CN106208344A - 一种不间断电源 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种不间断电源，包括：不间断电源的旁路的一个均流电感和主路的一个差模电感分别为一个磁芯上的第一绕组和第二绕组，该不间断电源中的均流电感数量至少为一个，该不间断电源中的差模电感数量至少为一个。采用本发明提供的不间断电源，减少了不间断电源中磁性元件的体积，降低了成本。
Description
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种不间断电源。
背景技术
在不间断电源(UPS，Uninterruptible Power Supply)系统中，为了提高供电的可靠性，通常会备有静态旁路，图1为UPS系统结构图，UPS系统分为主路和旁路，在正常工作时，UPS系统把主路输入市电电压变换为纯净的交流电为后级负载供电，当市电输入异常时启动电池输入，变换为纯净交流电对后级负载供电，如果主路中的市电和电池都无法供电，则启动旁路为后级负载供电；旁路输入可以是发电机、其它电网市电等；也可以是同源的主路市电。
对于大功率UPS的使用场合，采用多台UPS并联，通常并联的多台UPS共用一个静态旁路。但对于中小功率UPS的使用场合，由于成本所限，常常不能一步到位的采购一套多台UPS并联的系统，很多情况是先有单机UPS，后续再通过扩容组成并联UPS系统，因此，在中小功率UPS系统中，每个UPS具有一个静态旁路，这样，由于各个单机UPS的静态旁路的开关器件参数的离散性，各UPS输出的电缆长度不同即各电缆的等效电感量不同，以及电缆连接点阻抗不同等原因，造成各个单机UPS的静态旁路在并联供电时不均流。如果并联的其中一个UPS电流过大，还容易引起系统内部器件过热造成损坏。
为了解决中小功率UPS系统中各静态旁路并联供电引起的不均流问题，如图2所示，通常在静态旁路中串联一个电感L1。L2是主路中的差模电感，其作用是提供对高频的线路阻抗，抑制系统中的噪声源发射出来的差模噪声，L3是主路中的逆变均流电感，其作用是抑制UPS并联时的高频环流。由于UPS系统空间有限，这3类电感数量多，体积大，使得整个系统的成本提高。
发明内容
本发明实施例提供一种不间断电源，用以解决现有技术中存在的不间断电源系统中电感的体积大、数量多而占用系统空间、成本高的问题。
本发明实施例提供一种不间断电源，包括：
所述不间断电源的旁路的一个均流电感和主路的一个差模电感分别为一个磁芯上的第一绕组和第二绕组，所述不间断电源中的均流电感数量至少为一个，所述不间断电源中的差模电感数量至少为一个。
采用本发明实施例提供的不间断电源，由于不间断电源系统中旁路中的均流电感的电感与主路中的差模电感绕制在同一个磁芯上，减少了不间断电源系统中电感的数量和占用的体积，降低了成本。
进一步的，所述磁芯为I片组合磁芯、棒形磁芯、环形磁芯、轨道磁芯和E形磁芯中的任一种。
进一步的，当所述不间断电源的主路输入电源为三相交流电，旁路电源为三相交流电时，所述不间断电源的旁路的第一均流电感和主路的第一差模电感分别为第一磁芯上的第一绕组和第二绕组，所述不间断电源的旁路的第二均流电感和主路的第二差模电感分别为第二磁芯上的第一绕组和第二绕组，所述不间断电源的旁路的第三均流电感和主路的第三差模电感分别为第三磁芯上的第一绕组和第二绕组。
进一步的，当所述不间断电源的主路输入电压为三相交流电，旁路电源为单相电压时，所述不间断电源的旁路的均流电感和主路的任一个差模电感分别为一个磁芯上的第一绕组和第二绕组。
本发明实施例提供了一种不间断电源，所述不间断电源的旁路的一个均流电感和主路的一个逆变均流电感分别为一个磁芯上的第一绕组和第二绕组，所述不间断电源中的均流电感数量至少为一个，所述不间断电源中的逆变均流电感数量至少为一个。
采用本发明实施例提供的不间断电源，由于不间断电源系统中旁路中的均流电感的电感与主路中的逆变均流电感绕制在同一个磁芯上，减少了不间断电源系统中电感的数量和占用的体积，降低了成本。
进一步的，所述磁芯为I片组合磁芯、棒形磁芯、环形磁芯、轨道磁芯和E形磁芯中的任一种。
进一步的，当所述不间断电源的主路输出电源为三相交流电，旁路电源为三相交流电时，所述不间断电源的旁路的第一均流电感和主路的第一逆变均流电感分别为第一磁芯上的第一绕组和第二绕组，所述不间断电源的旁路的第二均流电感和主路的第二逆变均流电感分别为第二磁芯上的第一绕组和第二绕组，所述不间断电源的旁路的第三均流电感和主路的第三逆变均流电感分别为第三磁芯上的第一绕组和第二绕组。
进一步的，当所述不间断电源的主路输入电压为单相交流电，旁路电源为单相电压，所述不间断电源的旁路的均流电感和主路的逆变均流电感分别为一个磁芯上的第一绕组和第二绕组。
本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为现有技术中不间断电源结构图；
图2为现有技术中进行旁路均流的中小功率不间断电源结构图；
图3为本发明实施例1提供的电感的结构图；
图4为本发明实施例1提供的不间断电源的结构图之一；
图5为本发明实施例1提供的不间断电源的结构图之二；
图6为本发明实施例1提供的不间断电源的结构图之三；
图7为本发明实施例2提供的不间断电源的结构图之一；
图8为本发明实施例2提供的不间断电源的结构图之二；
图9为本发明实施例提供的不间断电源的结构图。
具体实施方式
为了给出减少不间断电源系统中电感数量和磁性元件占用的体积，降低成本的实现方案，本发明实施例提供了一种不间断电源，以下结合说明书附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。并且在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例1：
本发明实施例提供了一种不间断电源，该不间断电源的旁路的一个均流电感和主路的一个差模电感分别为一个磁芯上的第一绕组和第二绕组，即将该均流电感和该差模电感组成一个集成电感，如图3所示，该集成电感包括：一个磁芯31和在磁芯31上的第一绕组32以及第二绕组33，不间断电源的旁路的一个均流电感为第一绕组32，不间断电源的主路的一个差模电感为该第二绕组33。
其中，磁芯31可以是I片组合磁芯、棒形磁芯、环形磁芯、轨道磁芯和E形磁芯中的任一种，图3中的磁芯31只是示意图并仅不限于图中的形状，由于UPS系统的旁路电源和主路电源不会同时有电流流过，因此第一绕组32和第二绕组33互不干扰。
在UPS系统中，如图2所示，主路中的差模电感的作用是提供对高频的线路阻抗，抑制系统中的噪声源发射出来的差模噪声，旁路中的均流电感的作用为提高旁路的均流特性。
进一步的，本发明实施例中的第一绕组和第二绕组在绕制时，绕制的起始点可以在磁芯的同名端，也可以在磁芯的异名端。
根据不间断电源主路的输入电源是单相电压或者三相电压，每一相的差模电感都可以单独与旁路的均流电感绕制在同一个磁芯上。
具体的，当不间断电源系统的主路输入电源为单相交流电，旁路电源也为单相交流电时，不间断电源的旁路的均流电感和主路的差模电感分别为一个磁芯的第一绕组32与第二绕组33，第一绕组32和第二绕组33组成集成电感L_U，如图4所示。
当不间断电源系统的主路输入电源为三相交流电，旁路电源为单相电压时，不间断电源的旁路的均流电感和主路的任一个差模电感可以共用一个磁芯，即不间断电源的旁路的均流电感和主路的任一个差模电感分别为一个磁芯的第一绕组32与第二绕组33，第一绕组32和第二绕组33组成的集成电感L_U如图5所示。其中，旁路的均流电感可以分别与主路L1、L2、L3中的差模电感组成集成电感L_U、L_V、L_W。
当不间断电源系统的主路输入电源为三相交流电，旁路电源为三相交流电，不间断电源的旁路的任一个均流电感和主路的任一个差模电感可以共用一个磁芯，即旁路的第一均流电感和主路的第一差模电感分别为第一磁芯上的第一绕组和第二绕组，旁路的第二均流电感和主路的第二差模电感分别为第二磁芯上的第一绕组和第二绕组，旁路的第三均流电感和主路的第三差模电感分别为第三磁芯上的第一绕组和第二绕组，各自组成的集成电感分别为L_U、L_V、L_W，如图6所示。
进一步的，不间断电源，还包括断开装置，该断开装置在主路和旁路中，用于控制主路和旁路的导通和断开。该端口装置可以为继电器、接触器、晶闸管、绝缘栅双极型晶体管(IGBT，Insulated Gate Bipolar Transistor)或者金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET，Metal-Oxide-Semiconductor Field-EffectTransistor)。
采用本发明实施例提供的不间断电源，由于不间断电源系统中旁路中的均流电感的电感与主路中的差模电感绕制在同一个磁芯上，减少了不间断电源系统中电感的数量和占用的体积，降低了成本。
实施例2：
本发明实施例提供了一种不间断电源，该不间断电源的旁路的一个均流电感和主路的一个逆变均流电感分别为一个磁芯上的第一绕组和第二绕组，即将该均流电感和该逆变均流电感组成一个集成电感，该集成电感与上述实施例1中图3所示的电感相同。其中，磁芯31可以是I片组合磁芯、棒形磁芯、环形磁芯、轨道磁芯和E形磁芯中的任一种，图3中的磁芯31只是示意图并仅不限于图中的形状，由于UPS系统的旁路电源和主路电源不会同时有电流流过，因此第一绕组32和第二绕组33互不干扰。
在UPS系统中，如图2所示，主路中的逆变均流电感的作用是抑制UPS并联时的高频环流，旁路中的均流电感的作用为提高旁路的均流特性。
进一步的，本发明实施例中的第一绕组和第二绕组在绕制时，绕制的起始点可以在磁芯的同名端，也可以在磁芯的异名端。
根据不间断电源主路的输出电源是单相电压或者三相电压，每一相的逆变均流电感都可以单独与旁路的均流电感绕制在同一个磁芯上。
具体的，当不间断电源系统的主路输出电源也为单相交流电，旁路电源也为单相交流电时，不间断电源的旁路的均流电感和主路的逆变均流电感分别为一个磁芯的第一绕组32与第二绕组33共用一个磁芯，第一绕组32和第二绕组33组成的集成电感L_A如图7所示。
当不间断电源系统的主路输出电源为三相交流电，旁路电源为三相交流电，不间断电源的旁路的任一个均流电感和主路的任一个逆变均流电感可以共用一个磁芯，即旁路的第一均流电感和主路的第一逆变均流电感分别为第一磁芯上的第一绕组和第二绕组，旁路的第二均流电感和主路的第二逆变均流电感分别为第二磁芯上的第一绕组和第二绕组，旁路的第三均流电感和主路的第三逆变均流电感分别为第三磁芯上的第一绕组和第二绕组，各自组成的集成电感分别为L_A、L_B、L_C，如图8所示。
采用本发明实施例提供的不间断电源，由于不间断电源系统中旁路中的均流电感的电感与主路中的逆变均流电感绕制在同一个磁芯上，减少了不间断电源系统中电感的数量和占用的体积，降低了成本。
进一步的，不间断电源，还包括断开装置，该断开装置在主路和旁路中，用于控制主路和旁路的导通和断开。该端口装置可以为继电器、接触器、晶闸管、绝缘栅双极型晶体管(IGBT，Insulated Gate Bipolar Transistor)或者金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET，Metal-Oxide-Semiconductor Field-EffectTransistor)。
本发明实施例中，集成电感的位置在不间断电源的输入或者输出的火线上。进一步的，当不间断电源的输出电源为单相交流电时，集成电感的位置还可以在输入或者输出的零线上，此时将第一绕组32和第二绕组33合并使用一个绕组，如图9所示，合并为一个绕组L_U。
综上所述，本发明实施例提供的方案，包括：不间断电源的旁路的一个均流电感和主路的一个差模电感分别为一个磁芯上的第一绕组和第二绕组，该不间断电源中的均流电感数量至少为一个，该不间断电源中的差模电感数量至少为一个。采用本发明提供的不间断电源，减少了不间断电源中磁性元件的体积，降低了成本。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (8)
1.一种不间断电源，其特征在于，所述不间断电源的旁路的一个均流电感和主路的一个差模电感分别为一个磁芯上的第一绕组和第二绕组，所述不间断电源中的均流电感数量至少为一个，所述不间断电源中的差模电感数量至少为一个。
2.如权利要求1所述的不间断电源，其特征在于，所述磁芯为I片组合磁芯、棒形磁芯、环形磁芯、轨道磁芯和E形磁芯中的任一种。
3.如权利要求1所述的不间断电源，其特征在于，当所述不间断电源的主路输入电源为三相交流电，旁路电源为三相交流电时，所述不间断电源的旁路的第一均流电感和主路的第一差模电感分别为第一磁芯上的第一绕组和第二绕组，所述不间断电源的旁路的第二均流电感和主路的第二差模电感分别为第二磁芯上的第一绕组和第二绕组，所述不间断电源的旁路的第三均流电感和主路的第三差模电感分别为第三磁芯上的第一绕组和第二绕组。
4.如权利要求1所述的不间断电源，其特征在于，当所述不间断电源的主路输入电压为三相交流电，旁路电源为单相电压时，所述不间断电源的旁路的均流电感和主路的任一个差模电感分别为一个磁芯上的第一绕组和第二绕组。
5.一种不间断电源，其特征在于，所述不间断电源的旁路的一个均流电感和主路的一个逆变均流电感分别为一个磁芯上的第一绕组和第二绕组，所述不间断电源中的均流电感数量至少为一个，所述不间断电源中的逆变均流电感数量至少为一个。
6.如权利要求5所述的不间断电源，其特征在于，所述磁芯为I片组合磁芯、棒形磁芯、环形磁芯、轨道磁芯和E形磁芯中的任一种。
7.如权利要求5所述的不间断电源，其特征在于，当所述不间断电源的主路输出电源为三相交流电，旁路电源为三相交流电时，所述不间断电源的旁路的第一均流电感和主路的第一逆变均流电感分别为第一磁芯上的第一绕组和第二绕组，所述不间断电源的旁路的第二均流电感和主路的第二逆变均流电感分别为第二磁芯上的第一绕组和第二绕组，所述不间断电源的旁路的第三均流电感和主路的第三逆变均流电感分别为第三磁芯上的第一绕组和第二绕组。
8.如权利要求5所述的不间断电源，其特征在于，当所述不间断电源的主路输入电压为单相交流电，旁路电源为单相电压，所述不间断电源的旁路的均流电感和主路的逆变均流电感分别为一个磁芯上的第一绕组和第二绕组。
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