充放电电路为母线供电的时序示意图。
附图标记:
100-不间断电源系统,200-交流电源,300-储能装置,400-负载,11-切换电路,12-三相整流电路,12a-A相整流电路,12b-B相整流电路,12c-C相整流电路,12a1-A相整流电路中的一个单相整流单元,12a2-A相整流电路中的另一个单相整流单元,12b1-B相整流电路中的一个单相整流单元,12b2-B相整流电路中的另一个单相整流单元,12c1-C相整流电路中的一个单相整流单元,12c2-C相整流电路中的另一个单相整流单元,13-三相逆变电路,14-充放电电路,Input A-A相交流电输入端,Input B-B相交流电输入端,Input C-C相交流电输入端,F1a、F1b、F1c-第一熔丝,F2a、F2b、F2c-第二熔丝,Bat+-储能装置的正极,Bat--储能装置的负极,N-零线,+BUS-正母线,-BUS-负母线,C1-第一电容,C2-第二电容,T1a、T1b、T1c、T3a、T3b、T3c-市电开关,T2a、T2b、T2c-储能正极开关,T4a、T4b、T4c-储能负极开关,L1a1、L1a2、L1b1、L1b2、L1c1、L1c2-第一电感,Q1a1、Q1a2、Q1b1、Q1b2、Q1c1、Q1c2-第一开关管,Q2a1、Q2a2、Q2b1、Q2b2、Q2c1、Q2c2-第二开关管,D1a1、D1a2、D1b1、D1b2、D1c1、D1c2-第一二极管,D2a1、D2a2、D2b1、D2b2、D2c1、D2c2-第二二极管,L2-第二电感,L3-第三电感,Q3-第三开关管,Q4-第四开关管,Q5-第五开关管,C11-第三电容,C12-第四电容。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行描述,显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。
以下,术语“第二”、“第一”等仅用于描述方便,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第二”、“第一”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。
此外,本申请实施例中,“上”、“下”、“左”、“右”等方位术语可以包括但不限于相对附图中的部件示意置放的方位来定义的,应当理解到,这些方向性术语可以是相对的概念,它们用于相对于的描述和澄清,其可以根据附图中部件附图所放置的方位的变化而相应地发生变化。
在本申请实施例中,除非另有明确的规定和限定,术语“连接”应做广义理解,例如,“连接”可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连。此外,术语“相耦接”可以是直接的电性连接,也可以通过中间媒介间接的电性连接。术语“接触”可以是直接接触,也可以是通过中间媒介间接的接触。
本申请实施例中,“和/或”,描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,A和/或B,可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B的情况,其中A,B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
图1示意性示出了本申请实施例提供的不间断电源系统的一种结构示意图,图2示意性示出了本申请实施例提供的不间断电源系统的另一种结构示意图。
参照图1和图2,本公开实施例提供的一种不间断电源系统100,可以具体包括:三相交流电输入端Input A、Input B、Input C,三相整流电路12,三相逆变电路13,充放电电路14,切换电路11,至少两个第一熔丝F1a、F1b、F1c,以及至少两个第二熔丝F2a、F2b、F2c。其中,三相交流电输入端Input A、Input B、Input C分别用于连接交流电源200的A相、B相和C相输出端,三相整流电路12包括A相整流电路12a、B相整流电路12b和C相整流电路12c,三相整流电路12用于将三相交流电输入端Input A、Input B、Input C输入的交流电转化为直流电。三相整流电路12的输出端连接三相逆变电路13的输入端,三相逆变电路13用于将直流电转换成交流电,三相逆变电路13的输出端为不间断电源系统100的输出端。
三相整流电路12包括连接在正母线+BUS和负母线-BUS之间且串联的第一电容C1和第二电容C2。三相整流电路12中的每一相整流电路均包括两个并联的单相整流单元,这两个并联的单相整流单元的驱动发波错开半个周期,可以抵消大部分高频谐波,从而降低总的高频谐波比例。具体地,三相整流电路12中的A相整流电路12a包括两个并联的单相整流单元12a1和12a2,B相整流电路12b包括两个并联的单相整流单元12b1和12b2,C相整流电路12c包括两个并联的单相整流单元12c1和12c2。每个单相整流单元12a1、12a2、12b1、12b2、12c1、12c2的输出端均连接至第一电容C1和第二电容C2的连接点。A相整流电路12a中的两个单相整流单元12a1和12a2的输入端均通过切换电路11连接A相交流电输入端InputA,B相整流电路12b中的两个单相整流单元12b1和12b2的输入端均通过切换电路11连接B相交流电输入端Input B,C相整流电路12c中的两个单相整流单元12c1和12c2的输入端均通过切换电路11连接C相交流电输入端Input C。并且,A相整流电路12a中的一个单相整流单元12a1的输入端通过切换电路11连接储能装置300的正极Bat+,A相整流电路12a中的另一个单相整流单元12a2的输入端通过切换电路11连接储能装置300的负极Bat-;B相整流电路12b中的一个单相整流单元12b1的输入端通过切换电路11连接储能装置300的正极Bat+,B相整流电路12b中的另一个单相整流单元12b2的输入端通过切换电路11连接储能装置300的负极Bat-;C相整流电路12c中的一个单相整流单元12c1的输入端通过切换电路11连接储能装置300的正极Bat+,C相整流电路12c中的另一个单相整流单元12c2的输入端通过切换电路11连接储能装置300的负极Bat-。储能装置300具体可以为电池组等具有充放电功能的器件。本申请在应用时,参照图1,储能装置300可以内置在UPS系统100内,参照图2,储能装置300也可以外置在UPS系统100之外。
切换电路11用于在导通三相交流电输入端Input A、Input B、Input C到三相整流电路12中每个单相整流单元12a1、12a2、12b1、12b2、12c1、12c2的输入端之间的线路(为了方便描述可以称为第一线路)(实线箭头所示),和导通储能装置300的正极Bat+和负极Bat-到对应单相整流单元12a1、12a2、12b1、12b2、12c1、12c2的输入端之间的线路(为了方便描述可以称为第一线路)(虚线箭头所示)之间切换,即切换电路12用于在导通第一线路的状态下断开第二线路,或在导通第二线路的状态下断开第一线路。
储能装置300的正极Bat+到每相整流电路中一个单相整流单元12a1、12b1、12c1的输入端之间的第二线路中的至少两个第二线路上分别串联有一个第一熔丝F1a、F1b、F1c。储能装置300的负极Bat-到每相整流电路中另一个单相整流单元12a2、12b2、12c2的输入端之间的第二线路中的至少两个第二线路上分别串联有一个第二熔丝F2a、F2b、F2c。
充放电电路14的第一正极端与任一个第一熔丝F1a连接,充放电电路14的第一负极端与任一个第二熔丝F2a连接,充放电电路14的第二正极端用于连接正母线+BUS,充放电电路14的第二负极端用于连接负母线-BUS。
在本申请中,通过在不同的第二线路上串联不同的第一熔丝12a1、12b1、12c1和第二熔丝F2a、F2b、F2c,可以使储能装置300的正负极接入不间断电源系统100后分别从一个线路分为至少两个线路,在某一条线路的熔丝发生熔断后,其他线路还可以保持导通状态,从而可以降低单个熔丝的保险电流规格,使得在不间断电源系统100内部可以采用较小的保险规格达到较好保护电路内部器件的作用。
在本申请实施例中,切换电路11可以由继电器T或其他非半导体开关器件构成,三相整流电路12、三相逆变电路13和充放电电路14可以由开关管Q、二极管D、电感L和电容C等器件组成。切换电路11、三相整流电路12、三相逆变电路13和充放电电路14的工作状态可以通过调节这些器件的工作状态实现。具体地,可以通过控制器实现上述器件的工作状态调节,即不间断电源100还可以包括控制器,该控制器可以控制切换电路11的通断状态,控制三相整流电路12将接收的电能转换为直流电为正母线+BUS和负母线-BUS供电,控制三相逆变电路13将正母线+BUS和负母线-BUS上的直流电转换为交流电,以及控制充放电电路14的充放电状态。具体实现时,控制器可以是微控制单元(micro controller unit,MCU)、中央处理器(central processing unit,CPU)、数字信号处理器(digital singnal processor,DSP)中的任一种。当然,控制器的具体形态不限于上述举例。
在三相交流电输入端Input A、Input B、Input C输入的交流电正常时,例如可以通过判断三相交流电输入端Input A、Input B、Input C接收到的交流电的电压幅值在设定阈值范围内以确定交流电正常。本申请实施例提供的上述不间断电源100处于市电供电模式,控制器可以控制切换电路11导通交流电源200即三相交流电输入端Input A、Input B、Input C与三相整流电路12的输入端之间的第一线路,以及关断储能装置300与三相整流电路12的输入端之间的第二线路。控制器可以控制三相整流电路12将接收到的三相交流电输入端Input A、Input B、Input C输入的交流电转换为直流电为正母线+BUS和负母线-BUS供电,控制三相逆变电路13将正母线+BUS和负母线-BUS上的直流电转换为交流电并给负载400供电,并且控制充放电电路14处于充电状态将正母线+BUS和负母线-BUS上的直流电充电至储能装置300。
在三相交流电输入端Input A、Input B、Input C输入的交流电出现故障时,例如可以通过判断三相交流电输入端Input A、Input B、Input C接收到的至少一相交流电的电压幅值处于设定阈值范围之外以判断交流电出现故障,故障可以是由交流电中断或事故停电等原因引起的。本申请实施例提供的上述不间断电源系统100会从市电供电模式切换为储能装置供电模式,控制器可以控制充放电电路14快速从充电状态切换到放电状态,即控制充放电电路14将储能装置300存储的电能放电至正母线+BUS和负母线-BUS,快速反向给正母线+BUS和负母线-BUS供电,由于只涉及充放电电路14内部开关管的控制切换,因此,此过程极快,可以在几十个us内完成切换,从而确保正母线+BUS和负母线-BUS的直流电不掉电。在控制器控制充放电电路14向正母线+BUS和负母线-BUS供电的同时,控制器还会控制三相整流电路12停止工作。具体可以在检测到三相整流电路12中的电感电流续流到零值附近时,确定三相整流电路12停止工作。在三相整流电路12停止工作之后,控制器可以控制切换电路11将交流电源200与三相整流电路12的输入端之间的第一线路从处于导通状态切换为断开状态,然后将储能装置300的正负极与三相整流电路12的输入端之间的第二线路从处于断开状态切换为导通状态,使得储能装置300输出的电能输入至三相整流电路12,使不间断电源系统100开始工作在储能装置供电模式。并且,在不间断电源系统100开始工作在储能装置供电模式后,控制器还可以控制充放电电路14停止反向工作给正母线+BUS和负母线-BUS供电。三相整流电路12可以将从储能装置300接收到的电能进行功率转换后输出至正母线+BUS和负母线-BUS,三相逆变电路13将正母线+BUS和负母线-BUS上的电能转换为交流电并输出至负载400。
在三相交流电输入端Input A、Input B、Input C输入的交流电恢复正常时,本申请实施例提供的上述不间断电源系统100会从储能装置供电模式切换回市电供电模式,控制器可以控制充放电电路14将储能装置300存储的电能放电至正母线+BUS和负母线-BUS,采用储能装置300通过充放电电路14为正母线+BUS和负母线-BUS补充能量,从而确保在切换到市电供电模式的过程中正母线+BUS和负母线-BUS的直流电不掉电。在控制器控制充放电电路14向正母线+BUS和负母线-BUS供电的同时,控制器还会控制三相整流电路停止工作。具体可以在检测到三相整流电路12中的电感电流续流到零值附近时,确定三相整流电路12停止工作。在三相整流电路12停止工作之后,控制器可以控制切换电路11将储能装置300的正负极与三相整流电路12的输入端之间的第二线路从处于导通状态切换为断开状态,然后将交流电源200与三相整流电路12的输入端之间的第一线路从处于断开状态切换为导通状态,使不间断电源系统100开始工作在市电供电模式。在不间断电源系统100开始工作在市电供电模式后,控制器可以控制三相整流电路12将交流电转换为直流电并输出至正母线+BUS和负母线-BUS,控制三相逆变电路13将正母线+BUS和负母线-BUS上的直流电转换为交流电并输出至负载400。并且,控制器可以控制充放电电路14停止反向工作给正母线+BUS和负母线-BUS供电,还可以控制充放电电路14将正母线+BUS和负母线-BUS上的电能充电至储能装置300。
在本申请实施例中,切换电路11一般由多个开关构成,开关可以具体采用继电器实现,根据开关的特性,切换过程需要花费几ms到几十ms不等的时间,也就是说,充放电电路14反向工作给正母线+BUS和负母线-BUS供电的时间只需要几ms到几十ms的时间。由于充放电电路14反向工作给正母线+BUS和负母线-BUS供电的时间短,因此充放电电路14反向供电时,即在充放电电路14将储能装置300存储的电能放电至正母线+BUS和负母线-BUS期间,可以超额工作,例如使充放电电路14的实际放电功率大于充放电电路14的额定放电功率的两倍,这样可以减小电路器件的电流规格,以节省成本和体积。
在本申请实施例中,通过设置多个F1a、F1b、F1c和第二熔丝F2a、F2b、F2c可以使储能装置300的正负极接入不间断电源系统100后从一路分为至少两个线路,从而可以降低单个熔丝的保险电流规格,使得在不间断电源系统100内部可以采用较小的保险规格达到较好保护电路内部器件的作用。在市电供电模式和储能装置供电模式下,三相整流电路12均处于工作状态,即在市电供电模式和储能装置供电模式下,三相整流电路12的拓扑共用,可以减小电路体积和成本。并且,每一相整流电路12a、12b、12c包含的两个单相整流单元12a1和12a2、12b1和12b2、12c1和12c2并联设置,两个单相整流单元12a1和12a2、12b1和12b2、12c1和12c2的驱动发波错开半个周期,可以抵消大部分高频谐波,从而降低总的高频谐波比例。充放电电路14可以作为充电电路和放电电路,充分利用充放电电路14的拓扑,可以减小电路体积和成本。并且,通过充放电电路14的短时间向正母线+BUS和负母线-BUS供电工作,支撑切换电路11对市电供电模式和储能装置供电模式的切换过程中的正母线+BUS和负母线-BUS能量供应,可以超额应用充放电电路14的反向供电,例如使充放电电路14的实际放电功率大于充放电电路14的额定放电功率的两倍,这样可以减小电路器件的电流规格,以节省成本和体积。
下面,对不间断电源系统100中的切换电路11、第一熔丝F1a、F1b、F1c、第二熔丝F2a、F2b、F2c、三相整流电路12和充放电电路14的具体结构进行介绍。
图3示意性示出了本申请实施例提供的不间断电源系统的一种具体电路结构示意图,图4示意性示出了本申请实施例提供的不间断电源系统的另一种具体电路结构示意图,图5示意性示出了本申请实施例提供的不间断电源系统的一种具体电路结构示意图。
参照图3至图5,在本申请一些实施例中,切换电路11可以具体包括:位于三相交流电输入端Input A、Input B、Input C到每相整流电路12a、12b、12c的输入端之间的市电开关T1a、T1b、T1c、T3a、T3b、T3c,位于储能装置300的正极Bat+到每相整流电路12a、12b、12c中一个单相整流单元12a1、12b1、12c1的输入端之间的每相第二线路上的储能正极开关T2a、T2b、T2c,位于储能装置300的负极Bat-到每相整流电路12a、12b、12c中另一个单相整流单元12a2、12b2、12c2的输入端之间的每相第二线路上的储能负极开关T4a、T4b、T4c。
其中,A相整流电路12a中的一个单相整流单元12a1的输入端通过市电开关T1a连接A相交流电输入端Input A,市电开关T1a可以控制A相交流电输入端Input A与A相整流电路12a中的一个单相整流单元12a1的输入端之间的通断状态。同时,A相整流电路12a中的一个单相整流单元12a1的输入端通过储能正极开关T2a连接一个第一熔丝F1a,储能正极开关T2a可以控制储能装置300的正极Bat+与A相整流电路12a中的一个单相整流单元12a1的输入端之间的通断状态。A相整流电路12a中的另一个单相整流单元12a2的输入端通过市电开关T3a连接A相交流电输入端Input A,市电开关T3a可以控制A相交流电输入端Input A与A相整流电路12a中的另一个单相整流单元12a2的输入端之间的通断状态。同时,A相整流电路12a中的另一个单相整流单元12a2的输入端通过储能负极开关T4a连接一个第二熔丝F2a,市电开关T4a可以控制储能装置300的负极Bat-与A相整流电路12a中的另一个单相整流单元12a2的输入端之间的通断状态。
B相整流电路12b中的一个单相整流单元12b1的输入端通过市电开关T1b连接B相交流电输入端Input B,市电开关T1b可以控制B相交流电输入端Input B与B相整流电路12b中的一个单相整流单元12b1的输入端之间的通断状态。同时,B相整流电路12b中的一个单相整流单元12b1的输入端通过储能正极开关T2b连接一个第一熔丝F1a或F1b,储能负极开关T2b可以控制储能装置300的正极Bat+与B相整流电路12b中的一个单相整流单元12b1的输入端之间的通断状态。参照图3,储能正极开关T2a和T2b可以分别连接不同的第一熔丝F1a和F1b,或者,参照图4和图5,储能正极开关T2a和T2b也可以连接同一个第一熔丝F1a。B相整流电路12b中的另一个单相整流单元12b2的输入端通过市电开关T3b连接B相交流电输入端Input B,市电开关T3b可以控制B相交流电输入端Input B与B相整流电路12b中的另一个单相整流单元12b2的输入端之间的通断状态。同时,B相整流电路12b中的另一个单相整流单元12b2的输入端通过储能负极开关T4b连接一个第二熔丝F2a或F2b,储能负极开关T4b可以控制储能装置300的负极Bat-与B相整流电路12b中的另一个单相整流单元12b2的输入端之间的通断状态。参照图3,储能负极开关T4a和T4b可以分别连接不同的第二熔丝F2a和F2b,或者,参照图4和图5,储能负极开关T4a和T4b也可以连接同一个第二熔丝F2a。
C相整流电路12c中的一个单相整流单元12c1的输入端通过市电开关T1c连接C相交流电输入端Input C,市电开关T1c可以控制C相交流电输入端Input C与C相整流电路12c中的一个单相整流单元12c1的输入端之间的通断状态。同时,C相整流电路12c中的一个单相整流单元12c1的输入端通过储能正极开关T2c连接一个第一熔丝F1b或F1c,储能正极开关T2c可以控制储能装置300的正极Bat+与C相整流电路12c中的一个单相整流单元12c1的输入端之间的通断状态。参照图3,储能正极开关T2a、T2b和T2c可以分别连接不同的第一熔丝F1a、F1b和F1c,或者,参照图4和图5,储能正极开关T2a和T2b连接同一个第一熔丝F1a,储能正极开关T2b连接第一熔丝F1b,或者,储能正极开关T2b和T2c连接同一个的第一熔丝F1b,储能正极开关T2a连接第一熔丝F1a。C相整流电路12c中的另一个单相整流单元12c2的输入端通过市电开关T3c连接C相交流电输入端Input C,市电开关T3c可以控制C相交流电输入端Input C与C相整流电路12c中的另一个单相整流单元12c2的输入端之间的通断状态。同时,C相整流电路12c中的另一个单相整流单元12c2的输入端通过储能负极开关T4c连接一个第二熔丝F2b或F2c,储能负极开关T4c可以控制储能装置300的负极Bat-与C相整流电路12c中的另一个单相整流单元12c2的输入端之间的通断状态。参照图3,储能负极开关T4a、T4b和T4c可以分别连接不同的第二熔丝F2a、F2b和F2c,或者,参照图4和图5,储能负极开关T4a和T4b也可以连接同一个第二熔丝F2a,储能负极开关T4c可以连接第二熔丝F2b,或者,储能负极开关T4b和T4c也可以连接同一个第二熔丝F2b,储能负极开关T4a也可以连接第二熔丝F2a。
参照图3,在本申请一些实施例中,不间断电源系统100具体包括三个第一熔丝F1a、F1b、F1c,储能装置300的正极Bat+到每相整流电路12a、12b、12c中一个单相整流单元12a1、12b1、12c1的输入端之间的第二线路中的每条线路上分别串联一个第一熔丝F1a、F1b、F1c。并且,储能装置300的正极Bat+与第一熔丝F1a、F1b、F1c各自串联后与储能正极开关T2a、T2b、T2c串联。即每个第一熔丝F1a、F1b、F1c与一个储能正极开关T2a、T2b、T2c一一对应连接,任意一个第一熔丝F1a、F1b或F1c与充放电电路14的第一正极端连接,在图3中以第一熔丝F1a与充放电电路14的第一正极端连接为例进行举例说明。
参照图4和图5,在本申请另一些实施例中,不间断电源系统100也可以包括两个第一熔丝F1a和F1b,储能装置300的正极Bat+到每相整流电路12a、12b、12c中一个单相整流单元12a1、12b1、12c1的输入端之间的第二线路中的两条线路串联同一个第一熔丝F1a,另一个线路上串联另一个第一熔丝F1b。并且,储能装置300的正极Bat+与第一熔丝F1a、F1b各自串联后与储能正极开关T2a、T2b、T2c串联。即第一熔丝F1a与两个储能正极开关T2a和T2b连接,第一熔丝F1b与一个储能正极开关T2c连接。参照图5,一个第一熔丝F1a可以与充放电电路14的第一正极端连接,或者,参照图4,另一个第一熔丝F1b可以与充放电电路14的第一正极端连接。
同样,参照图3,在本申请一些实施例中,不间断电源系统100可以具体包括三个第二熔丝F2a、F2b、F2c,储能装置300的负极Bat-到每相整流电路12a、12b、12c中另一个单相整流单元12a2、12b2、12c2的输入端之间的第二线路中的每条线路上分别串联一个第二熔丝F2a、F2b、F2c。并且,储能装置300的负极Bat-与第二熔丝F2a、F2b、F2c各自串联后与储能负极开关T4a、T4b、T4c串联。即每路第二熔丝F2a、F2b、F2c与一个第四开关T4a、T4b、T4c一一对应连接,任意一个第二熔丝F2a、F2b或F2c与充放电电路14的第一负极端连接,在图3中以第二熔丝F2a与充放电电路14的第一负极端连接为例进行举例说明。
参照图4和图5,在本申请另一些实施例中,不间断电源系统100也可以包括两个第二熔丝F2a和F2b,储能装置300的负极Bat-到每相整流电路12a、12b、12c中零一个单相整流单元12a2、12b2、12c2的输入端之间的第二线路中的两条线路串联同一个第二熔丝F2a,另一个线路上串联另一个第二熔丝F2b。并且,储能装置300的负极Bat-与第二熔丝F2a、F2b各自串联后与储能负极开关T2a、T2b、T2c串联。即第二熔丝F2a与两个储能负极开关T4a和T4b连接,第二熔丝F2b与一个储能负极开关T4c连接。参照图5,一个第二熔丝F2a与充放电电路14的第一负极端连接,或者,参照图4,另一个第二熔丝F2b与充放电电路14的第一负极端连接。
参照图3至图5,在本申请一些实施例中,三相整流电路12中的第一电容C1和第二电容C2串联在正母线+BUS和负母线-BUS之间,且第一电容C1和第二电容C2的中点即连接点连接零线N。正母线+BUS用于传输正直流电,负母线-BUS用于传输负直流电,第一电容C1用于存储正母线+BUS的电能,第二电容C2用于存储负母线-BUS的电能。在实际使用时,逆变电路13将第一电容C1存储的电能转换为第二交流电的正半周期信号,逆变电路13将第二电容C2存储的电能转换为交流电的负半周期信号。
参照图3至图5,在本申请一些实施例中,每相整流电路12a、12b、12c中的两个单相整流单元12a1、12b1、12c1、12a2、12b2、12c2均可以具体包括:第一电感L1a1、L1a2、L1b1、L1b2、L1c1、L1c2,第一开关管Q1a1、Q1a2、Q1b1、Q1b2、Q1c1、Q1c2,第二开关管Q2a1、Q2a2、Q2b1、Q2b2、Q2c1、Q2c2,第一二极管D1a1、D1a2、D1b1、D1b2、D1c1、D1c2和第二二极管D2a1、D2a2、D2b1、D2b2、D2c1、D2c2。
具体地,A相整流电路12a中的一个单相整流单元12a1可以具体包括:第一电感L1a1、第一开关管Q1a1、第二开关管Q2a1、第一二极管D1a1和第二二极管D2a1。第一电感L1a1的第一端分别与第一开关T1a1和第二开关T2a1连接,第一电感L1a1的第二端与第一开关管Q1a1的第一电极连接。第一开关管Q1a1的第二电极与第二开关管Q2a1的第二电极连接,第二开关管Q2a1的第一电极与零线N连接。第一二极管D1a1的正极和第一电感L1a1的第二端连接,第一二极管D1a1的负极与正母线+BUS连接;第二二极管D2a1的正极与负母线-BUS连接,第二二极管D2a1的负极与第一电感L1a1的第二端连接。
A相整流电路12a中的另一个单相整流单元12a2可以具体包括:第一电感L1a2、第一开关管Q1a2、第二开关管Q2a2、第一二极管D1a2和第二二极管D2a2。第一电感L1a2的第一端分别与第一开关T1a2和第二开关T2a2连接,第一电感L1a2的第二端与第一开关管Q1a2的第一电极连接。第一开关管Q1a2的第二电极与第二开关管Q2a2的第二电极连接,第二开关管Q2a2的第一电极与零线N连接。第一二极管D1a2的正极和第一电感L1a2的第二端连接,第一二极管D1a2的负极与正母线+BUS连接;第二二极管D2a2的正极与负母线-BUS连接,第二二极管D2a2的负极与第一电感L1a2的第二端连接。
B相整流电路12b中的一个单相整流单元12b1可以具体包括:第一电感L1b1、第一开关管Q1b1、第二开关管Q2b1、第一二极管D1b1和第二二极管D2b1。第一电感L1b1的第一端分别与第一开关T1b1和第二开关T2b1连接,第一电感L1b1的第二端与第一开关管Q1b1的第一电极连接。第一开关管Q1b1的第二电极与第二开关管Q2b1的第二电极连接,第二开关管Q2b1的第一电极与零线N连接。第一二极管D1b1的正极和第一电感L1b1的第二端连接,第一二极管D1b1的负极与正母线+BUS连接;第二二极管D2b1的正极与负母线-BUS连接,第二二极管D2b1的负极与第一电感L1b1的第二端连接。
B相整流电路12b中的另一个单相整流单元12b2可以具体包括:第一电感L1b2、第一开关管Q1b2、第二开关管Q2b2、第一二极管D1b2和第二二极管D2b2。第一电感L1b2的第一端分别与第一开关T1b2和第二开关T2b2连接,第一电感L1b2的第二端与第一开关管Q1b2的第一电极连接。第一开关管Q1b2的第二电极与第二开关管Q2b2的第二电极连接,第二开关管Q2b2的第一电极与零线N连接。第一二极管D1b2的正极和第一电感L1b2的第二端连接,第一二极管D1b2的负极与正母线+BUS连接;第二二极管D2b2的正极与负母线-BUS连接,第二二极管D2b2的负极与第一电感L1b2的第二端连接。
C相整流电路12c中的一个单相整流单元12c1可以具体包括:第一电感L1c1、第一开关管Q1c1、第二开关管Q2c1、第一二极管D1c1和第二二极管D2c1。第一电感L1c1的第一端分别与第一开关T1c1和第二开关T2c1连接,第一电感L1c1的第二端与第一开关管Q1c1的第一电极连接。第一开关管Q1c1的第二电极与第二开关管Q2c1的第二电极连接,第二开关管Q2c1的第一电极与零线N连接。第一二极管D1c1的正极和第一电感L1c1的第二端连接,第一二极管D1c1的负极与正母线+BUS连接;第二二极管D2c1的正极与负母线-BUS连接,第二二极管D2c1的负极与第一电感L1c1的第二端连接。
C相整流电路12c中的另一个单相整流单元12c2可以具体包括:第一电感L1c2、第一开关管Q1c2、第二开关管Q2c2、第一二极管D1c2和第二二极管D2c2。第一电感L1c2的第一端分别与第一开关T1c2和第二开关T2c2连接,第一电感L1c2的第二端与第一开关管Q1c2的第一电极连接。第一开关管Q1c2的第二电极与第二开关管Q2c2的第二电极连接,第二开关管Q2c2的第一电极与零线N连接。第一二极管D1c2的正极和第一电感L1c2的第二端连接,第一二极管D1c2的负极与正母线+BUS连接;第二二极管D2c2的正极与负母线-BUS连接,第二二极管D2c2的负极与第一电感L1c2的第二端连接。
参照图3至图5,在本申请一些实施例中,充放电电路14可以包括:第二电感L2、第三电感L3、第三开关管Q3、第四开关管Q4、第五开关管Q5、第三电容C11和第四电容C12。第二电感L2的第一端与任意一个第一熔丝F1a、F1b或F1c连接,第二电感L2的第二端分别与第三开关管Q3的第一端和第四开关管Q4的第二端连接。第三电感L3的第一端与任意一个第二熔丝F2a、F2b或F2c连接,第三电感L3的第二端分别与第四开关管Q4的第一端和第五开关管Q5的第二端连接。第三开关管Q3、第四开关管Q4、第三电容C11和第四电容C12可以组成一个半桥拓扑的小功率充放电电路,其功率大概只有全功率的充放电电路的30%功率,但是通过短时间超额工作,可以达到全功率的充放电电路的效果,相对于全功率的充放电电路可以节省成本和电路体积。具体地,第三开关管Q3的第二端与正母线+BUS连接,第五开关管Q5的第一端与负母线-BUS连接。第三电容C11连接于正母线+BUS与零线N之间,即第三电容C11与第一电容C1并联设置,第四电容C12连接于负母线-BUS和零线N之间,即第四电容C12与第二电容C2并联设置。
在充放电电路14将正母线+BUS和负母线-BUS上的电能充电至储能装置300时,即充放电电路14处于充电状态时,第四开关管Q4处于恒定截止状态,第三开关管Q3和第五开关管Q5处于在截止和导通之间切换的状态。在充放电电路14将储能装置300存储的电能放电至正母线+BUS和负母线-BUS时,即充放电电路14处于放电状态时,第四开关管Q4接收驱动信号后处于在截止和导通之间切换的状态,第三开关管Q3和第五开关管Q5处于恒定截止状态。并且,在充放电电路14处于放电状态时,可以根据第四开关管Q4的占空比控制充放电电路14的放电功率,即通过降低第四开关管Q4的占空比的控制方式,降低充放电电路14的放电功率。
在本申请实施例中,三相逆变电路13可以采用两电平半桥拓扑、T型或I型三电平半桥拓扑或其它拓扑。
本申请实施例提供的上述三相整流电路12和充放电电路14中的开关管可以包含并联的二极管和晶体管。具体地,开关管可以是金属氧化物半导体场效应晶体管(metaloxide semiconductor field effect transistor,MOSFET),MOSFET天然带反向二极管功能,开关管也可以是内置有二极管的绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolartransistor,IGBT)或双极结型管(bipolar junction transistor,BJT),开关管也可以是独立的二极管并联氮化镓场效应晶体管(GaN)、碳化硅(SiC)功率管等多种类型的晶体管器件中的一种或多种,本申请实施例对此不再一一列举。
具体地,每个开关管皆可以包括第一电极(即第一端)、第二电极(即第二端)和控制电极(即控制端),其中,控制电极用于控制开关管的导通或断开。当开关管导通时,开关管的第一电极和第二电极之间可以传输电流,当开关管断开时,开关管的第一电极和第二电极之间无法传输电流。以MOSFET为例,开关管的控制电极为栅极,开关管的第一电极可以是开关管的源极,第二电极可以是开关管的漏极,或者,第一电极可以是开关管的漏极,第二电极可以是开关管的源极。
在本申请实施例中,在控制器控制充放电电路14将储能装置300存储的电能放电至正母线+BUS和负母线-BUS的过程中,控制器可以根据充放电电路14的当前工作温度,控制充放电电路14将储能装置300存储的电能放电至正母线+BUS和负母线-BUS的放电时长。控制器可以控制充放电电路14将储能装置300存储的电能放电至正母线+BUS和负母线-BUS的放电时长,与充放电电路14的当前工作温度呈负相关。具体地,当前工作温度指的是用于对充放电电路14的第三开关管Q3、第四开关管Q4、第五开关管Q5、第三电容C11和第四电容C12散热的散热器温度,或者,单独散热的充放电电路14的第二电感L2和第三电感L3的温度,工作温度表征的是交流电异常之前充放电电路14的充电功率,充电功率越大,则工作温度越高,工作温度与放电时长呈负相关,即工作温度越高,需要越短的放电时长。
在本申请实施例中,在控制器控制充放电电路14将储能装置300存储的电能放电至正母线+BUS和负母线-BUS的过程中,控制器可以根据充放电电路14的放电功率,控制充放电电路14将储能装置300存储的电能放电至正母线+BUS和负母线-BUS的放电时长。控制器可以控制充放电电路14将储能装置300存储的电能放电至正母线+BUS和负母线-BUS的放电时长,与充放电电路14的放电功率呈负相关。放电功率可以由放电电流积分表征,放电电流积分指的是在充放电电路14放电时长内放电电流I的积分,放电电流I表征的是负载率大小,负载率越大,则所需放电电流I越大,放电电流积分与放电时长呈负相关,即放电电流积分越大,需要越短的放电时长。由此可见,充放电电路14的放电时长不是一个固定值而是一个变化值,放电时长在负载率较小且交流电异常前充电功率较小的情况下,放电时长会变大,放电时长变大则意味着切换电路的切换时间变大,这可以提高切换电路中开关切换动作的可靠性。
参照图6,在本申请实施例中,在三相交流电输入端Input A、Input B、Input C输入的交流电出现故障时,不间断电源100从市电供电模式切换为储能装置供电模式的过程包括以下切换时序:
在第一时刻t1,检测到三相交流电输入端Input A、Input B、Input C输入的交流电出现故障,控制器控制充放电电路14将储能装置300存储的电能放电至正母线+BUS和负母线-BUS,同时,控制器控制三相整流电路12停止工作,即控制第一开关管Q1a1、Q1a2、Q1b1、Q1b2、Q1c1、Q1c2和第二开关管Q2a1、Q2a2、Q2b1、Q2b2、Q2c1、Q2c2处于截止状态。
在第二时刻t2,三相整流电路12中的电感电流续流到零值附近,控制器控制市电开关T1a、T1b、T1c、T3a、T3b、T3c断开,使得三相交流电输入端Input A、Input B、Input C与三相整流电路12的输入端之间处于断开状态。
在第三时刻t3,控制器控制储能正极开关T2a、T2b、T2c和储能负极开关T4a、T4b、T4c导通,使得储能装置300的正负极与三相整流电路12的输入端之间处于导通状态。第三时刻t3与第二时刻t2之间的第一时长应大于开关的最短断开时间ta,即t3-t2>ta。第一时长即为断开三相交流电输入端到三相整流电路中每个单相整流单元的输入端之间线路的时刻到导通储能装置的正极和负极到对应单相整流单元输入端之间线路的时刻之间的时长。可选地,在第三时刻t3,还可以降低充放电电路14的放电功率。
在第四时刻t4,控制器控制充放电电路14停止反向工作给正母线+BUS和负母线-BUS供电,同时控制器控制三相整流电路12启动工作。第四时刻t4与第三时刻t3之间的第二时长应大于开关的最短闭合时间tb,即t4-t3>tb。第二时长即为导通储能装置的正极和负极到对应单相整流单元输入端之间线路的时刻到充放电电路停止工作的时刻之间的时长。
在上述不间断电源系统100从市电供电模式切换为储能装置供电模式的过程中,充放电电路14将储能装置300存储的电能放电至正母线+BUS和负母线-BUS的放电时长为tx=t4-t1,放电时长tx有设定的取值范围a1≤tx≤b1,a1主要由开关的切换时间决定,b1主要由开关切换时间的安全裕度决定。如上所述,放电时长tx不是一个固定值而是一个变化值,放电时长tx与工作温度和放电电流积分均呈负相关,且第一时长与充放电电路14的放电时长tx呈正相关,第二时长与充放电电路14的放电时长tx呈正相关。放电时长tx在负载率较小且交流电异常前充电功率较小的情况下,放电时长tx会变大,放电时长tx变大则意味着第一时长和第二时长都会变大,这可以提高切换电路中开关切换动作的可靠性。
参照图7,在本申请实施例中,在三相交流电输入端Input A、Input B、Input C输入的交流电恢复正常时,不间断电源100从储能装置供电模式切换为市电供电模式的过程包括以下切换时序:
在第五时刻t5,检测到三相交流电输入端Input A、Input B、Input C输入的交流电恢复正常,控制器控制充放电电路14将储能装置300存储的电能放电至正母线+BUS和负母线-BUS,同时,控制器控制三相整流电路12停止工作,即控制第一开关管Q1a1、Q1a2、Q1b1、Q1b2、Q1c1、Q1c2和第二开关管Q2a1、Q2a2、Q2b1、Q2b2、Q2c1、Q2c2处于截止状态。
在第六时刻t6,三相整流电路12中的电感电流续流到零值附近,控制器控制储能正极开关T2a、T2b、T2c和储能负极开关T4a、T4b、T4c断开,使得储能装置300的正负极与三相整流电路12的输入端之间处于断开状态。
在第七时刻t7,控制器控制市电开关T1a、T1b、T1c、T3a、T3b、T3c导通,使得三相交流电输入端Input A、Input B、Input C与三相整流电路12的输入端之间处于导通状态。第七时刻t7与第六时刻t6之间的第一时长应大于开关的最短断开时间ta,即t7-t6>ta。第一时长即为断开储能装置的正极和负极到对应单相整流单元输入端之间线路的时刻到导通三相交流电输入端到三相整流电路中每个单相整流单元的输入端之间线路的时刻之间的时长。可选地,在第七时刻t7,还可以降低功率变换电路14的放电功率。
在第八时刻t8,控制器控制充放电电路14停止反向工作给正母线+BUS和负母线-BUS供电,同时控制三相整流电路启动工作。第八时刻t8与第七时刻t7之间的第二时长应大于开关的最短闭合时间tb,即t8-t7>tb。第二时长即为导通三相交流电输入端到三相整流电路中每个单相整流单元的输入端之间线路的时刻到充放电电路停止工作的时刻之间的时长。
可选地,在第八时刻t8之后,控制器还可以控制充放电电路14将正母线+BUS和负母线-BUS上的电能充电至储能装置300。
在上述不间断电源100从储能装置供电模式切换为市电供电模式的过程中,充放电电路14将储能装置300存储的电能放电至正母线+BUS和负母线-BUS的放电时长为ty=t8-t5,放电时长ty有设定的取值范围a2≤ty≤b2,a2主要由开关的切换时间决定,b2主要由开关切换时间的安全裕度决定。如上所述,放电时长ty不是一个固定值而是一个变化值,放电时长ty与工作温度和放电电流积分均呈负相关,且第一时长与充放电电路14的放电时长ty呈正相关,第二时长与充放电电路14的放电时长ty呈正相关。放电时长ty在负载率较小且交流电异常前充电功率较小的情况下,放电时长ty会变大,放电时长ty变大则意味着第一时长和第二时长都会变大,这可以提高切换电路中开关切换动作的可靠性。
显然,本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的保护范围。这样,倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内,则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (11)

1.一种不间断电源系统,其特征在于,包括:三相交流电输入端、三相整流电路、三相逆变电路、充放电电路、切换电路以及至少两个第一熔丝和至少两个第二熔丝;其中,
所述三相整流电路用于将所述三相交流电输入端输入的交流电转化为直流电;所述三相整流电路的输出端连接所述三相逆变电路的输入端,所述三相逆变电路用于将所述直流电转换成交流电,所述三相逆变电路的输出端为不间断电源系统的输出端;
所述三相整流电路包括连接在正母线和负母线之间且串联的第一电容和第二电容,所述三相整流电路中的每一相整流电路均包括两个并联的单相整流单元,每个所述单相整流单元的输出端连接至所述第一电容和所述第二电容的连接点;
每一相整流电路的输入端连接所述三相交流电输入端中的一相交流电输入端,所述每一相整流电路中的一个单相整流单元的输入端用于连接所述一相交流电输入端和储能装置的正极,另一个单相整流单元的输入端用于连接所述一相交流电输入端和所述储能装置的负极;
所述切换电路用于在导通所述三相交流电输入端到所述三相整流电路中每个单相整流单元的输入端之间的线路,和导通所述储能装置的正极和所述负极到对应单相整流单元输入端之间的线路之间切换;
所述储能装置的正极到所述每相整流电路中一个单相整流单元输入端之间的三相线路里至少两相线路上分别串联有一个所述第一熔丝;
所述储能装置的负极到所述每相整流电路中另一个单相整流单元输入端之间的三相线路里至少两相线路分别串联有一个所述第二熔丝;
所述充放电电路的第一正极端与所述至少两个第一熔丝中的一个第一熔丝连接,所述充放电电路的第一负极端与所述至少两个第二熔丝中的一个第二熔丝连接,所述充放电电路的第二正极端用于连接所述正母线,所述充放电电路的第二负极端用于连接所述负母线。
2.如权利要求1所述的不间断电源系统,其特征在于,所述不间断电源系统包括三个所述第一熔丝,所述储能装置的正极到所述每相整流电路中一个单相整流单元输入端之间的三相线路里每相线路上分别串联一个所述第一熔丝。
3.如权利要求1所述的不间断电源系统,其特征在于,所述不间断电源系统包括两个第一熔丝,所述储能装置的正极到所述每相整流电路中一个单相整流单元输入端之间的三相线路里两相线路串联同一个第一熔丝,另一相线路上串联另一个第一熔丝。
4.如权利要求1-3任一项所述的不间断电源系统,其特征在于,所述不间断电源系统包括三个所述第二熔丝,所述储能装置的负极到所述每相整流电路中另一个单相整流单元输入端之间的三相线路里每相线路上分别串联一个所述第二熔丝。
5.如权利要求1-3任一项所述的不间断电源系统,其特征在于,所述不间断电源系统包括两个第二熔丝,所述储能装置的负极到所述每相整流电路中另一个单相整流单元输入端之间的三相线路里两相线路串联同一个第二熔丝,另一相线路上串联另一个第二熔丝。
6.如权利要求1-5任一项所述的不间断电源系统,其特征在于,所述切换电路包括:
位于所述三相交流电输入端到每相整流电路的输入端之间的市电开关;
位于所述储能装置的正极到所述每相整流电路中一个单相整流单元输入端之间的三相线路上每相线路上的储能正极开关;以及,
位于所述储能装置的负极到所述每相整流电路中另一个单相整流单元输入端之间的三相线路上每相线路上的储能负极开关。
7.如权利要求6所述的不间断电源系统,其特征在于,所述储能装置的正极与所述至少两个第一熔丝各自串联后与所述储能正极开关串联,所述储能装置的负极与所述至少两个第二熔丝各自串联后与所述储能负极开关串联。
8.如权利要求1-7任一项所述的不间断电源系统,其特征在于,所述不间断电源系统还包括控制器,所述控制器用于:
控制所述充放电电路将所述储能装置存储的电能放电至所述正母线和所述负母线的放电时长,与所述充放电电路的当前工作温度呈负相关。
9.如权利要求1-7任一项所述的不间断电源系统,其特征在于,所述不间断电源系统还包括控制器,所述控制器用于:
控制所述充放电电路将所述储能装置存储的电能放电至所述正母线和所述负母线的放电时长,与所述充放电电路的放电功率呈负相关。
10.如权利要求8或9所述的不间断电源系统,其特征在于,所述控制器具体用于:控制在所述放电时长内的第一时长与所述放电时长呈正相关,所述第一时长为断开所述三相交流电输入端到所述三相整流电路中每个单相整流单元的输入端之间线路的时刻到导通所述储能装置的正极和负极到对应单相整流单元输入端之间线路的时刻之间的时长,或,所述第一时长为断开所述储能装置的正极和负极到对应单相整流单元输入端之间线路的时刻到导通所述三相交流电输入端到所述三相整流电路中每个单相整流单元的输入端之间线路的时刻之间的时长。
11.如权利要求8或9所述的不间断电源系统,其特征在于,所述控制器具体用于:控制在所述放电时长内的第二时长与所述放电时长呈正相关,所述第二时长为导通所述储能装置的正极和负极到对应单相整流单元输入端之间线路的时刻到所述充放电电路停止工作的时刻之间的时长,或,所述第二时长为导通所述三相交流电输入端到所述三相整流电路中每个单相整流单元的输入端之间线路的时刻到所述充放电电路停止工作的时刻之间的时长。
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CN117013680A (zh) * 2023-06-27 2023-11-07 华为数字能源技术有限公司 一种不间断电源和供电系统

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN118337049A (zh) * 2024-06-13 2024-07-12 深圳市艾晨数字能源有限公司 一种三相ups系统及其控制方法

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