CN106787155B - 一种不间断电源电路及控制电路的方法 - Google Patents

Abstract

一种不间断电源电路及控制电路的方法，所述不间断电源电路包括交流电源、第一双向可控开关和储能模块，所述第一双向可控开关包括第一开关器件、第二开关器件、桥臂电路和续流桥臂；所述第一开关器件与所述第二开关器件反向串联；所述第一开关器件的一端连接交流电源，所述第一开关器件的另一端连接所述第二开关器件的一端，所述第二开关器件的另一端分别与所述储能模块的一端和所述续流桥臂电连接；所述桥臂电路和所述续流桥臂串联。通过采用本申请的电路，能够保证不间断电源正常工作，同时降低供电系统损坏的可能性。

Description

一种不间断电源电路及控制电路的方法

技术领域

本申请涉及电子电力技术领域，尤其涉及一种不间断电源电路及控制电路的方法。

背景技术

目前的大多供电系统都会采用不间断电源(英文全称：Uninterruptible PowerSystem，英文简称：UPS)来供电，在市电输入正常时，UPS在市电模式下供电，在市电输入故障时后，UPS切换到电池模式供电，以保证正常的供电。采用三桥臂拓扑的UPS在正常工作状态下，市电输出与市电输入保持相位一致。

但是，基于该三桥臂拓扑供电时，若出现市电输入和市电输出相位不一致，供电系统内则会产生回路电流，该回路电流很大，并且基于该三桥臂拓扑，由于无法切断该回路电流，则会导致UPS无法稳定正常工作，相应的会出现电流过流、母线过压等问题，相应导致供电系统损坏。

发明内容

本申请提供了一种不间断电源电路及控制电路的方法，能够解决现有技术中由于市电输入和市电输出错相时导致UPS无法正常工作的问题。

本申请第一方面提供一种不间断电源电路，所述不间断电源电路包括交流电源、第一双向可控开关和储能模块，所述第一双向可控开关包括第一开关器件、第二开关器件、桥臂电路和续流桥臂。

其中，所述第一开关器件与所述第二开关器件反向串联。

所述第一开关器件的一端连接交流电源，所述第一开关器件的另一端连接所述第二开关器件的一端，所述第二开关器件的另一端分别与所述储能模块的一端和所述续流桥臂电连接；所述桥臂电路和所述续流桥臂串联。

桥臂电路包括功率因素校正PFC整流模块和逆变模块，本申请不局限于三桥桥臂电路的错相缺陷，还可以扩展到其他有类似缺陷的拓扑，具体本申请不作限定。

续流桥臂则是指在市电正常供电状态下，保持常关，在市电异常例如输入输出错相时，通过控制其导通，参与UPS电路中的桥臂电路正常续流。

本申请采用上述拓扑后，相较于现有技术，通过与桥臂电路串联的续流桥臂和反向串联的第一开关器件和第二开关器件，就能够使得在输入电压和输出电压错相时，通过第一开关器件和第二开关器件的通断来控制正常的续流过程以及切断产生的回路电流，通过采用该结构，能够保证不间断电源正常工作，同时降低供电系统损坏的可能性。

上述第一开关器件和第二开关器件需要实现双向的导通关断，以及进行高频开关操作，所以可以采用半导体开关器件，例如IGBT、MOSFET等半导体器件。可以采用单独的器件来实现第一双向可控开关的双向导通/关断的功能。若第一双向可控开关采用上述第一开关器件和第二开关器件，则需要通过反向串联实现双向的导通/关断功能。

在一些可能的设计中，所述续流桥臂可包括第二双向可控开关和第三双向可控开关，所述第二双向可控开关与所述第三双向可控开关串联，所述第二开关器件的另一端连接在所述第二双向可控开关与所述第三双向可控开关之间。续流桥臂采用串联的第二双向可控开关与第三双向可控开关，能够市电输入正常时保持常关，不影响储能过程；在错相时周期性的常关/常通，维持整个续流工作正常进行。

在一些可能的设计中，所述第二双向可控开关包括第三开关器件和第一单向导通器件，所述第三双向可控开关包括第四开关器件和第二单向导通器件，其中，所述第三开关器件与所述第一单向导通器件电连接，所述第四开关器件与所述第二单向导通器件电连接，所述第二开关器件的另一端分别与所述第一单向导通器件和所述第四开关器件电连接。

在一些可能的设计中，所述桥臂电路包括第五开关器件和第六开关器件，所述第五开关器件和所述第六开关器件串联，所述第五开关器件和所述第六开关器件分别与所述储能模块的另一端电连接；

当输入所述供电设备的输入电压和自所述供电设备输出的输出电压之间的相位错相时，所述第五开关器件和所述第六开关器件均关断，所述第一开关器件和所述第二开关器件启动高频导通/关断。

其中，高频导通/关断则是指某个器件在输入电压与输出电压错相时，可通过电信号来控制该器件导通/关闭，导通和关闭之间的切换频率很高。

由此可见，通过控制第一开关器件和所述第二开关器件切断电流回路和导通电路，从而保证供电系统的储能和续流能够正常运行，提高供电系统的稳定性。

在一些可能的设计中，当所述输入电压处于负半周且所述输出电压处于正半周，所述第一开关器件和所述第二开关器件均导通或均关断时，所述第三开关器件导通，所述第四开关器件关断。

当所述输入电压处于正半周且所述输出电压处于负半周，所述第一开关器件和所述第二开关器件均导通或均关断时，所述第三开关器件关断，所述第四开关器件导通。由此可见，通过控制第一开关器件和所述第二开关器件切断电流回路和导通电路，从而保证供电系统的储能和续流能够正常运行，提高供电系统的稳定性。

在一些可能的设计中，若输入所述供电设备的输入电压和自所述供电设备输出的输出电压之间的相位一致，则当所述输入电压处于负半周时，所述第三开关器件和所述第四开关器件均关断，所述第五开关器件启动高频导通/关断，所述第六开关器件关断。

当所述输入电压处于正半周时，所述第三开关器件和所述第四开关器件均关断，所述第六开关器件启动高频导通/关断，所述第五开关器件关断。

在一些可能的设计中，所述供电设备还包括继电器，所述继电器与所述双向可控开关并联，当所述输入电压和所述输出电压之间的相位一致时，所述继电器导通，能够降低输入输出不错相时第一开关器件和第二开关器件的损耗。

当所述输入电压和所述输出电压之间的相位不一致时，所述继电器断开。如果错相时，通过断开继电器即可达到切换回路电流的功能，由此能够提高供电系统的稳定性。

本申请第二方面提供一种控制电路的方法，具有实现对应于上述第一方面提供的不间断电源电路的功能。所述功能可以通过硬件实现，也可以通过硬件执行相应的软件实现。硬件或软件包括一个或多个与上述功能相对应的模块，所述模块可以是软件和/或硬件。本申请的控制电路的方法可应用于不间断电源电路，所述不间断电源电路包括交流电源、第一双向可控开关和储能模块，所述第一双向可控开关包括第一开关器件、第二开关器件、桥臂电路和续流桥臂；

所述第一开关器件与所述第二开关器件反向串联；

所述第一开关器件的一端连接交流电源，所述第一开关器件的一端连接所述第二开关器件的一端，所述第二开关器件的另一端分别与所述储能模块的一端和所述续流桥臂电连接；

所述桥臂电路和所述续流桥臂串联；

当检测到输入所述供电设备的输入电压和自所述供电设备输出的输出电压之间的相位错相时，控制所述第一开关器件和所述第二开关器件中的至少一个高频导通/关断，以控制所述桥臂电路的储能和切断由所述桥臂电路产生的续流回路。其中，桥臂电路包括功率因素校正PFC整流模块和逆变模块，本申请不局限于三桥桥臂电路的错相缺陷，还可以扩展到其他有类似缺陷的拓扑，具体本申请不作限定。

续流桥臂则是指在市电正常供电状态下，保持常关，在市电异常例如输入输出错相时，通过控制其导通，参与UPS电路中的桥臂电路正常续流。

与现有机制相比，本发明实施例中，不间断电源电路采用了与桥臂电路串联的续流桥臂和反向串联的第一开关器件和第二开关器件，能够使得在输入电压和输出电压错相时，通过发波去控制第一开关器件和第二开关器件的通断，以控制正常的续流过程以及切断产生的回路电流，通过采用该结构，即使输入电压与输出电压错相，也能够保证不间断电源在市电供电状态下正常工作，同时降低供电系统损坏的可能性。此外，在上述不间断电源电路的基础上，通过控制电路发波来解决错相的问题，这样能够进一步的简化错相时控制电路正常工作的逻辑。

上述第一开关器件和第二开关器件需要实现双向的导通关断，以及进行高频开关操作，所以可以采用半导体开关器件，例如IGBT、MOSFET等半导体器件。可以采用单独的器件来实现第一双向可控开关的双向导通/关断的功能。若第一双向可控开关采用上述第一开关器件和第二开关器件，则需要通过反向串联实现双向的导通/关断功能。

在一些可能的设计中，所述续流桥臂包括第二双向可控开关和第三双向可控开关，所述第二双向可控开关与所述第三双向可控开关串联，所述第二开关器件的另一端连接在所述第二双向可控开关与所述第三双向可控开关之间。续流桥臂采用串联的第二双向可控开关与第三双向可控开关，能够市电输入正常时保持常关，不影响储能过程；在错相时周期性的常关/常通，维持整个续流工作正常进行。

可选的，所述第二双向可控开关包括第三开关器件和第一单向导通器件，所述第三双向可控开关包括第四开关器件和第二单向导通器件。

所述第三开关器件与所述第一单向导通器件电连接，所述第四开关器件与所述第二单向导通器件，所述第二开关器件的另一端分别与所述第一单向导通器件和所述第四开关器件电连接。

在一些可能的设计中，所述桥臂电路包括第五开关器件和第六开关器件，所述第五开关器件和所述第六开关器件串联，所述第五开关器件和所述第六开关器件分别与所述储能模块的另一端电连接；所述方法还包括：

当输入所述供电设备的输入电压和自所述供电设备输出的输出电压之间的相位错相时，关断所述第五开关器件和所述第六开关器件；

当检测到所述输入电压处于负半周且所述输出电压处于正半周时，控制所述第一开关器件和/或所述第二开关器件高频发波，控制所述第三开关器件导通，以及关断所述第四开关器件。

当所述输入电压处于正半周且所述输出电压处于负半周，关断所述第三开关器件，以及控制所述第一开关器件和/或所述第二开关器件高频发波，控制，控制所述第四开关器件导通。

由此可见，通过控制第一至第四开关器件切断电流回路/导通电路，从而保证供电系统的储能和续流能够正常运行，提高供电系统的稳定性。

在一些可能的设计中，所述方法还包括：

当检测到所述输入电压处于负半周且所述输出电压处于正半周时，关断所述第一开关器件和/或所述第二开关器件，控制所述第三开关器件导通，以及关断所述第四开关器件。

当所述输入电压处于正半周且所述输出电压处于负半周，关断所述第一开关器件和/或所述第二开关器件，以及关断所述第三开关器件，控制所述第四开关器件导通。由此可见，通过控制第一开关器件和所述第二开关器件切断电流回路和导通电路，从而保证供电系统的储能和续流能够正常运行，提高供电系统的稳定性。

在一些可能的设计中，所述方法还包括：

当检测到输入所述供电设备的输入电压和自所述供电设备输出的输出电压之间的相位一致时，控制所述第五开关器件和所述第六开关器件高频导通/关断，以及控制所述第一开关器件和所述第二开关器件均导通，以及关断所述第三开关器件和所述第四开关器件。

在一些可能的设计中，当输入所述供电设备的输入电压和自所述供电设备输出的输出电压之间的相位错相时，所述方法还包括：

关断所述第五开关器件和所述第六开关器件；

当检测到所述输入电压为负半周且所述输出电压为正半周时，控制所述第三开关器件导通，控制所述第二开关器件高频导通/关断，以及关断所述第一开关器件。

当检测到所述输入电压为正半周且所述输出电压为负半周时，控制所述第四开关器件导通，控制所述第一开关器件高频导通/关断，以及关断所述第二开关器件。

其中，高频导通/关断则是指某个器件在输入电压与输出电压错相时，可通过电信号来控制该器件导通/关闭，导通和关闭之间的切换频率很高。

在一些可能的设计中，当输入所述供电设备的输入电压和自所述供电设备输出的输出电压之间的相位一致时，所述方法还包括：

关断所述第三开关器件和所述第四开关器件；

在所述输入电压为负半周时，控制所述第五开关器件高频发波，以及关断第六开关器件；

在所述输入电压为正半周时，控制所述第六开关器件高频发波，以及关断所述第五开关器件。

在一些可能的设计中，所述供电设备还包括继电器，所述继电器与所述双向可控开关并联，当所述输入电压和所述输出电压之间的相位一致时，控制所述继电器导通，能够降低输入输出不错相时第一开关器件和第二开关器件半导体器件的损耗。

当所述输入电压和所述输出电压之间的相位不一致时，断开所述继电器。如果错相时，通过断开继电器即可达到切换回路电流的功能，由此能够提高供电系统的稳定性。

本申请的又一方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述各方面所述的方法。

相较于现有技术，本申请提供的方案中，不间断电源电路采用了与桥臂电路串联的续流桥臂和反向串联的第一开关器件和第二开关器件，能够使得在输入电压和输出电压错相时，通过第一开关器件和第二开关器件的通断来控制正常的续流过程以及切断产生的回路电流，通过采用该结构，能够保证不间断电源正常工作，同时降低供电系统损坏的可能性。

附图说明

图1为本发明实施例中不间断电源电路的一种结构示意图；

图2为本发明实施例中不间断电源电路的另一种结构示意图；

图3为本发明实施例中不间断电源电路的另一种结构示意图；

图4为本发明实施例中不间断电源电路的另一种结构示意图；

图5为本发明实施例中输入电压和输出电压之间的相位关系示意图；

图6-a为本发明实施例中市电正常时，输入电压处于负半周时的储能示意图；

图6-b为本发明实施例中示意图错相时，输入电压处于负半周时的储能示意图；

图6-c为本发明实施例中错相时，输入电压处于负半周时的续流示意图；

图7-a为本发明实施例中市电正常时，输入电压处于正半周时的储能示意图；

图7-b为本发明实施例中错相时，输入电压处于正半周时的储能示意图；

图7-c为本发明实施例中错相时，输入电压处于正半周时的续流示意图；

图8为本发明实施例中第一双向可控开关和续流桥臂的连接方式示意图。

具体实施方式

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或模块的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或模块，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或模块，本文中所出现的模块的划分，仅仅是一种逻辑上的划分，实际应用中实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块可以结合成或集成在另一个系统中，或一些特征可以忽略，或不执行，另外，所显示的或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，模块之间的间接耦合或通信连接可以是电性或其他类似的形式，本文中均不作限定。并且，作为分离部件说明的模块或子模块可以是也可以不是物理上的分离，可以是也可以不是物理模块，或者可以分布到多个电路模块中，可以根据实际的需要选择其中的部分或全部模块来实现本申请方案的目的。

本申请供了一种不间断电源电路及控制电路的方法，本申请可用于电子电力技术领域，能够错相导致输出电压跳变、供电系统无法正常工作的问题。以下进行详细说明。

由于使用三桥臂拓扑的UPS产品主要存在2个缺陷：

1、错相时UPS无法稳定正常工作，会出现电流过流、母线过压等问题导致系统损坏。

2、市电输入电压突然跳变反相，尤其是输出为容性负载时，会存在不控回路导致输入和输出电压叠加灌母线、过流，导致系统损坏。为解决上述技术问题，本申请主要提供以下技术方案：

在UPS电路中引入与桥臂电路串联的续流桥臂和与市电交流电源串联的双向可控开关，在检测到输入电压与输出电压错相时，控制该双向可控开关的通断来实现正常的储能和续流，具体来说，通过关断双向可控开关来切断回路电流，以及续流桥臂中的双向可控开关的周期性通断，使得续流桥臂和桥臂电路能够正常续流，不损坏电路中的各半导体器件。通过控制双向可控开关导通，以及关断续流桥臂中的双向可控开关，使得储能模块能够正常储能，不损坏电路中的各半导体器件从而解决由于错相导致供电系统无法正常工作的缺陷，能有效提高供电系统的可靠性。

其中，双向可控开关是指能够迅速的在开启和断开电路之间进行切换的半导体开关器件，可以是独立的开关器件例如两端双向可控硅开关，也可以是几个开关器件组成，例如由两个开关器件反向串联组成。具体双向可控开关的材料、以及其内部结构本申请均不作限定。

UPS包括功率因素校正(英文全称：Power Factor Correction，英文简称：PFC)整流模块和逆变模块，逆变模块用于对母线之间产生的电压逆变为交流电，PFC整流模块用于在市电正常时对母线进行充电，并将逆变模块逆变得到的市电交流变换为直流母线电压。

桥臂电路包括PFC整流模块和逆变模块，本申请不局限于三桥桥臂电路的错相缺陷，还可以扩展到其他有类似缺陷的拓扑，具体本申请不作限定。后续本申请以三桥桥臂电路为例。

续流桥臂是指在市电正常供电状态下，保持常关，在市电异常例如输入输出错相时，通过控制其导通，参与UPS电路中的桥臂电路正常续流。该续流桥臂可采用两个以上的双向可控开关串联而成，续流桥臂与桥臂电路串联。

下面参照图1对本申请提供一种不间断电源电路进行举例说明，不间断电源电路包括交流电源、第一双向可控开关和储能模块，所述第一双向可控开关包括第一开关器件、第二开关器件、桥臂电路和续流桥臂。

其中，所述第一开关器件与所述第二开关器件反向串联。

所述第一开关器件的一端连接交流电源，所述第一开关器件的另一端连接所述第二开关器件的一端，所述第二开关器件的另一端分别与所述储能模块的一端和所述续流桥臂电连接。所述桥臂电路和所述续流桥臂串联。

由于第一开关器件和第二开关器件需要实现双向的导通关断，以及进行高频开关操作，所以可以采用半导体开关器件，例如绝缘栅双极型晶体管(英文全称：InsulatedGate Bipolar Transistor，英文简称：IGBT)、金氧半场效晶体管(英文全称：Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,，英文简称：MOSFET)等半导体器件。可以采用单独的器件来实现第一双向可控开关的双向导通/关断的功能。若第一双向可控开关采用上述第一开关器件和第二开关器件，则需要通过反向串联实现双向的导通/关断功能。

另外，由于半导体器件工作时存在损耗发热，那么，在输入电压和输出电压相位一致时，只要保持第一双向可控开关常通即可保持正常的供电，也还可以通过在第一双向可控开关两端并联一个继电器将第一双向可控开关短路，这样便可以提高供电的效率，可以采用低损耗的继电器，具体型号或结构本申请不作限定。

与现有机制相比，本发明实施例中，不间断电源电路采用了与桥臂电路串联的续流桥臂和反向串联的第一开关器件和第二开关器件，能够使得在输入电压和输出电压错相时，通过第一开关器件和第二开关器件的通断来控制正常的续流过程以及切断产生的回路电流，通过采用该结构，即使输入电压与输出电压错相，也能够保证不间断电源在市电供电状态下正常工作，同时降低供电系统损坏的可能性。

由此可见，采用本申请所提供的拓扑，能够有效的解决错相导致供电系统无法正常工作的问题，还能显著提高三桥臂拓扑的市电输入频率范围，提升产品可靠性和竞争力。换句话说，采用了本申请的拓扑后，在输入电压跳变后，输出电压可以不跟随输入电压的跳变而跳变，即可以不跟随输入电压的相位，因此，在更宽的输入电压频率范围内，输出电压的频率都可以保持不变，也就是对输入电压频率范围适应能力更强。

可选的，在一些发明实施例中，如图2所示，所述续流桥臂包括第二双向可控开关和第三双向可控开关，所述第二双向可控开关与所述第三双向可控开关串联，所述第二开关器件的另一端连接在所述第二双向可控开关与所述第三双向可控开关之间。续流桥臂采用串联的第二双向可控开关与第三双向可控开关，能够市电输入正常时保持常关，不影响储能过程；在错相时周期性的常关/常通，维持整个续流工作正常进行。

在图2的基础之上，还可以对所述第二双向可控开关和所述第三双向可控开关进行能够实现同等功能替换的结构，例如图3所示的电路结构。图3中，所述第二双向可控开关包括第三开关器件和第一单向导通器件，所述第三双向可控开关包括第四开关器件和第二单向导通器件。

所述第三开关器件与所述第一单向导通器件电连接，所述第四开关器件与所述第二单向导通器件电连接。所述第二开关器件的另一端分别与所述第一单向导通器件和所述第四开关器件电连接。在市电供电状态下，第三开关器件和第四开关器件周期性的常通/常关。

可选的，在一些发明实施例中，如图4所示，所述桥臂电路可包括第五开关器件和第六开关器件，所述第五开关器件和所述第六开关器件串联，所述第五开关器件和所述第六开关器件分别与所述储能模块的另一端电连接。

当输入所述供电设备的输入电压和自所述供电设备输出的输出电压之间的相位错相时，所述第五开关器件和所述第六开关器件均关断，所述第一开关器件和所述第二开关器件启动高频导通/关断。通过控制第一开关器件和所述第二开关器件切断电流回路和导通电路，从而保证供电系统的储能和续流能够正常运行，提高供电系统的稳定性。

可选的，在一些发明实施例中，当所述输入电压处于负半周且所述输出电压处于正半周，所述第一开关器件和所述第二开关器件均导通或均关断时，所述第三开关器件导通，所述第四开关器件关断。

当所述输入电压处于正半周且所述输出电压处于负半周，所述第一开关器件和所述第二开关器件均导通或均关断时，所述第三开关器件关断，所述第四开关器件导通。

举例来说，由图5可知，可知，区间B和D对应的均是输入电压Vin和输出电压Vo错相的时段，下面图6-a至图6-c为区间B的分析过程，图7-a至图7-c为区间D的分析过程，分别进行说明。

一、图6-a为输入电压和输出电压相位一致时的电流回路，电流方向按照图中箭头所指示的方向。图6-a中，输入电压为负半周，在相位一致时，输出电压为负半周，当输入市电突然跳变到正半周后，由于输出电压为负半周，所以会出现输入电压与输出电压错相，会切换到一个新的电流回路，可以通过Q9/Q10切换来实现输出不随输入跳变(也就是输入电压和输出电压实现解耦)，实现在错相时，也能够正常进行储能工作和续流工作，通过Q9/Q10切断电流回路，从而保证供电系统能够正常运行，提高供电系统的稳定性。那么，在错相时，可以控制第一开关器件和第二开关器件高频导通/关断。下面以图6-b和图6-c分别对错相时的储能工作和续流工作进行具体说明：

在图6-b所示的电感L1从市电Vin进行储能的回路的一种示意图中，输出电压处于正半周，输入电压处跳变为负半周，也就是此时电路处于错相。在这种情况下，保持Q1和Q2常关，然后Q9、Q10启动高频发波，Q11和Q4保持常通，Q12保持常关，再加上Q5和Q6做高频互补发波，这样就能保证输出电压Vo正弦波输出，电流走向如图6-b中的箭头走向所示，可知，电感L1和电感L2进行储能。可见，在错相时，采用该电路结构，能够通过Q9和Q10的高频导通以及结合续流桥臂(Q11、Q12、D7和D8)，完成正常的储能工作，产生的电流不经过桥臂电路中的二极管。

在图6-c所示的电感L1将储存的能量释放给母线电容的回路的一种示意图中，输出电压处于正半周，输入电压跳变为负半周，输入输出错相。在这种情况下，保持Q1、Q2常关，然后Q9、Q10高频发波关断，Q11、Q4保持常通，Q12保持常关，由电感L1和电感L2进行续流，两个续流回路如图6-c中的虚线箭头和实线箭头所示。Q9和Q10关断后，切断了市电电压和桥臂电路，这样即使输入电压和输出到电容C上的电压串联产生了大电流，通过关断Q9和Q10即可切断如下电流回路：电流输出——>Q5体二极管——>母线电容C——>Q2体二极管——>市电，由于切断了回路电流，这样就可以大大的降低流过体二极管的电流，因此能够减少对图6-c中所示的各电子元器件的损坏。

本申请中的常通是指某个器件在输入电压处于正半周或者负半周时，一直保持在导通的状态；常关则是指某个器件在输入电压处于正半周或者负半周时，一直保持在关断的状态。

高频导通/关断则是指某个器件在输入电压与输出电压错相时，可通过电信号来控制该器件导通/关闭，导通和关闭之间的切换频率很高。例如图6-b中，控制Q9和/或Q10导通，那么，就可以进行正常的储能工作，而如图6-c中，控制Q9和/或Q10关断，则可以切换回路电流，从而进行续流工作。

二、图7-a为输入电压和输出电压相位一致时的电流回路，电流方向按照图中箭头所指示的方向。图7-a中，输入电压为正半周，在相位一致时，输出电压为正半周，当输入市电突然跳变到负半周后，由于输出电压为正半周，所以会出现输入电压与输出电压错相，会切换到一个新的电流回路，可以通过Q9/Q10切换来实现输出不随输入跳变，实现在错相时，也能够正常进行储能工作和续流工作，通过Q9/Q10切断电流回路，从而保证供电系统能够正常运行，提高供电系统的稳定性。那么，在错相时，可以控制第一开关器件和第二开关器件高频导通/关断。下面以图7-b和图7-c分别对错相时的储能工作和续流工作进行具体说明：

在图7-b所示的电感L1从市电输入电压Vin进行储能的回路的一种示意图中，输出电压处于负半周，输入电压跳变为正半周，此时输入输出错相。保持Q1、Q2常关，Q9、Q10启动高频发波，此过程中，Q12、Q3保持常通，Q11保持常关，电感L1和电感L2进行储能。可见，在错相时，采用该电路结构，能够通过Q9和Q10的高频导通以及结合续流桥臂，完成正常的储能工作。

在图7-c所示的电感L1将储存的能量释放给母线电容C的回路的一种示意图中，输出电压处于负半周，输入电压跳变为正半周，此时输入输出错相。保持Q1、Q2常关，Q9、Q10高频发波关断，Q12、Q3保持常通，Q11保持常关，由电感L1和电感L2进行续流。并且，由于Q9和Q10关断后，切断了市电电压和桥臂电路，与图6-c所示的实施例同理，在输入电压为正半周时，可通过关断Q9和Q10即可切断如下电流回路：市电——>Q1体二极管——>母线电容C——>Q6体二极管——>输出，由于切断了回路电流，这样减少对图7-c中所示的各电子元器件的损坏。

可选的，在一些发明实施例中，若输入所述供电设备的输入电压和自所述供电设备输出的输出电压之间的相位一致，则当所述输入电压处于负半周时，所述第三开关器件和所述第四开关器件均关断，所述第五开关器件启动高频导通/关断，所述第六开关器件关断。

当所述输入电压处于正半周时，所述第三开关器件和所述第四开关器件均关断，所述第六开关器件启动高频导通/关断，所述第五开关器件关断。

基于上述不间断电源电路的拓扑，本申请还提供一种控制电路的方法来解决错相导致的2个缺陷。所述方法应用于不间断电源电路，所述不间断电源电路包括交流电源、第一双向可控开关和储能模块，所述第一双向可控开关包括第一开关器件、第二开关器件、桥臂电路和续流桥臂；所述第一开关器件与所述第二开关器件反向串联。

所述第一开关器件的一端连接交流电源，所述第一开关器件的一端连接所述第二开关器件的一端，所述第二开关器件的另一端分别与所述储能模块的一端和所述续流桥臂电连接，所述桥臂电路和所述续流桥臂串联。

在上述图1-图7-c任意的基础之上，本申请还可以通过控制器件发波的方式来实现错相时的储能、续流以及保护电路中的各器件的功能。具体来说，当检测到输入所述供电设备的输入电压和自所述供电设备输出的输出电压之间的相位错相时，控制所述第一开关器件和所述第二开关器件中的至少一个高频导通/关断，以控制所述桥臂电路的储能和切断由所述桥臂电路产生的续流回路。

与现有机制相比，本发明实施例中，不间断电源电路采用了与桥臂电路串联的续流桥臂和反向串联的第一开关器件和第二开关器件，能够使得在输入电压和输出电压错相时，通过发波去控制第一开关器件和第二开关器件的通断，以控制正常的续流过程以及切断产生的回路电流，通过采用该结构，即使输入电压与输出电压错相，也能够保证不间断电源在市电供电状态下正常工作，同时降低供电系统损坏的可能性。此外，在上述不间断电源电路的基础上，通过控制电路发波来解决错相的问题，这样能够进一步的简化错相时控制电路正常工作的逻辑。

可选的，在一些发明实施例中，所述续流桥臂包括第二双向可控开关和第三双向可控开关，所述第二双向可控开关与所述第三双向可控开关串联，所述第二开关器件的另一端连接在所述第二双向可控开关与所述第三双向可控开关之间。续流桥臂采用串联的第二双向可控开关与第三双向可控开关，能够市电输入正常时保持常关，不影响储能过程；在错相时周期性的常关/常通，维持整个续流工作正常进行。

可选的，在一些发明实施例中，所述第二双向可控开关包括第三开关器件和第一单向导通器件，所述第三双向可控开关包括第四开关器件和第二单向导通器件，具体的续流桥臂与第一双向可控开关的连接方式示意图可参考图8所示的结构，本申请不限于图8所示的结构。

所述第三开关器件与所述第一单向导通器件电连接，所述第四开关器件与所述第二单向导通器件，所述第二开关器件的另一端分别与所述第一单向导通器件和所述第四开关器件电连接。

可选的，在一些发明实施例中，所述桥臂电路包括第五开关器件和第六开关器件，所述第五开关器件和所述第六开关器件串联，所述第五开关器件和所述第六开关器件分别与所述储能模块的另一端电连接；所述方法还包括：

当输入所述供电设备的输入电压和自所述供电设备输出的输出电压之间的相位错相时，关断所述第五开关器件和所述第六开关器件。

当检测到所述输入电压处于负半周且所述输出电压处于正半周时，控制所述第一开关器件和/或所述第二开关器件高频发波，控制所述第三开关器件导通，以及关断所述第四开关器件。

当所述输入电压处于正半周且所述输出电压处于负半周，关断所述第三开关器件，以及控制所述第一开关器件和/或所述第二开关器件高频发波，控制，控制所述第四开关器件导通。

可选的，在一些发明实施例中，所述方法还包括：

当检测到所述输入电压处于负半周且所述输出电压处于正半周时，关断所述第一开关器件和/或所述第二开关器件，控制所述第三开关器件导通，以及关断所述第四开关器件。

当所述输入电压处于正半周且所述输出电压处于负半周，关断所述第一开关器件和/或所述第二开关器件，以及关断所述第三开关器件，控制所述第四开关器件导通。

由以上可能的实施例可知，通过控制第一开关器件和所述第二开关器件切断电流回路和导通电路，从而保证供电系统的储能和续流能够正常运行，提高供电系统的稳定性。

可选的，在一些发明实施例中，所述方法还包括：

当检测到输入所述供电设备的输入电压和自所述供电设备输出的输出电压之间的相位一致时，控制所述第五开关器件和所述第六开关器件高频导通/关断，以及控制所述第一开关器件和所述第二开关器件均导通，以及关断所述第三开关器件和所述第四开关器件。

可选的，在一些发明实施例中，当输入所述供电设备的输入电压和自所述供电设备输出的输出电压之间的相位错相时，所述方法还包括：

关断所述第五开关器件和所述第六开关器件，当检测到所述输入电压为负半周且所述输出电压为正半周时，控制所述第三开关器件导通，控制所述第二开关器件高频导通/关断，以及关断所述第一开关器件。

当检测到所述输入电压为正半周且所述输出电压为负半周时，控制所述第四开关器件导通，控制所述第一开关器件高频导通/关断，以及关断所述第二开关器件。

可选的，在一些发明实施例中，当输入所述供电设备的输入电压和自所述供电设备输出的输出电压之间的相位一致时，所述方法还包括：

关断所述第三开关器件和所述第四开关器件，在所述输入电压为负半周时，控制所述第五开关器件高频发波，以及关断第六开关器件。

在所述输入电压为正半周时，控制所述第六开关器件高频发波，以及关断所述第五开关器件。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。

所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存储的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘Solid State Disk(SSD))等。

以上对本申请所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (14)

1.一种不间断电源电路，其特征在于，所述不间断电源电路包括交流电源、第一双向可控开关和储能模块，所述第一双向可控开关包括第一开关器件、第二开关器件、桥臂电路和续流桥臂；

所述第一开关器件与所述第二开关器件反向串联；

所述第一开关器件的一端连接交流电源，所述第一开关器件的另一端连接所述第二开关器件的一端，所述第二开关器件的另一端分别与所述储能模块的第一端口和所述续流桥臂的一端连接，所述储能模块的第二端口与所述续流桥臂的另一端连接，所述储能模块的第三端口与所述桥臂电路的一端连接；

所述桥臂电路和所述续流桥臂并联。

2.根据权利要求1所述的不间断电源电路，其特征在于，所述续流桥臂包括第二双向可控开关和第三双向可控开关；

所述第二双向可控开关与所述第三双向可控开关串联，所述第二开关器件的另一端连接在所述第二双向可控开关与所述第三双向可控开关之间。

3.根据权利要求2所述的不间断电源电路，其特征在于，所述第二双向可控开关包括第三开关器件和第一单向导通器件，所述第三双向可控开关包括第四开关器件和第二单向导通器件；

所述第三开关器件与所述第一单向导通器件电连接，所述第四开关器件与所述第二单向导通器件电连接；

所述第二开关器件的另一端分别与所述第一单向导通器件和所述第四开关器件电连接。

4.根据权利要求3所述的不间断电源电路，其特征在于，所述桥臂电路包括第五开关器件和第六开关器件，所述第五开关器件和所述第六开关器件串联，所述第五开关器件和所述第六开关器件分别与所述储能模块的另一端电连接；

当输入供电设备的输入电压和自所述供电设备输出的输出电压之间的相位错相时，所述第五开关器件和所述第六开关器件均关断，所述第一开关器件和所述第二开关器件启动高频导通/关断。

5.根据权利要求4所述的不间断电源电路，其特征在于，当所述输入电压处于负半周且所述输出电压处于正半周，所述第一开关器件和所述第二开关器件均导通或均关断时，所述第三开关器件导通，所述第四开关器件关断；

当所述输入电压处于正半周且所述输出电压处于负半周，所述第一开关器件和所述第二开关器件均导通或均关断时，所述第三开关器件关断，所述第四开关器件导通。

6.根据权利要求4或5所述的不间断电源电路，其特征在于，若输入所述供电设备的输入电压和自所述供电设备输出的输出电压之间的相位一致，则当所述输入电压处于负半周时，所述第三开关器件和所述第四开关器件均关断，所述第五开关器件启动高频导通/关断，所述第六开关器件关断；

当所述输入电压处于正半周时，所述第三开关器件和所述第四开关器件均关断，所述第六开关器件启动高频导通/关断，所述第五开关器件关断。

7.一种控制电路的方法，其特征在于，所述方法应用于不间断电源电路，所述不间断电源电路包括交流电源、第一双向可控开关和储能模块，所述第一双向可控开关包括第一开关器件、第二开关器件、桥臂电路和续流桥臂；

所述第一开关器件与所述第二开关器件反向串联；

所述第一开关器件的一端连接交流电源，所述第一开关器件的另一端连接所述第二开关器件的一端，所述第二开关器件的另一端分别与所述储能模块的第一端口和所述续流桥臂的一端连接，所述储能模块的第二端口与所述续流桥臂的另一端连接，所述储能模块的第三端口与所述桥臂电路的一端连接；

所述桥臂电路和所述续流桥臂并联；

当检测到输入供电设备的输入电压和自所述供电设备输出的输出电压之间的相位错相时，控制所述第一开关器件和所述第二开关器件中的至少一个高频导通/关断，以控制所述桥臂电路的储能和切断由所述桥臂电路产生的续流回路。

8.根据权利要求7所述的控制电路的方法，其特征在于，所述续流桥臂包括第二双向可控开关和第三双向可控开关；

所述第二双向可控开关与所述第三双向可控开关串联，所述第二开关器件的另一端连接在所述第二双向可控开关与所述第三双向可控开关之间。

9.根据权利要求8所述的控制电路的方法，其特征在于，所述第二双向可控开关包括第三开关器件和第一单向导通器件，所述第三双向可控开关包括第四开关器件和第二单向导通器件；

所述第三开关器件与所述第一单向导通器件电连接，所述第四开关器件与所述第二单向导通器件；

所述第二开关器件的另一端分别与所述第一单向导通器件和所述第四开关器件电连接。

10.根据权利要求9所述的控制电路的方法，其特征在于，所述桥臂电路包括第五开关器件和第六开关器件，所述第五开关器件和所述第六开关器件串联，所述第五开关器件和所述第六开关器件分别与所述储能模块的另一端电连接；所述方法还包括：

当输入所述供电设备的输入电压和自所述供电设备输出的输出电压之间的相位错相时，关断所述第五开关器件和所述第六开关器件；

当检测到所述输入电压处于负半周且所述输出电压处于正半周时，控制所述第一开关器件和/或所述第二开关器件高频发波，控制所述第三开关器件导通，以及关断所述第四开关器件；

当所述输入电压处于正半周且所述输出电压处于负半周，关断所述第三开关器件，以及控制所述第一开关器件和/或所述第二开关器件高频发波，控制，控制所述第四开关器件导通。

11.根据权利要求10所述的控制电路的方法，其特征在于，所述方法还包括：

当检测到所述输入电压处于负半周且所述输出电压处于正半周时，关断所述第一开关器件和/或所述第二开关器件，控制所述第三开关器件导通，以及关断所述第四开关器件；

当所述输入电压处于正半周且所述输出电压处于负半周，关断所述第一开关器件和/或所述第二开关器件，以及关断所述第三开关器件，控制所述第四开关器件导通。

12.根据权利要求11所述的控制电路的方法，其特征在于，所述方法还包括：

当检测到输入所述供电设备的输入电压和自所述供电设备输出的输出电压之间的相位一致时，控制所述第五开关器件和所述第六开关器件高频导通/关断，以及控制所述第一开关器件和所述第二开关器件均导通，以及关断所述第三开关器件和所述第四开关器件。

13.根据权利要求10-12任一所述的控制电路的方法，其特征在于，当输入所述供电设备的输入电压和自所述供电设备输出的输出电压之间的相位错相时，所述方法还包括：

关断所述第五开关器件和所述第六开关器件；

当检测到所述输入电压为负半周且所述输出电压为正半周时，控制所述第三开关器件导通，控制所述第二开关器件高频导通/关断，以及关断所述第一开关器件；

当检测到所述输入电压为正半周且所述输出电压为负半周时，控制所述第四开关器件导通，控制所述第一开关器件高频导通/关断，以及关断所述第二开关器件。

14.根据权利要求13所述的控制电路的方法，其特征在于，当输入所述供电设备的输入电压和自所述供电设备输出的输出电压之间的相位一致时，所述方法还包括：

关断所述第三开关器件和所述第四开关器件；

在所述输入电压为负半周时，控制所述第五开关器件高频发波，以及关断第六开关器件；

在所述输入电压为正半周时，控制所述第六开关器件高频发波，以及关断所述第五开关器件。