CN106911185A - 具有集成旁路开关的ups - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有集成旁路开关的UPS。根据一个方面，本发明的实施例提供了UPS，该UPS包括：具有初级绕组和次级绕组的三角形变压器，初级绕组在输入端和输出端之间耦合，并且次级绕组具有第一端和第二端；在DC总线和次级绕组之间耦合的delta逆变器；在次级绕组的第一端和第二端之间选择性耦合的短路控制电路；在DC总线和输出端之间耦合的主逆变器；以及控制器，该控制器在旁路操作模式中控制短路控制电路以将次级绕组的第一端耦合至第二端，使得次级绕组被短路，并且经由初级绕组从输入AC电力得到的未调节的输出AC电力被提供至输出端。

Description

具有集成旁路开关的UPS

发明背景

发明领域

根据本发明的至少一个示例总体涉及不间断电源(UPS)。

相关技术的论述

使用电力设备(诸如，不间断电源(UPS))为敏感负载和/或关键负载(诸如，计算机系统和其他数据处理系统)提供经稳压的、不间断的电力是众所周知的。已知的不间断电源包括在线式UPS、离线式UPS、线路交互式UPS及其他UPS。在线式UPS提供了经调节的AC电力，并且在AC电力的主要源中断时提供了备用AC电力。离线式UPS通常不提供输入AC电力的调节，但是确实在主AC电源中断时提供备用AC电力。线路交互式UPS类似于离线式UPS之处在于当发生停电的时候，它们都切换到电池电源，但线路交互式UPS通常还包括用于稳压由UPS提供的输出电压的多抽头变压器。通常的UPS同样可以以旁路模式操作，其中，将采用基本保护的未调节的电力从AC电源经由旁路线路直接提供给负载。

概述

根据本发明的方面涉及不间断电源(UPS)，包括：输入端，该输入端被配置成耦合至AC源，并且从AC源接收输入AC电力；DC总线，该DC总线被配置成耦合至DC源，并且从DC源接收备用DC电力；输出端，该输出端被配置成耦合至至少一个AC负载，并且将来源于在输入AC电力和备用DC电力两者中的至少一者的输出AC电力提供至至少一个AC负载；三角形变压器，该三角形变压器具有初级绕组和次级绕组，初级绕组在输入端和输出端之间耦合，并且次级绕组具有第一端和第二端；delta逆变器，该delta逆变器在DC总线和次级绕组之间耦合；短路控制电路，该短路控制电路选择性地耦合在次级绕组的第一端和第二端之间；主逆变器，该主逆变器在DC总线和输出端之间耦合；以及控制器，该控制器被配置成监测输入AC电力，并且作为响应，控制UPS以在旁路操作模式中操作，以及在旁路操作模式中控制短路控制电路将次级绕组的第一端耦合至第二端，使得次级绕组被短路，并且得自于输入AC电力的未调节的输出AC电力被经由初级绕组提供至输出端。

根据一个实施例，短路控制电路包括：选择性地耦合在次级绕组的第一端和第二端之间的接触器。在另一个实施例中，UPS还包括：电源开关，电源开关选择性地耦合在输入端和初级绕组之间，其中，在旁路操作模式中，控制器还被配置成采用全周期控制来操作电源开关。在一个实施例中，控制器还被配置成在在线操作模式中操作短路控制电路以将次级绕组的第一端从第二端解耦，并且通过调整在三角形变压器的次级绕组中的电流来操作delta逆变器以控制输入AC电力。在另一个实施例中，控制器还被配置成：在在线操作模式中，操作delta逆变器以提供在输入端处的功率因数校正(PFC)。在另一个实施例中，控制器还被配置成：在在线操作模式中，操作delta逆变器以将来自于次级绕组的AC电力转换成DC电力，并且将转换的DC电力提供至DC总线。

根据另一个实施例，控制器还被配置成：在在线操作模式中，监测在输出端处的输出AC电压，并且操作主逆变器以保持输出AC电压位于阈值电平。在一个实施例中，响应于确定输出AC电压小于阈值电平，控制器还被配置成：操作主逆变器以将来自于DC总线的DC电力转换成AC电力，并且将转换的AC电力提供至输出端。在另一个实施例中，响应于确定输出AC电压大于阈值电平，控制器还被配置成：操作主逆变器以将输出AC电力中的一部分转换成DC电力，并且将转换的AC电力提供至DC总线。

根据一个实施例中，在在线操作模式中，控制器还被配置成：采用交替周期控制来操作电源开关。在另一个实施例中，delta逆变器包括耦合至三角形变压器的次级绕组的多个开关，并且，其中，控制器还被配置成：在旁路操作模式中，在操作短路控制电路以将次级绕组的第一端耦合至第二端之前，操作多个开关以将三角形变压器的次级绕组短路。在一个实施例中，控制器还被配置成：在旁路操作模式中，在操作短路控制电路以将次级绕组的第一端与第二端解耦之前，操作多个开关以将三角形变压器的次级绕组短路。

根据另一个实施例，控制器还被配置成：响应于确定输入AC电力已出现故障，在备用操作模式中，操作主逆变器以将DC总线上的备用DC电力转换成AC电力，并且将转换的AC电力提供至输出端。

根据本发明的另一个方面涉及用于操作UPS的方法，该UPS具有：输入端，该输入端接收输入AC电力；DC总线，该DC总线被配置成接收备用DC电力；输出端，该输出端被配置成耦合至至少一个AC负载，并且将来源于在输入AC电力和备用DC电力两者中的至少一者的输出AC电力提供至该至少一个AC负载；以及三角形变压器，该三角形变压器具有初级绕组和次级绕组，初级绕组在输入端和输出端之间耦合；其中，该方法包括：监测输入AC电力；确定是否应当启动旁路操作模式；以及响应于确定应当启动旁路操作模式，在旁路操作模式中，将次级绕组短路，使得从输入AC电力得到的未调节的输出AC电力被经由初级绕组提供至输出端。

根据一个实施例，该方法还包括：响应于确定应当启动在线操作模式，在在线操作模式中，操作耦合至次级绕组的delta逆变器，以通过调整在三角形变压器的次级绕组中的电流来控制输入AC电力。在一个实施例中，该方法还包括：在在线操作模式中，操作delta逆变器以提供在输入端处的PFC。在另一个实施例中，该方法还包括：在在线操作模式中，采用delta逆变器将来自于次级绕组的AC电力转换成DC电力，并且将转换的DC电力提供至DC总线。在一个实施例中，该方法还包括：在在线操作模式中，监测在输出端处的输出AC电压，并且操作在DC总线和输出端之间耦合的主逆变器，以将输出AC电压保持在足以为至少一个AC负载供电的电平。

根据另一个实施例，在旁路操作模式中将次级绕组短路包括：操作在delta逆变器中的多个开关，以将次级绕组短路；以及在操作在delta逆变器中的多个开关以将次级绕组短路之后，操作耦合在次级绕组两端的接触器至闭合。

根据本发明的至少一个方面涉及不间断电源(UPS)，包括：输入端，该输入端被配置成耦合至AC源，并且从AC源接收输入AC电力；电源开关，该电源开关耦合至输入端；DC总线，该DC总线被配置成耦合至DC源，并且从DC源接收备用DC电力；输出端，该输出端被配置成耦合至至少一个AC负载，并且将来源于在输入AC电力和备用DC电力两者中的至少一者的输出AC电力提供至至少一个AC负载；三角形变压器，该三角形变压器具有初级绕组和次级绕组，初级绕组在电源开关和输出端之间耦合；delta逆变器，该delta逆变器在DC总线和次级绕组之间耦合；主逆变器，该主逆变器在DC总线和输出端之间耦合；以及用于在旁路操作模式中将次级绕组短路的装置，使得当输入AC电力处于期望的电平时，从输入AC电力得到的未调节的输出AC电力被经由电源开关和初级绕组提供至输出端。

附图简述

附图并不旨在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同的或者几乎相同的部件用相似的数字来标示。出于清楚的目的，并非每个部件都可在每个图中被标记出。在附图中：

图1是根据本发明的方面的delta变换不间断电源的电路图；

图2是示出根据本发明的方面的delta逆变器的H-桥电路和短路控制电路的电路图；

图3是根据本发明的方面的用于操作短路控制电路的过程的流程图；以及

图4是根据本发明的方面的用于操作短路控制电路的过程的流程图。

详细描述

本文所讨论的方法和系统的示例并不将其应用限于下面描述中阐述的或者在附图中示出的组件的结构以及布置的细节。方法和系统能够在其它实施例中实现，并且能够被以各种方式实施或能够被以各种方式执行。仅出于说明而非限制性的目的在本文提供具体实现的示例。特别地，结合任何一个或者多个示例论述的动作、组件、元件以及特征不旨在排除任何其他的示例中的类似作用。

另外，本文所用的措辞和术语是出于描述的目的，不应视为具有限制性。对本文以单数形式提到的系统和方法的示例、实施例、组件、元件或者动作的任何引用也可以包括包含复数的实施例，以及本文以复数形式对任何实施例、组件、元件或者动作的任何引用也可以包括只包含单数的实施例。以单数形式或者复数形式的引用不旨在限制目前公开的系统或者方法、它们的组件、动作或者元件。在本文中对“包含”、“包括”、“具有”、“含有”和“涉及到”及其变体的使用意指包含在其后面列出的各项及其等效体以及另外的项。对“或”的引用可解释为包含的，以便使用“或”描述的任何术语可以指示描述的术语的单个、多于一个和所有中的任何一个。另外，在本文和通过引用并入到本文中的文件之间对术语的使用不一致的情况下，在被并入的引用文件中的术语使用是对本文中的术语使用的补充；对于矛盾的不一致，以本文中的术语使用为准。

如以上论述的，通常的UPS可以以旁路模式操作，其中，将采用基本保护的未调节的电力从AC电源经由旁路线路直接提供给负载。例如，传统的UPS包括独立旁路静态开关，其被配置成：当由AC电源提供的AC电力可接受的时候或者在UPS已发生故障的时候，将AC电源经由旁路线路直接耦合至负载。然而，因为独立旁路静态开关必须被评定以处理从AC电源对负载提供的全电力，所以这种通常昂贵。

本文提供的UPS降低(或者甚至消除)了对于旁路静态开关以及独立旁路线路的需要，同时仍然能够以高效率旁路模式操作。通过从UPS移除高成本的旁路静态开关，可以显著降低UPS的成本。

图1是根据本文描述的方面的不间断电源(UPS)100的方框图。UPS100基于delta变换拓扑。例如，根据一个实施例，UPS 100利用由罗德岛州西金士顿的施耐德电气IT公司售卖的 MW型UPS实施delta变换拓扑的一些方面；然而，在其他实施例中，可以利用其他类型的delta变换拓扑。UPS 100包括输入端103、电源开关104、三角形变压器106、输出端111、delta逆变器108、主逆变器110、DC总线109、电池114、控制器116和短路控制电路118。三角形变压器包括初级绕组105和次级绕组107。

AC输入端103经由电源开关104耦合至三角形变压器106的初级绕组105的第一端。根据一个实施例，电源开关104包括第一晶闸管120和第二晶闸管122，第一晶闸管120具有耦合至输入端103的阳极和耦合至初级绕组105的第一端子的阴极，第二晶闸管122具有耦合至输入端103的阴极和耦合至初级绕组105的第一端子的阳极。初级绕组105的另一端耦合至输出端111。三角形变压器106的次级绕组107耦合至delta逆变器108的AC接口。delta逆变器108的DC接口经由DC总线109耦合至主逆变器110的DC接口。电池114同样耦合至DC总线109。主逆变器110的AC接口耦合至输出端111。输出端111被配置成耦合至负载112。短路控制电路118选择性地耦合在次级绕组107的第一端117和次级绕组107的第二端119之间。

delta逆变器108和主逆变器110是双向设备(即，每个均能够将电力从AC转换到DC以及从DC转换到AC)。控制器116被配置成监测由电源102(例如，AC电源)对输入端103提供的AC输入电力。基于由电源102对输入端103提供的AC输入电力的存在以及质量，控制器116被配置成以不同的操作模式来操作UPS 100。

响应于确定由输入电源102提供的AC电力低于或者大于期望的电平(例如，AC电力处于暂降条件或者突升条件)，控制器116操作UPS 100以进入“在线”操作模式。在在线操作模式中，控制器116操作电源开关104以对三角形变压器106提供输入端103处的AC输入电力(其具有输入AC电压波形)。控制器116在接收的输入AC电压波形的正向部分期间闩锁第一晶闸管120，以对三角形变压器106提供接收的输入AC电压波形的正向部分；并且控制器116在接收的输入AC电压波形的负向部分期间闩锁第二晶闸管122，以对三角形变压器106提供接收的输入AC电压波形的负向部分。

在在线操作模式中，(例如，从耦合至输入端103的电源102)对三角形变压器106的初级绕组105提供输入AC电力。经由DC总线109对delta逆变器108的DC接口提供来自于电池114的DC电力。delta逆变器108将来自于电池114的DC电力转换成AC电力，并且将AC电力提供给三角形变压器106的次级绕组107。

delta逆变器108由控制器116操作以作为电流源，并且调整在三角形变压器106的次级绕组107中的电流。通过调整在三角形变压器106的次级绕组107中的电流，delta逆变器108同样控制通过三角形变压器106的初级绕组105的电流(即，UPS 100的输入电流)。(由delta逆变器108调整的)通过三角形变压器106的初级绕组105的电流被提供给耦合至输出端111的负载112。

根据至少一个实施例，在在线操作模式中，控制器116被配制成操作delta逆变器108以提供功率因数校正。例如，在一个实施例中，控制器116被配置成操作delta逆变器108以仅汲取(来自于电源102的)基本与由电源提供至输入端103的AC电压同相的正弦输入电流。这可以确保从电源102汲取的电力具有统一功率因数。

根据至少一个其他实施例，控制器116同样被配置成监测DC总线109上的DC电压，并且操作delta逆变器108来调整UPS 100的输入电流的幅度，以解决通过DC总线109上的低DC电压电平指示的UPS 100内的任何电力不足。例如，响应于感测在DC总线109上的低DC电压电平(即，在DC总线上的DC电压电平低于DC总线阈值电平)，控制器116操作delta逆变器108增加UPS 100的输入电流。通过增加输入电流生成的额外的AC电力中的至少一部分AC电力经由三角形变压器106由delta逆变器108的AC接口接收，由delta逆变器108转换成DC电力，并且经由delta逆变器108的DC接口被提供至DC总线109，以增加DC总线109上的DC电压电平(以及因此增加可用的DC电力)。

在在线操作模式中，控制器116还操作主逆变器110以将UPS 100的AC输出电压保持在足以为耦合至输出端111的负载112供电的电平。如以上论述的，来自于三角形变压器106的初级绕组105的AC电力被提供至输出端111。在来自于三角形变压器106的初级绕组105的AC电力被提供至输出端111的时候，控制器116经由主逆变器110监测在输出端111处的AC电力的AC电压。基于在输出端111处的所监测的AC电压，控制器116操作主逆变器110以作为电压源并且保持在输出端111处的相对恒定的AC电压。例如，控制器116确定在输出端111处的AC电压是否至少处于AC输出电压阈值电平(即，足以充分支持耦合至输出端111的负载112的电平)。

响应于确定在输出端111处的AC电压低(即，低于AC输出电压阈值电平)，控制器116操作主逆变器110以将来自于DC总线109的、在主逆变器110的DC接口接收的DC电力转换成AC电力，并且经由主逆变器110的AC接口将转换的AC电力提供至输出端111，以增加在输出端111处的AC电压。响应于确定在输出端111处的AC电压高(即，大于AC输出电压阈值电平)，控制器116操作主逆变器110以将来自于输出端111的、在主逆变器110的AC接口接收的AC电力转换成DC电力(因此减少在输出端111处的AC电压)，并且经由主逆变器110的DC接口将转换的DC电力提供至DC总线109。DC总线109上的DC电力为电池114充电或者保持电池114。

响应于确定由输入电源提供的AC电力已出现故障，控制器116操作UPS 100以进入备用操作模式。在UPS 100的备用操作模式中，来自于电池114的DC电力经由DC总线109被提供至主逆变器110的DC接口，转换成AC电力，并且经由主逆变器110的AC接口被提供至耦合至输出端111的负载。同样在备用操作模式中，控制器116切断电源开关104和delta逆变器108。

响应于确定由输入电源提供的AC电力处于期望的电平，或者响应于来自于用户的命令，控制器116操作UPS 100以进入旁路操作模式。在旁路操作模式中，控制器116操作短路控制电路118以将次级绕组107的第一端117耦合至次级绕组107的第二端119，并且将三角形变压器106的次级绕组107短路。同样在旁路操作模式中，控制器116操作电源开关104以对三角形变压器106的初级绕组105提供在输入端103处的AC输入电力(其具有输入AC电压波形)。由于次级绕组107被短路，三角形变压器106的初级绕组105作为扼流圈(即，电感器)，其具有由三角形变压器106的杂散电感限定的电感水平，并且通过电源开关104和扼流圈(即，初级绕组105)的未调节的电力被提供至负载112。

通过将三角形变压器106的次级绕组107短路，可以在不需要单独的旁路线路和昂贵的旁路开关的情况下，经由电源开关104和扼流圈105将未调节的电力有效地提供至负载112。下面参考图2更详细地论述短路控制电路118。

图2是显示根据本文描述的至少一个实施例的delta逆变器108的H-桥200和短路控制电路118的更详细的电路图。根据一个实施例并且如在图2中显示，短路控制电路118包括接触器(K1)202；然而，在其他实施例中，短路控制电路118可以包括一些其他类型的继电器或者开关。接触器(K1)202选择性地在三角形变压器106的次级绕组107两端耦合(即，耦合至次级绕组107的每端117、119)。接触器(K1)202还被耦合至delta逆变器108。H-桥电路200包括多个开关和多个二极管(即，次级绕组107的一侧上的两个二极管和开关，以及次级绕组107的另一侧上的两个二极管和开关)。

更具体地，delta逆变器108的H-桥电路200包括第一开关(S1)204、第一二极管206、第二开关(S2)208、第二二极管210、第三开关(S3)212、第三二极管(214)、第四开关(S4)216和第四二极管218。第一二极管206的阳极和第二二极管210的阴极中的每个耦合至次级绕组107的第一端117。第三二极管214的阳极和第四二极管218的阴极中的每个耦合至次级绕组107的第二端119。第一二极管206的阴极耦合至第三二极管214的阴极。第二二极管210的阳极耦合至第四二极管218的阳极。第一开关(S1)204选择性地耦合在第一二极管206的阴极和次级绕组107的第一端117之间。第二开关(S2)208选择性地耦合在第二二极管210的阳极和次级绕组107的第一端117之间。第三开关(S3)212选择性地耦合在第三二极管214的阴极和次级绕组107的第二端119之间。第四开关(S4)216选择性地耦合在第四二极管218的阳极和次级绕组107的第二端119之间。根据一个实施例，H-桥电路200中的每个开关204、208、212、216是绝缘栅双极晶体管(IGBT)；然而，在其他实施例中，可以利用其他恰当类型的晶体管或者开关。

如以上论述的，在在线操作模式中，delta逆变器108经由DC总线109从电池114接收DC电力。控制器116操作delta逆变器108(即，操作开关S1 204、S2 208、S3 212和S4连同二极管206、210、214、218)以将来自于电池114的DC电力转换成AC电力，并且将AC电力提供至次级绕组107，以调整在次级绕组107中的电流(以及因此控制在初级绕组105中的电流)。如以上同样论述的，控制器116可以操作delta逆变器108(即，操作开关S1 204、S2 208、S3212和S4连同二极管206、210、214、218)以在输入端提供功率因数校正和/或调整UPS 100的输入电流的幅度，以解决在UPS 100内的任何电力不足。

在旁路操作模式中，控制器116操作短路控制电路118(即，接触器(K1)202)至闭合，将次级绕组107的第一端117耦合至次级绕组107的第二端119，并且将delta逆变器108的次级绕组107短路。由于次级绕组107被短路，三角形变压器106的初级绕组105作为扼流圈(即，电感器)，其具有由三角形变压器106的杂散电感限定的电感水平。下面参考图3-图4更详细地论述短路控制电路118的操作。

图3是根据本文描述的方面的用于操作短路控制电路118以转变为旁路操作模式的过程300的流程图。在框302处，响应于感测由输入电源提供至UPS 100的AC电力处于期望的电平，或者响应于用户命令，控制器116确定UPS 100应当以旁路操作模式操作。

在框304处，响应于确定UPS 100应当以旁路操作模式操作，控制器116将电源开关的操作从交替周期控制(即，其中，第一晶闸管120在接收的输入AC电压波形的正向部分期间被闩锁，以将接收的输入AC电压波形的正向部分提供至三角形变压器106，并且第二晶闸管122在接收的输入AC电压波形的负向部分期间被闩锁，以将接收的输入AC电压波形的负向部分提供至三角形变压器106)改变至全周期控制，在全周期控制中，第一晶闸管120和第二晶闸管122两者在全周期中恒定地闩锁，使得全部的接收输入AC电压波形被提供至初级绕组105。

在框306处，在采用全周期控制来操作电源开关104之后，控制器116操作delta逆变器108以将三角形变压器106的次级绕组107短路。根据一个实施例，在将次级绕组107短路中，控制器116操作第二开关(S2)208和第四开关216至闭合，将次级绕组107的第一端117耦合至次级绕组107的第二端119。根据另一个实施例，在将次级绕组107短路中，控制器116操作第一开关(S1)204和第三开关212至闭合，将次级绕组107的第一端117耦合至次级绕组107的第二端119。

在框308处，在由delta逆变器108将次级绕组107短路之后，接触器(K1)202被闭合，将次级绕组107的第一端117耦合至次级绕组107的第二端119。一旦由delta逆变器108将次级绕组107短路，则来自于输入端103的未调节的电力经由电源开关104和扼流圈105被有效提供至负载112，并且因此在框310处，主逆变器110被切断。

如以上描述的以及在图3中显示的，在接触器(K1)202闭合(在框308处)之后，主逆变器110被切断(在框310处)；然而，在至少其他实施例中，在接触器(K1)202闭合之前，主逆变器110被切断(即，框308和框310被交换)。

图4是根据本文描述的方面的用于操作短路控制电路118以过渡离开旁路操作模式的过程400的流程图。在框402处，响应于感测由输入电源提供至UPS 100的AC电力并不处于期望的电平，或者响应于用户命令，控制器116确定UPS 100应当以在线或者备用操作模式操作，并且控制主逆变器110接通。

在框404处，在主逆变器110接通之后，控制器116操作delta逆变器108以将三角形变压器106的次级绕组107短路。根据一个实施例，在将次级绕组107短路中，控制器116操作第二开关(S2)208和第四开关(S4)216至闭合，将次级绕组107的第一端117耦合至次级绕组107的第二端119。根据另一个实施例，在将次级绕组107短路中，控制器116操作第一开关(S1)204和第三开关(S3)212至闭合，将次级绕组107的第一端117耦合至次级绕组107的第二端119。

在框406处，在delta逆变器108将次级绕组107短路之后，接触器(K1)202被断开。在框408处，在接触器(K1)202被断开之后，控制器108如以上描述的操作delta逆变器108的切换，并且在框410处，控制器116将电源开关104的操作从全周期控制改变至交替周期控制。例如，在在线操作操作模式中，控制器116操作delta逆变器108(即，操作开关S1 204、S2208、S3 212和S4连同二极管206、210、214、218)以将来自于电池114的DC电力转换成AC电力，并且将AC电力提供至次级绕组107，以调整在次级绕组107中的电流(以及因此控制在初级绕组105中的电流)。如以上同样论述的，一旦以交替周期控制来操作电源开关104，则控制器116还可以操作delta逆变器108(即，操作开关S1 204、S2 208、S3 212和S4连同二极管206、210、214、218)以在输入端处提供功率因数校正。在至少一个实施例中，控制器116还可以操作delta逆变器108以调整UPS100的输入电流的幅度，以解决在UPS 100内的任何电力不足。

如以上论述的，通过在旁路操作模式中将次级绕组107短路，可以在不需要单独的旁路线和昂贵的旁路开关的情况下，delta变压器106的初级绕组105用作扼流圈(即，电感器)并将来自输入端103的未调节的电力经由电源开关104和扼流圈105有效地提供至负载112。另外，通过操作delta逆变器108以在闭合/断开接触器(K1)202之前将次级绕组107短路，过渡至旁路操作模式/从旁路操作模式过渡的时序可以在微秒域。此外，通过除了采用delta逆变器108的开关将次级绕组107短路之外采用接触器(K1)202将次级绕组107短路，可以防止在处于旁路模式的同时次级绕组107的无意的操作(例如，因为delta逆变器108中的剩余电流或者过载)。

在扼流圈(即，初级绕组105)与负载112串联的时候，扼流圈的大小将确定扼流圈两端的电压降。因此，可以将扼流圈的电感水平配置成生成可接收的电压降。例如，在一个实施例中，扼流圈(即，初级绕组105)的电感被配置成提供小于5％的电压降；然而，在其他实施例中，扼流圈(即，初级绕组105)的电感可以被配置得不同。

如以上论述的，当过渡至旁路模式的时候，次级绕组107由delta逆变器108和接触器(K1)202短路；然而在至少一个其他实施例中，接触器(K1)202被移除，并且在过渡至旁路模式/从旁路模式过渡离开的时候，次级绕组107仅由delta逆变器108(即，由delta逆变器108的开关)短路。

如以上论述的，delta逆变器108包括H-桥电路200；然而，在其他实施例中，delta逆变器108可以被配置得不同。

如以上同样论述的，描述了单一UPS 100；然而，在至少一个其他实施例中，多个UPS 100可以并联耦合在一起。如以上同样论述的，描述了用于以旁路模式操作delta转换UPS的系统；然而，在其他实施例中，系统可以被用于单相UPS、三相UPS或者一些其他类型的电力调节器。

根据至少一个实施例，UPS 100还可以包括单独的旁路线路，其被配置成当期望对系统的部件执行维护的时候，将输入端103耦合至输出端111。

本文描述的实施例提供了在仍然能够以高效旁路模式操作的同时，降低(或者甚至消除)对传统的旁路静态开关的需要的UPS。通过从UPS移除高成本的旁路静态开关，可以显著降低UPS的成本。更具体地，因为接触器(K1)202位于三角形变压器106的低电流侧(即，跨次级绕组107)，接触器(K1)202的额定值可以比传统的(全额定的)旁路开关的额定值低得多。例如，在一个实施例中，接触器(K1)202仅被额定于UPS 100的全电流的10％；然而，在其他实施例中，接触器(K1)202可以是任何其他恰当的额定值。因为接触器(K1)202的额定值相对低，所以接触器(K1)202的成本同样小于传统的旁路开关，并且对应的UPS的成本可被降低。

至此已经描述了本发明的至少一个实施例的若干方面，应当理解，对于本领域技术人员来说容易想到各种变形、修改和改进。这种替换、修改以及改善旨在成为本公开的一部分，并且旨在在本发明的精神和范围内。因此，前文的描述和附图仅仅是示例性的。

Claims (20)

1.一种不间断电源(UPS)，包括：

输入端，所述输入端被配置成耦合至AC源，并且从所述AC源接收输入AC电力；

DC总线，所述DC总线被配置成耦合至DC源，并且从所述DC源接收备用DC电力；

输出端，所述输出端被配置成耦合至至少一个AC负载，并且将来源于所述输入AC电力和所述备用DC电力中的至少一者的输出AC电力提供至所述至少一个AC负载；

三角形变压器，所述三角形变压器具有初级绕组和次级绕组，所述初级绕组耦合在所述输入端和所述输出端之间，并且所述次级绕组具有第一端和第二端；

delta逆变器，所述delta逆变器耦合在所述DC总线和所述次级绕组之间；

短路控制电路，所述短路控制电路选择性地耦合在所述次级绕组的所述第一端和所述第二端之间；

主逆变器，所述主逆变器耦合在所述DC总线和所述输出端之间；以及

控制器，所述控制器被配置成监测所述输入AC电力，并且作为响应，控制所述UPS以在旁路操作模式中操作，以及以在所述旁路操作模式中控制所述短路控制电路来将所述次级绕组的所述第一端耦合至所述第二端，使得所述次级绕组被短路，并且从所述输入AC电力得到的未调节的输出AC电力被经由所述初级绕组提供至所述输出端。

2.根据权利要求1所述的UPS，其中，所述短路控制电路包括选择性地耦合在所述次级绕组的所述第一端和所述第二端之间的接触器。

3.根据权利要求1所述的UPS，还包括电源开关，所述电源开关选择性地耦合在所述输入端和所述初级绕组之间，其中，在所述旁路操作模式中，所述控制器还被配置成采用全周期控制来操作所述电源开关。

4.根据权利要求3所述的UPS，其中，所述控制器还被配置成：在在线操作模式中，操作所述短路控制电路以将所述次级绕组的所述第一端与所述第二端解耦，并且操作所述delta逆变器以通过调整在所述三角形变压器的次级绕组中的电流来控制所述输入AC电力。

5.根据权利要求4所述的UPS，其中，所述控制器还被配置成：在所述在线操作模式中，操作所述delta逆变器以提供在所述输入端处的功率因数校正(PFC)。

6.根据权利要求4所述的UPS，其中，所述控制器还被配置成：在所述在线操作模式中，操作所述delta逆变器以将来自于所述次级绕组的AC电力转换成DC电力，并且将所转换的DC电力提供至所述DC总线。

7.根据权利要求4所述的UPS，其中，所述控制器还被配置成：在所述在线操作模式中，监测在所述输出端处的输出AC电压，并且操作所述主逆变器以将所述输出AC电压保持在阈值电平。

8.根据权利要求7所述的UPS，其中，响应于确定所述输出AC电压小于所述阈值电平，所述控制器还被配置成操作所述主逆变器以将来自于所述DC总线的DC电力转换成AC电力，并且将所转换的AC电力提供至所述输出端。

9.根据权利要求7所述的UPS，其中，响应于确定所述输出AC电压大于所述阈值电平，所述控制器还被配置成：操作所述主逆变器以将所述输出AC电力中的一部分转换成DC电力，并且将所转换的AC电力提供至所述DC总线。

10.根据权利要求4所述的UPS，其中，在所述在线操作模式中，所述控制器还被配置成：采用交替周期控制来操作所述电源开关。

11.根据权利要求4所述的UPS，其中，所述delta逆变器包括耦合至所述三角形变压器的所述次级绕组的多个开关，并且，其中，所述控制器还被配置成：在所述旁路操作模式中，在操作所述短路控制电路以将所述次级绕组的所述第一端耦合至所述第二端之前，操作所述多个开关以将所述三角形变压器的所述次级绕组短路。

12.根据权利要求11所述的UPS，其中，所述控制器还被配置成：在所述旁路操作模式中，在操作所述短路控制电路以将所述次级绕组的所述第一端与所述第二端解耦之前，操作所述多个开关以将所述三角形变压器的所述次级绕组短路。

13.根据权利要求1所述的UPS，其中，所述控制器还被配置成：响应于确定所述输入AC电力已出现故障，而在备用操作模式中操作所述主逆变器以将所述DC总线上的所述备用DC电力转换成AC电力，并且将所转换的AC电力提供至所述输出端。

14.一种用于操作UPS的方法，所述UPS具有：输入端，所述输入端接收输入AC电力；DC总线，所述DC总线被配置成接收备用DC电力；输出端，所述输出端被配置成耦合至至少一个AC负载，并且将来源于在所述输入AC电力和所述备用DC电力中的至少一者的输出AC电力提供至所述至少一个AC负载；以及三角形变压器，所述三角形变压器具有初级绕组和次级绕组，所述初级绕组耦合在所述输入端和所述输出端之间；其中，所述方法包括：

监测所述输入AC电力；

确定是否应当启动旁路操作模式；以及

响应于确定应当启动所述旁路操作模式，在所述旁路操作模式中，将所述次级绕组短路，使得从所述输入AC电力得到的未调节的输出AC电力被经由所述初级绕组提供至所述输出端。

15.根据权利要求14所述的方法，还包括：响应于确定应当启动在线操作模式，在所述在线操作模式中，操作耦合至所述次级绕组的delta逆变器以通过调整在所述三角形变压器的所述次级绕组中的电流来控制所述输入AC电力。

16.根据权利要求15所述的方法，还包括：在所述在线操作模式中，操作所述delta逆变器以提供在所述输入端处的PFC。

17.根据权利要求15所述的方法，还包括：在所述在线操作模式中采用所述delta逆变器将来自于所述次级绕组的AC电力转换成DC电力，并且将所转换的DC电力提供至所述DC总线。

18.根据权利要求15所述的方法，还包括：在所述在线操作模式中，监测在所述输出端处的输出AC电压，并且操作耦合在所述DC总线和所述输出端之间的主逆变器，以将所述输出AC电压保持在足以为所述至少一个AC负载供电的电平。

19.根据权利要求15所述的方法，其中，在所述旁路操作模式中将所述次级绕组短路包括：

操作在所述delta逆变器中的多个开关，以将所述次级绕组短路；以及

在操作在所述delta逆变器中的所述多个开关以将所述次级绕组短路之后，操作耦合在所述次级绕组两端的接触器至闭合。

20.一种不间断电源(UPS)，包括：

输入端，所述输入端被配置成耦合至AC源，并且从所述AC源接收输入AC电力；

电源开关，所述电源开关耦合至所述输入端；

DC总线，所述DC总线被配置成耦合至DC源，并且从所述DC源接收备用DC电力；

输出端，所述输出端被配置成耦合至至少一个AC负载，并且将来源于在所述输入AC电力和所述备用DC电力中的至少一者的输出AC电力提供至所述至少一个AC负载；

三角形变压器，所述三角形变压器具有初级绕组和次级绕组，所述初级绕组耦合在所述电源开关和所述输出端之间；

delta逆变器，所述delta逆变器耦合在所述DC总线和所述次级绕组之间；

主逆变器，所述主逆变器耦合在所述DC总线和所述输出端之间；以及

用于当所述输入AC电力处于期望的电平时在旁路操作模式中将所述次级绕组短路从而使得从所述输入AC电力得到的未调节的输出AC电力被经由所述电源开关和所述初级绕组提供至所述输出端的装置。