CN104247240B - 带用作双变换系统中的输入电力调节器的增量变换器的ups - Google Patents

Abstract

一种不间断电源包括第一功率变换器、第二功率变换器以及耦合到第一功率变换器和第二功率变换器的DC‑AC变换器。第一功率变换器包括第一AC‑DC变换器和变压器，该变压器具有耦合到所述输入端和所述输出端的主绕组以及耦合到第一AC‑DC变换器的副绕组。第一功率变换器配置为在UPS的第一操作模式期间经由主绕组提供AC输入功率的第一部分以作为AC输出功率，并且经由第一AC‑DC变换器将AC输入功率的第二部分变换为DC功率。第二功率变换器包括第二AC‑DC变换器且配置为在UPS的第二操作模式期间经由第二AC‑DC变换器将AC输入功率变换为DC功率。

Description

带用作双变换系统中的输入电力调节器的增量变换器的UPS

技术领域

本发明的实施方案大致涉及不间断电源系统的操作。

相关技术论述

不间断电源(UPS)通常用于在主电源或电力网不可用时向电气设备或负载提供备用电源。传统的在线UPS利用电力因数修正电路(PFC)来修正由电力设施提供的输入电力，以提供DC电压至DC总线。经修正的DC电压通常用于在电力网电源可用时为电池充电，以及向DC总线提供电力。在缺少电力网电源时，电池向DC总线提供电力。从DC总线中，逆变器生成AC输出电压至负载。由于DC总线总是由电力网或电池供电的，因此如果电力网失效且电池充分充电，那么UPS的输出电力是不间断的。一个这样的UPS称为在线UPS，并且通常包括双变换拓扑。

为了提高效率，一些传统UPS系统包括旁路机构，其允许输入电力在正常操作条件期间(例如，当AC电力网可用且稳定时)流过电力变换电路(例如，双变换拓扑)至负载，仅在必要时切换为在线模式。以旁路模式进行操作比以在线(即，双变换)模式进行操作更为有效，这是因为电力变换电路即使在其不需要为负载供电时也会由于损耗消耗电力。但是，这个方法的一个缺点在于，当以旁路模式操作时，负载易受电力网中的电压变化和快速电气瞬变的影响，因为电力变换电路在一定程度上执行线路调节。因此，优选地是总是通过变换器发送电力，而不考虑与在线模式中的操作相关联的电力损耗。

发明内容

根据一个实施方案，不间断电源包括第一电力变换器、第二电力变换器以及耦合到第一电力变换器和第二电力变换器的DC-AC变换器。第一电力变换器包括第一AC-DC变换器和变压器，该变压器具有耦合到输入和输出的主绕组以及耦合到第一AC-DC变换器的副绕组。第一电力变换器配置为在UPS的第一操作模式期间经由主绕组提供AC输入电力的第一部分以作为AC输出电力，并且经由第一AC-DC变换器将AC输入电力的第二部分变换为DC电力。第二电力变换器包括第二AC-DC变换器且配置为在UPS的第二操作模式期间经由第二AC-DC变换器将AC输入电力变换为DC电力。

在一个实施方案中，第一电力变换器可以包括增量变换(delta conversion)拓扑的至少一部分，并且其中，第二电力变换器包括双变换拓扑的至少一部分。在另一个实施方案中，预定义操作范围可以为第一预定义操作范围。控制器还可以配置为确定AC输入电力是否在第二预定义操作范围内，并且作为对其的响应，以第二操作模式操作UPS，其中该第二预定义操作范围不同于第一预定义操作范围。在又一个实施方案中，控制器还可以配置为确定AC输入电力是否在第一预定义操作范围和第二预定义操作范围之外，并且作为对其的响应，以备用操作模式操作UPS，在该备用操作模式下AC输出电力来源于DC电源。在一个实施方案中，第一预定义操作范围可以包括在预定标称供给电压的大约97％和103％之间的电压，并且第二预定义操作范围可以包括在标称供给电压的大约85％和97％之间以及在标称供给电压的大约103％和115％之间的电压。在另一个实施方案中，第一预定义操作范围和/或第二预定义操作范围可以包括多个不同的电压和/或电压范围。

在一个实施方案中，UPS可以包括置于输入和变压器的主绕组之间的开关。控制器可以配置为在第一操作模式下闭合开关以及在第二操作模式下打开开关。

在一个实施方案中，USP可以包括耦合到第一电力变换器、第二电力变换器以及DC电源的充电器。该DC电源可以包括电池、燃料电池和/或其他类型的DC电源。

在一个实施方案中，在第一操作模式期间，控制器还可以配置为通过利用第一电力变换器调整变压器的副绕组上的电流来调节AC输出电力。在另一个实施方案中，在第一操作模式期间，控制器还可以配置为利用第二电力变换器为充电器提供DC电力。

根据一个实施方案，不间断电源(UPS)包括输入、输出、DC电源总线、DC-AC变换器、控制器以及装置，其中，该输入配置为接收来自AC电源的AC输入电力；该输出配置为向负载提供AC输出电力；该DC-AC变换器耦合至输出和DC电源总线；该控制器配置为确定AC输入电力是否在预定义操作范围内，并且作为对其的响应，以第一操作模式操作UPS，否则，以第二操作模式操作UPS；该装置耦合至控制器、输入、输出、DC-AC变换器以及DC电源总线，以便在第一操作模式期间将AC输入电力变换成AC输出电力，以及在第二操作模式中将AC输入电力变换成在DC电源总线处的DC电力。

在一个实施方案中，该装置可以包括增量变换拓扑的至少一部分以及双变换拓扑的至少一部分。在另一个实施方案中，预定义操作范围可以为第一预定义操作范围。控制器还可以配置为确定AC输入电力是否在第二预定义操作范围内，并且作为对其的响应，以第二操作模式操作UPS，该第二预定义操作范围不同于第一预定义操作范围。在又一个实施方案中，控制器可以配置为确定AC输入电力是否在第一预定义操作范围和第二预定义操作范围二者之外，并且作为对其的响应，以备用操作模式操作UPS，在该备用操作模式中AC输出电力来源于DC电源总线。

根据一个实施方案，不间断电源(UPS)包括输入、输出、DC电源、第一电力变换器、第二电力变换器，其中，该输入配置为接收来自AC电源的AC输入电力，该输出配置为向负载提供AC输出电力，该第一电力变换器耦合到输入和DC电源，该第二电力变换器耦合至输入和DC电源，第一电力变换器包括第一AC-DC变换器和变压器，该变压器具有耦合到输入和输出之上的主绕组，该变压器还具有耦合到第一AC-DC变换器的副绕组，第二电力变换器包括第二AC-DC变换器。一种操作UPS的方法包括：确定AC输入电力是否在预定义操作范围内；响应于确定了AC输入电力在预定义操作范围内，以第一操作模式操作UPS；在第一操作模式期间，经由变压器的主绕组将AC输入电力的第一部分变换成AC输出电力；在第一操作模式期间，经由第一AC-DC变换器将AC输入电力的第二部分变换为DC电力，该AC输入电力的第二部分不同于AC输入电力的第一部分；以及在第二操作模式期间，经由第二AC-DC变换器将AC输入电力变换成DC电力。

在一个实施方案中，该方法可以包括确定AC输入电力是否在第二预定义操作范围内，其中第二预定义操作范围不同于第二预定义操作范围，并且响应于确定了AC输入电力在第二预定义操作范围内，以第二操作模式操作UPS。在另一个实施方案中，第一预定义操作范围可以包括在预定义标称供给电压的大约97％和103％之间的电压，并且第二预定义操作范围可以包括在标称供给电压的大约85％和97％之间以及在标称供给电压的大约103％和115％之间的电压。

在一个实施方案中，该方法可以包括在第一操作模式期间将变压器的主绕组耦合到输入，以及在第二操作模式期间将变压器的主绕组与输入解耦。在另一个实施方案中，该方法可以包括在第一操作模式期间通过利用第一电力变换器调整变压器的副绕组上的电流来调节AC输出电力。在又一个实施方案中，该方法可以包括在第一操作模式期间利用第二电力变换器生成DC电力。在另一个实施方案中，该方法可以包括检测AC输入电力的损耗，并且作为对其的响应，以备用操作模式操作UPS，在该备用操作模式中AC输出电力来源于DC电源。

附图说明

附图不旨在按照比例绘制。在附图中，由相同标号表示在各个附图中显示的每个相同或近似相同的组件。出于清楚的目的，不是每个组件都可以在每个附图中标出。在附图中：

图1为根据一个实施方案的不间断电源的一个实例的框图；

图2为根据一个实施方案的用于操作不间断电源的过程的一个实例的流程图；以及

图3为显示根据一个实施方案的在不间断电源的输入电压和操作之间的一种示例性关系的图示。

具体实施方式

本发明的实施方案不限于其应用于以下描述中所阐述或在附图中示出的组件的结构和布置的细节。本发明的实施方案可以是其他实施方案并且能够以各种方式实践或执行。另外，本文使用的措辞和术语是出于描述的目的并且不应该被视为限制。“包括(including)”、“包含(comprising)”，或“具有(having)”、“含有(containing)”、“涉及(involving)”以及本文中其变型的使用意为包括以下列出的项目及其等同形式以及其他项目。

各个实施方案涉及UPS中的电力变换；但是，本发明的实施方案不限制在不间断电源中的使用并且通常可以与其他电源或其他电力系统一起使用。此外，虽然以下至少一些实例描述了关于在线UPS的使用，但是一些实施方案也可以与其他类型的UPS一起使用。

若干不同的电力变换拓扑被用在传统的不间断电源中。最普遍使用的是双变换拓扑，也称为在线UPS，其中电池总是连接到逆变器(即，DC-AC变换器)，使得电力转换开关不是必要的。当输入电力(例如，AC电力网)的损耗产生时，PFC(例如，AC-DC变换器)退出电路并且电池继续为负载供电。当输入电力恢复时，PFC重新开始承载负载并且还可以开始为电池充电。在在线模式下，输入电力由此总是流过PFC和逆变器。因此，由于电力变换电路中的电阻和固有的其他低效会使一些电力损耗。如上所述，为了提高效率，一些双变换电路使用旁路开关以绕开PFC和逆变器，而不是在传统的在线模式下操作。但是，因为双变换电路提供了一定程度的线路调节，因此当以旁路模式操作时负载不能免受输入电力的浪涌或其他瞬变现象。

另一个电力变换拓扑称为增量变换拓扑。例如，在由本申请的受让人，罗德岛州西金斯敦的美国电力变换公司(American Power Conversion Corporation)所出售的UPS的MW模型中使用了这样的拓扑。增量变换拓扑类似于双变换拓扑，除了PFC和逆变器被配置为双向设备(即，每一个从AC到DC以及从DC到AC变换电力)，这与诸如在双变换配置中被配置为单向设备相反。此外，在三相系统中，增量变换拓扑包括耦合到输入侧PFC/逆变器的三个单相隔离变压器，且每个相位配置一个单相隔离变压器。在在线模式中，电力网输入电力流过变压器，并且增量变换器用于调节输入电流以及提供用于为电池充电的DC电力。在备用模式中，如在双变换配置中，负载通过逆变器由电池供电。增量变换拓扑的一个益处在于，由于在双变换电路中变压器比PFC-逆变器电路本质上更高效，因此在线模式期间引发较小的损耗。同样在双变换中，另一个益处在于不需要转换开关。但是，特别是当针对高功率应用设计尺寸时，变压器体积大且制造昂贵，这使得增量变换拓扑不适于低功率到中功率的应用(例如，家庭或办公)。

根据一个实施方案，UPS使用具有一些共享组件的双变换和增量变换拓扑的组合。虽然UPS以在线模式操作，但是电力变换电路的增量变换器部分主要用于将来自电力网输入的电力输送到负载，如上所述，相比于以传统的双变换配置实现，这允许更有效的操作。增量变换部分的变压器针对输入电压变化的相对窄范围或窗口设计尺寸(例如，高达与标称电压大约百分之三的偏差)，并且因此相比于传统增量变换UPS中所使用的变换器其是体积更小且制造更便宜的。

因为增量变换部分更窄地设计尺寸，因此输入电力中的较大变化不能通过增量变换部分进行适当控制。因此，当输入电力落在上述用于增量变换部分的操作窗口之外时，UPS从增量变换切换到双变换以便为负载供电。由于当AC电力网可用时UPS以双变换或增量变换模式进行操作，因此UPS总是向负载提供线路调节和调整的电力，这不同于如上所述的传统UPS的旁路模式。

图1为根据一个实施方案的UPS系统100的实例的方框图。UPS系统100配置为经由AC输入端102耦合到AC电源。UPS系统100还配置为将AC输入端102处的AC输入电力变换为输出104处的输出电力。负载106(其不是UPS 100的必要部件)可以耦合到输出104。

如上所述，各个实施方案包括双变换和增量变换拓扑的组合。图1中示出的UPS100包括耦合到变压器112的第一电力变换器110，也被称为增量变换器。变压器具有在第一端处耦合到AC输入端102且在第二端处耦合到AC输出端104的主绕组114。变压器还具有在第一端处耦合到增量变换器110且在第二端处耦合到参考电压(例如，接地)的副绕组116。UPS 100还包括耦合到输入102的第二电力变换器120，也被称为PFC。增量变换器110和PFC120中每一个包括单独的AC-DC变换器。UPS 100还包括耦合到增量变换器110和PFC 120中的每一个的逆变器130，也称为DC-AC变换器。DC电源总线(未示出)可以可选地耦合在增量变换器110的DC输出、PFC 120的DC输出以及逆变器130的DC输入之间。逆变器130的AC输出耦合到输出104。UPS 100可以包括耦合到DC电源总线的电池充电器140(例如，配置为降压变换器(buck converter))以及耦合到电池充电器140的电池150。UPS 100还可以包括电源开关160和控制器170，该电源开关160在第一端处耦合到AC输入端102且在第二端处耦合到变压器112的主绕组114，该控制器170可选地耦合到包括电源开关160的UPS 100的一个或多个其他元件。

在一个实施方案中，UPS 100配置成以至少两种模式进行操作，同时AC输入电力(即，公用电源或电力网电源)在AC输入端102处可用。在第一操作模式中，增量变换器110被启用并且PFC 120被停用。输入电力沿着路径180从AC输入端102经由变压器112的主绕组114到达AC输出端104。例如，当电源开关160闭合时，增量变换器110可以被启用，这将AC输入端102连接到增量变换器110。当电源开关160打开时，增量变换器110可以被停用，这将断开AC输入端102与增量变换器110的连接。应当理解的是，可以使用用于启用和停用增量变换器110的其他技术。

在第二操作模式中，增量变换器110被停用，而PFC 120被启用。输入电力沿着路径182从AC输入端102经由PFC 120和逆变器130至AC输出端104。因此，在第一操作模式或者第二操作模式中，在AC输入端102处的AC输入电力分别经由增量变换器110或PFC 120被提供至输出104。

当增量变换器110被启用时，其被配置为通过调整变压器112的副绕组116上的电压和/或流经变压器112的副绕组116的电流来调节AC输出电力。在一个实施方案中，变压器112具有大约1:5(主绕组114与副绕组116)的电压比，或者换句话说，5:1的电流比。因为从AC输入端102输入的功率大约等于负载功率加上任何损耗，因此经过主绕组114的电流将超过经过副绕组116的电流的五倍。从而，对于负载106，主绕组114表现为经过UPS 100的电力流动的可变阻抗。因此，UPS 100的AC输出电力能够通过控制增量变换器100的操作进行控制(例如，增量变换器110可以为电流控制的IGBT脉宽调制逆变器，其由控制器170进行控制)。通过以这种方式调节AC输出电力，电力经由变压器112的主绕组114从AC输入端102传递到AC输出端104。这使得UPS 100相比于传统的双变换UPS能够更为有效地进行操作。

除了调节AC输出电力之外，增量变换器110连同逆变器130可以配置成向充电器140提供DC电力，同时在AC输入端102处的AC输入电力可用并且同时增量变换器110被启用。

如上所述，在使用增量变换拓扑的传统UPS中，变压器体积大且制造昂贵，这至少是因为这种UPS通常针对高电力应用设计尺寸。根据一个实施方案，UPS 100的变压器112的尺寸设计为小于传统应用，以减小尺寸、重量以及制造成本。因此，增量变换器110不像PFC120一样能够处理AC输入电压，其与稳定电压或其他标称电压偏离太大。因此，UPS 100配置为检测何时AC输入电压在预定义标称电压附近的范围之外，并且作为对其的响应，从第一操作模式(即，增量变换模式)切换到第二操作模式(即，双变换模式)。

图2为显示根据一个实施方案的用于控制图1的UPS 100的过程200的流程图。过程200开始于框202。在框210处，测量了AC输入电压(例如，瞬时电压)。如果AC输入已经失效(例如，在AC输入处没有测量到电压)或者如果AC输入电压噪声很大且不规则，那么UPS以电池模式操作220。否则，过程200前进至框212。在框212处，如果测量的AC输入电压位于第一电压范围内，那么UPS以第一操作模式(即，增量变换模式)进行操作214。例如，第一电压范围可以包括在预定义标称电压的+/-3％范围内的电压。在至少一个实施方案中，预定义标称电压为通过ANSIC84.1-1989定义的电压，虽然应当理解的是，可以使用任何预定义的标称电压(例如，120VAC、220VAC、480VAC等等)，并且可以包括由公用事业提供商供应的标称电压。

另一方面，如果测量的AC输入电压不在第一电压范围内，那么过程200前进至框216。在框216处，如果测量的AC输入电压在第二电压范围内(框216)，那么UPS以第二操作模式(即，双变换模式)进行操作218。例如，第二电压范围可以为在预定义标称电压的+/-15％范围内的电压。在这个实施方案中，图1的UPS 100的PFC 120配置为处理在第二电压范围内的全部输入电压。

但是，如果AC输入电压既不在第一电压范围内也不在第二电压范围内，那么UPS切换至电池模式(框220)，其中，负载106由电池150供电而不是由AC输入端102供电。例如，当AC输入电力已经失效或者高度不规则或噪声很大时，这种情况可能发生。

例如，过程200可以无限重复。换言之，当UPS以第一操作模式进行操作214，以第二操作模式进行操作218和/或以电池模式进行操作220时，对于可能导致UPS切换到诸如以上所述的不同操作模式的任意情况，AC输入电压可以被测量。

在一个实施方案中，UPS 100可以几乎瞬间进行从第一操作模式214切换到第二操作模式218，和/或从第二模式切换到第一模式，使得切换对于负载106来说实际上是无法觉察的。在另一个实施方案中，UPS 100能够几乎瞬间进行从第一操作模式214和/或第二操作模式218切换到电池模式220(例如，当AC输入电力已经失效时)，和/或从电池模式220切换到第一操作模式214和/或第二操作模式218(例如，当AC输入电力已经恢复时)，使得切换对于负载106来说实际上是无法觉察的。

图3是作为示例的不按照比例绘制的图，其进一步显示了以上根据一个实施方案的关于图2描述的操作模式。横轴310表示时间，其从左至右增加，而纵轴312表示在AC输入端102处的电压(例如，RMS电压)的大小，其从下至上增加。线314表示了随时间(例如，秒、分、时、天等等)变化的示例性输入电压，并且线316表示了示例性标称电压。UPS 100能够利用电力调节技术(诸如以上关于增量变换拓扑和双变换拓扑所讨论的那些技术)使输入电压始终稳定，以产生稳定输出电压(未示出，但是大致上类似于标称输入电压)。

第一电压范围320为在标称电压316周围的电压范围，而第二电压范围322包括第一电压范围外部的电压。在一些实施方案中，诸如以上关于图2所述，第一电压范围320相比于第二电压范围322来说相对较窄。如可从图3中看出，并且根据以上关于图2所描述的过程200，当输入电压314落入第一电压范围320内时，UPS 100以第一操作模式214(即，增量变换模式)进行操作。此外，当输入电压314落入第二电压范围322内时，UPS 100以第二操作模式218(即，双变换模式)进行操作。

前述实施方案中的任意一个可以在UPS内实施，例如，在具有作为备用电源的DC电池的UPS内实施。UPS可以配置成给任意数量的用电设备(诸如，计算机、服务器、网络路由器、空调机组、照明设备、安全系统或其他需要不间断电源的设备和系统)提供备用电源。UPS可以包含或耦合到控制器或控制单元，以控制UPS的操作。例如，控制器可以提供脉宽调制(PWM)信号至电路中的每一个切换设备，以用于控制电力变换功能。在另一个实例中，控制器可以提供用于继电器或开关的控制信号。通常而言，控制器控制UPS的操作，使得其在来自AC电源的电力可用时由AC电源为电池充电，并且在AC电源不可用时或在掉电(brown-out)条件期间转变来自电池的DC电力。控制器可以包括硬件、软件、固件、处理器、存储器、输入/输出接口、数据总线，和/或以可以用于执行控制器的各个功能的任意组合的其他元件。

在至少一个实施方案中，UPS可以配置作为模块化UPS系统，诸如在Masciarelli等人的美国专利第7,446,433号中所描述的。例如，在一个实施方案中，UPS系统可以配置作为具有DC总线、电池总线和/或DC互连总线连接的模块化系统，使得UPS模块能够插入到较大UPS系统中或者作为较大UPS系统的一部分进行操作。在一个这样的实施方案中，UPS模块可能不必须包括充电器、电池或逆变器，如这些中的一个或多个可能通过较大UPS系统来提供。

在上述实施方案中，电池被用作备用电源。在其他实施方案中，可以使用其他AC或DC备用电源和设备，包括燃料电池、太阳能电池、DC微型燃气轮、电容器、可选择的AC电源、任意其他适合的电源或者其任意组合。在使用电池作为备用电源的本发明的实施方案中，电池可以包括多个电池组电池，其在UPS的内部或外部并联或串联耦合。

因此，已经描述了本发明的至少一个实施方案的多个方面，应当理解的是，对于本领域技术人员将容易地进行各种替换、修改和改进。这种替换、修改和改进旨在成为本公开的一部分，并且旨在落入本发明的范围内。例如，每个UPS子系统可以包括传统的PFC变换器拓扑。这可以使得UPS系统能以低成本获得高效率。在另一个实例中，每个UPS子系统的额定功率可以不同于本文描述的那些，从而为UPS系统的给定配置提供不同的总输出功率以及不同的冗余水平。因此，前面的描述和附图仅仅是举例说明。

Claims (20)

1.一种不间断电源UPS，包括：

输入端，所述输入端配置为接收来自AC电源的AC输入电力；

输出端，所述输出端配置为向负载提供AC输出电力；

DC电源；

第一电力变换器，所述第一电力变换器耦合到所述输入端和所述DC电源，所述第一电力变换器包括第一AC-DC变换器和变压器，所述变压器具有主绕组，所述主绕组具有耦合到所述输入端的第一端和耦合到所述输出端的第二端，所述变压器还具有耦合到所述第一AC-DC变换器的副绕组，所述第一电力变换器配置为在所述UPS的第一操作模式期间经由所述主绕组提供所述AC输入电力的第一部分以作为所述AC输出电力，并且经由所述第一AC-DC变换器将所述AC输入电力的第二部分变换为DC电力，所述AC输入电力的第二部分不同于所述AC输入电力的第一部分；

第二电力变换器，所述第二电力变换器耦合至所述输入端和所述DC电源，所述第二电力变换器包括第二AC-DC变换器，所述第二电力变换器配置为在所述UPS的第二操作模式期间经由所述第二AC-DC变换器将所述AC输入电力变换为DC电力；

DC-AC变换器，所述DC-AC变换器耦合至所述第一电力变换器、所述第二电力变换器、所述DC电源和所述输出端；以及

控制器，所述控制器耦合至所述第一电力变换器和所述第二电力变换器，

其中，所述控制器配置为确定所述AC输入电力是否在预定义操作范围内，并且作为对其的响应，以所述第一操作模式操作所述UPS。

2.根据权利要求1所述的UPS，其中，所述第一电力变换器包括增量变换拓扑的至少一部分，并且其中，所述第二电力变换器包括双变换拓扑的至少一部分。

3.根据权利要求2所述的UPS，其中，所述预定义操作范围为第一预定义操作范围，并且其中，所述控制器还配置为确定所述AC输入电力是否在第二预定义操作范围内，并且作为对其的响应，以所述第二操作模式操作所述UPS，其中所述第二预定义操作范围不同于所述第一预定义操作范围。

4.根据权利要求3所述的UPS，其中，所述控制器还配置为确定所述AC输入电力是否同时在所述第一预定义操作范围和所述第二预定义操作范围之外，并且作为对其的响应，以备用操作模式操作所述UPS，在所述备用操作模式中所述AC输出电力来源于所述DC电源。

5.根据权利要求3所述的UPS，其中，所述第一预定义操作范围包括在预定的标称供给电压的97％和103％之间的电压，并且其中，所述第二预定义操作范围包括在所述标称供给电压的85％和97％之间以及在所述标称供给电压的103％和115％之间的电压。

6.根据权利要求1所述的UPS，还包括开关，所述开关置于所述输入端和所述变压器的主绕组之间，其中，所述控制器配置为在所述第一操作模式下闭合所述开关，以及在所述第二操作模式下打开所述开关。

7.根据权利要求1所述的UPS，还包括充电器，所述充电器耦合到所述第一电力变换器、所述第二电力变换器、以及所述DC电源，其中，所述DC电源包括电池。

8.根据权利要求7所述的UPS，其中，在所述第一操作模式期间，所述控制器还配置为通过利用所述第一电力变换器调整所述变压器的副绕组上的电流来调节所述AC输出电力。

9.根据权利要求8所述的UPS，其中，在所述第一操作模式期间，所述控制器还配置为利用所述第二电力变换器向所述充电器提供DC电力。

10.一种不间断电源UPS，包括：

输入端，所述输入端配置为接收来自AC电源的AC输入电力；

输出端，所述输出端配置为向负载提供AC输出电力；

DC电源总线；

DC-AC变换器，所述DC-AC变换器耦合至所述输出端和所述DC电源总线；

控制器，所述控制器配置为确定所述AC输入电力是否在预定义操作范围内，并且作为对其的响应，以第一操作模式操作所述UPS，否则，以第二操作模式操作所述UPS；以及

装置，所述装置耦合至所述控制器、所述输入端、所述输出端、所述DC-AC变换器、以及所述DC电源总线，以用于在所述第一操作模式期间将所述AC输入电力变换成所述AC输出电力，以及在所述第二操作模式期间将所述AC输入电力变换成在所述DC电源总线处的DC电力。

11.根据权利要求10所述的UPS，其中，所述装置包括增量变换拓扑的至少一部分以及双变换拓扑的至少一部分。

12.根据权利要求10所述的UPS，其中，所述预定义操作范围为第一预定义操作范围，并且其中，所述控制器还配置为确定所述AC输入电力是否在第二预定义操作范围内，并且作为对其的响应，以所述第二操作模式操作所述UPS，其中所述第二预定义操作范围不同于所述第一预定义操作范围。

13.根据权利要求12所述的UPS，其中，所述控制器配置为确定所述AC输入电力是否同时在所述第一预定义操作范围和所述第二预定义操作范围之外，并且作为对其的响应，以备用操作模式操作所述UPS，在所述备用操作模式中，所述AC输出电力来源于所述DC电源总线。

14.一种操作不间断电源UPS的方法，所述不间断电源UPS具有输入端、输出端、DC电源、第一电力变换器、第二电力变换器，其中，所述输入端配置为接收来自AC电源的AC输入电力，所述输出端配置为向负载提供AC输出电力，所述第一电力变换器耦合到所述输入端和所述DC电源，所述第二电力变换器耦合至所述输入端和所述DC电源，所述第一电力变换器包括第一AC-DC变换器和变压器，所述变压器具有跨所述输入端和所述输出端耦合的主绕组，所述变压器还具有耦合到所述第一AC-DC变换器的副绕组，所述第二电力变换器包括第二AC-DC变换器，所述方法包括：

确定所述AC输入电力是否在预定义操作范围内；

响应于确定了所述AC输入电力在所述预定义操作范围内，以第一操作模式操作所述UPS；

在所述第一操作模式期间，经由所述变压器的主绕组将所述AC输入电力的第一部分变换成所述AC输出电力；

在所述第一操作模式期间，经由所述第一AC-DC变换器将所述AC输入电力的第二部分变换为DC电力，所述AC输入电力的第二部分不同于所述AC输入电力的第一部分；以及

在第二操作模式期间，经由所述第二AC-DC变换器将所述AC输入电力变换成DC电力。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述预定义操作范围为第一预定义操作范围，且所述方法还包括确定所述AC输入电力是否在第二预定义操作范围内，其中所述第二预定义操作范围不同于所述第一预定义操作范围，并且响应于确定了所述AC输入电力在所述第二预定义操作范围内，以所述第二操作模式操作所述UPS。

16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述第一预定义操作范围包括在预定义标称供给电压的97％和103％之间的电压，并且其中，所述第二预定义操作范围包括在所述标称供给电压的85％和97％之间以及在所述标称供给电压的103％和115％之间的电压。

17.根据权利要求14所述的方法，还包括在所述第一操作模式期间将所述变压器的主绕组耦合到所述输入端，以及在所述第二操作模式期间将所述变压器的主绕组与所述输入端解耦。

18.根据权利要求14所述的方法，还包括在所述第一操作模式期间通过利用所述第一电力变换器调整所述变压器的副绕组上通过的电流来调节所述AC输出电力。

19.根据权利要求18所述的方法，还包括在所述第一操作模式期间利用所述第二电力变换器生成DC电力。

20.根据权利要求14所述的方法，还包括检测所述AC输入电力的损耗，并且作为对其的响应，以备用操作模式操作所述UPS，在所述备用操作模式中，所述AC输出电力来源于所述DC电源。