CN106816953A - 一种不间断电源i字型三电平强限装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种不间断电源I字型三电平强限装置及强限方法，逆变发生强制限流时，先关开关管Q1及开关管Q4，再关开关管Q2及开关管Q3，此时存在一个时间差；当强制限流放开的时候先开开关管Q2及开关管Q3，再开开关管Q1及开关管Q4，此时，也存在一个时间差，时间差的定义是需要考虑的问题，本发明从管子杂散参数的角度定义该时间差，通过准确定义开关管的时间差，两个时间差定义为吸收电容加上二极管杂散电容上的能量，这样即可避免强制限流保护引起的炸机问题。

Description

一种不间断电源I字型三电平强限装置及方法
技术领域
本发明涉及自动控制技术，具体涉及一种不间断电源I字型三电平强限装置及方法。
背景技术
UPS(Uninterruptible Power System/Uninterruptible Power Supply)，即不间断电源，是将蓄电池(多为铅酸免维护蓄电池)与主机相连接，通过主机逆变器等模块电路将直流电转换成市电的系统设备。主要用于给单台计算机、计算机网络系统或其它电力电子设备如电磁阀、压力变送器等提供稳定、不间断的电力供应。当市电输入正常时，UPS将市电稳压后供应给负载使用，此时的UPS就是一台交流式电稳压器，同时它还向机内电池充电；当市电中断(事故停电)时，UPS立即将电池的直流电能，通过逆变器切换转换的方法向负载继续供应220V交流电，使负载维持正常工作并保护负载软、硬件不受损坏。UPS设备通常对电压过高或电压过低都能提供保护。
目前的服务器机房的UPS在投载瞬间会有大电流存在，触发到UPS逆变部分的强制限流逻辑。触发到强制限流逻辑后由于开关管的开关逻辑问题，造成UPS出现炸机问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
本发明提供一种不间断电源I字型三电平强限装置，包括不间断电源I字型三电平强限电路以及控制器，不间断电源I字型三电平强限电路包括电容C3、电容C4、二极管D1、二极管D2、开关管Q1、开关管Q2、开关管Q3、开关管Q4、电感L，开关管Q1、开关管Q2、开关管Q3、开关管Q4依次串联连接，二极管D1、二极管D2串联连接，二极管D1的负极接开关管Q1、开关管Q2的连接点，二极管D2的正极接开关管Q3、开关管Q4的连接点，二极管D1、二极管D2的连接点接零线N，电容C3并联连接与二极管D1的两端，电容C4并联连接与二极管D2的两端，开关管Q2、开关管Q3的连接点接电感L的一端，电感L的另一端接零线N，控制器产生四路控制信号分别控制开关管Q1、开关管Q2、开关管Q3、开关管Q4的导通与关闭。
进一步的，开关管Q1的输入端与零线N之间连接有电容C1，开关管Q4的输出端与零线N之间连接有电容C2。
进一步的，电容C1及电容C2为电解电容，其中电容C1的正极接开关管Q1的输入端，负极接零线N，电容C2的负极接开关管Q4的输出端，正极接零线N。
进一步的，电容C3、电容C4均为680p电容。
进一步的，电感L的另一端与零线N之间接有电容C5。
进一步的，开关管为三极管或MOS管。
进一步的，开关管Q1、开关管Q2、开关管Q3、开关管Q4均并联连接有快恢复二极管。
此外本发明提供一种用于上述不间断电源I字型三电平强限装置的强限方法，其特征在于，包括以下步骤：
SS1：计算开关管Q2、开关管Q3同时开通时的回路时间常数t；
SS2：逆变发生强制限流时，控制先关开关管Q1、开关管Q4，再关开关管Q2、开关管Q3之间存在的时间差为回路时间常数t的3-5倍；
SS3：当强制限流放开时，控制先开开关管Q2、开关管Q3，再开开关管Q1、开关管Q4之间存在的时间差为回路时间常数t的3-5倍。
进一步的，开关管Q2、开关管Q3同时开通时的回路时间常数t＝开关管Q2、开关管Q3同时开通时的回路阻抗R*回路电容C，其中R为开关管Q2导通阻抗、开关管Q3导通阻抗、一个二极管导通阻抗及走线阻抗之和，回路电容C为一个二级管的寄生电容及并联的电容之和。
通过准确定义开关管的时间差，这样即可避免强制限流保护引起的炸机问题，没有增加产品的复杂性和成本。
附图说明
图1示出本发明不间断电源I字型三电平强限装置构成图。
具体实施方式
以下结合说明书附图及具体实施例进一步说明本发明的技术方案。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明主要思想是：
逆变发生强制限流时，先关开关管Q1及开关管Q4，再关开关管Q2及开关管Q3，此时存在一个时间差；当强制限流放开的时候先开开关管Q2及开关管Q3，再开开关管Q1及开关管Q4，此时，也存在一个时间差，时间差的定义是需要考虑的问题，本发明从管子杂散参数的角度定义该时间差，通过准确定义开关管的时间差，两个时间差定义为吸收电容加上二极管杂散电容上的能量，这样即可避免强制限流保护引起的炸机问题。
具体实施方式如下：
图1为本发明不间断电源I字型三电平强限装置构成图。
如图1所示，不间断电源I字型三电平强限装置包括不间断电源I字型三电平强限电路以及控制器，不间断电源I字型三电平强限电路包括电容C3、电容C4、二极管D1、二极管D2、开关管Q1、开关管Q2、开关管Q3、开关管Q4、电感L，开关管Q1、开关管Q2、开关管Q3、开关管Q4依次串联连接，二极管D1、二极管D2串联连接，二极管D1的负极接开关管Q1、开关管Q2的连接点，二极管D2的正极接开关管Q3、开关管Q4的连接点，二极管D1、二极管D2的连接点接零线N，电容C3并联连接与二极管D1的两端，电容C4并联连接与二极管D2的两端，开关管Q2、开关管Q3的连接点接电感L的一端，电感L的另一端接零线N，控制器产生四路控制信号分别控制开关管Q1、开关管Q2、开关管Q3、开关管Q4的导通与关闭，逆变发生强制限流时，先关开关管Q1、开关管Q4，再关开关管Q2、开关管Q3存在的时间差以及当强制限流放开的时候先开开关管Q2、开关管Q3，再开开关管Q1、开关管Q4时间差为开关管Q2、开关管Q3同时开通时的回路时间常数t的3-5倍。
根据本发明的一实施例，开关管Q2、开关管Q3同时开通时的回路时间常数t＝开关管Q2、开关管Q3同时开通时的回路阻抗R*回路电容C，其中R为开关管Q2导通阻抗、开关管Q3导通阻抗、一个二极管导通阻抗及走线阻抗之和，回路电容C为一个二级管的寄生电容及并联的电容之和。
当开关管Q2输入端的电位高于零线N电位时，电流流向为Q2→→Q3→→D2→→零线N，此时开关管Q2、开关管Q3同时开通时的回路阻抗R为开关管Q2导通阻抗、开关管Q3导通阻抗、二极管D2导通阻抗及走线阻抗之和，回路电容C为二级管D1的寄生电容及电容C3之和；当开关管Q2输入端的电位低于零线N电位时，电流流向为零线N→→D1→→Q2→→Q3，此时开关管Q2、开关管Q3同时开通时的回路阻抗R为二极管D1导通阻抗、开关管Q2导通阻抗、开关管Q3导通阻抗及走线阻抗之和，回路电容C为二级管D2的寄生电容及电容C4之和。
根据本发明的一实施例，开关管Q1的输入端与零线N之间连接有电容C1，开关管Q4的输出端与零线N之间连接有电容C2。
根据本发明的一实施例，电容C1及电容C2为电解电容，其中电容C1的正极接开关管Q1的输入端，负极接零线N，电容C2的负极接开关管Q4的输出端，正极接零线N。
根据本发明的一实施例，电容C3、电容C4均为680p电容。
根据本发明的一实施例，电感L的另一端与零线N之间接有电容C5。
根据本发明的一实施例，开关管为三极管或MOS管。
根据本发明的一实施例，开关管Q1、开关管Q2、开关管Q3、开关管Q4均并联连接有快恢复二极管。
本发明从器件杂散参数的角度来定义开关管的开关逻辑，使UPS避免由于带冲击性负载带来的过流强制限流保护引起的炸机问题。
尽管在装置的上下文中已描述了一些方面，但明显的是这些方面也表示对应方法的描述，其中块或设备与方法步骤或方法步骤的特征相对应。类似地，在方法步骤的上下文中所描述的各方面也表示对应的块或项目或者对应装置的特征的描述。可以通过(或使用)如微处理器、可编程计算机、或电子电路之类的硬件装置来执行方法步骤中的一些或所有。可以通过此类装置来执行最重要的方法步骤中的某一个或多个。
所述实现可以采用硬件或采用软件或可以使用例如软盘、DVD、蓝光、CD、ROM、PROM、EPROM、EEPROM、或闪存之类的具有被存储在其上的电子可读控制信号的数字存储介质来执行，所述电子可读控制信号与可编程计算机系统配合(或能够与其配合)以使得执行相应的方法。可以提供具有电子可读控制信号的数据载体，所述电子可读控制信号能够与可编程计算机系统配合以使得执行本文所描述的方法。
所述实现还可以采用具有程序代码的计算机程序产品的形式，当计算机程序产品在计算机上运行时，程序代码进行操作以执行该方法。可以在机器可读载体上存储程序代码。
以上所描述的仅是说明性，并且要理解的是，本文所描述的布置和细节的修改和变化对于本领域技术人员而言将是明显的。因此，意在仅由所附权利要求的范围而不是由通过以上描述和解释的方式所呈现的特定细节来限制。

Claims (9)

1.一种不问断电源I字型三电平强限装置，包括不间断电源I字型三电平强限电路以及控制器，其特征在于，不间断电源I字型三电平强限电路包括电容C3、电容C4、二极管D1、二极管D2、开关管Q1、开关管Q2、开关管Q3、开关管Q4、电感L，开关管Q1、开关管Q2、开关管Q3、开关管Q4依次串联连接，二极管D1、二极管D2串联连接，二极管D1的负极接开关管Q1、开关管Q2的连接点，二极管D2的正极接开关管Q3、开关管Q4的连接点，二极管D1、二极管D2的连接点接零线N，电容C3并联连接与二极管D1的两端，电容C4并联连接与二极管D2的两端，开关管Q2、开关管Q3的连接点接电感L的一端，电感L的另一端接零线N，控制器产生四路控制信号分别控制开关管Q1、开关管Q2、开关管Q3、开关管Q4的导通与关闭。
2.根据权利要求1所述的不间断电源I字型三电平强限装置，其特征在于，开关管Q1的输入端与零线N之间连接有电容C1，开关管Q4的输出端与零线N之间连接有电容C2。
3.根据权利要求1所述的不间断电源I字型三电平强限装置，其特征在于，电容C1及电容C2为电解电容，其中电容C1的正极接开关管Q1的输入端，负极接零线N，电容C2的负极接开关管Q4的输出端，正极接零线N。
4.根据权利要求1所述的不间断电源I字型三电平强限装置，其特征在于，电容C3、电容C4均为680p电容。
5.根据权利要求1所述的不间断电源I字型三电平强限装置，其特征在于，电感L的另一端与零线N之间接有电容C5。
6.根据权利要求1所述的不间断电源I字型三电平强限装置，其特征在于，开关管为三极管或MOS管。
7.根据权利要求1所述的不间断电源I字型三电平强限装置，其特征在于，开关管Q1、开关管Q2、开关管Q3、开关管Q4均并联连接有快恢复二极管。
8.一种用于权利要求1-7任意一项不间断电源I字型三电平强限装置的强限方法，其特征在于，包括以下步骤：
SS1：计算开关管Q2、开关管Q3同时开通时的回路时间常数t；
SS2：逆变发生强制限流时，控制先关开关管Q1、开关管Q4，再关开关管Q2、开关管Q3之间存在的时间差为回路时间常数t的3-5倍；
SS3：当强制限流放开时，控制先开开关管Q2、开关管Q3，再开开关管Q1、开关管Q4之间存在的时间差为回路时间常数t的3-5倍。
9.根据权利要求8所述的强限方法，其特征在于，开关管Q2、开关管Q3同时开通时的回路时间常数t＝开关管Q2、开关管Q3同时开通时的回路阻抗R*回路电容C，其中R为开关管Q2导通阻抗、开关管Q3导通阻抗、一个二极管导通阻抗及走线阻抗之和，回路电容C为一个二级管的寄生电容及并联的电容之和。
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