CN110168852B - 具有旁路的三线多相ups - Google Patents
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Abstract
本发明提供不间断电力供应(UPS)装置以用于将三线多相AC源连接到三线多相负载，由此，UPS装置被提供用于多相操作，UPS装置包含连接到至少一个电源和负载的变换器部分以及将AC源与负载互连的三线旁路，由此，旁路包含旁路开关，旁路开关包含针对AC源的每个相的独立受控切换单元，并且UPS装置包含控制单元，控制单元控制变换器部分和旁路开关，由此，控制单元控制旁路开关，以由AC源的一个相经由旁路直接给负载的三个相中的一个供电，并且控制单元控制变换器部分，以给负载的剩余的两个相供电。本发明进一步提供不间断电力供应(UPS)系统，其包含多个上面的UPS装置，其中，UPS装置并联连接到负载。
Description
技术领域
本发明涉及三线多相不间断电力供应（UPS）的领域。具体来说，本发明涉及用于将三线多相AC源连接到三线多相负载的不间断电力供应（UPS）装置，由此，UPS装置被提供用于多相操作，UPS装置包含连接到至少一个电源和负载的变换器部分以及将AC源与负载互连的三线旁路，由此，旁路包含旁路开关。本发明还涉及不间断电力供应（UPS）系统，该系统包含如上文中所指定的多个UPS装置，其中，UPS装置并联连接到负载。本发明进一步涉及用于将三线多相AC源连接到三线多相负载的不间断电力供应（UPS）系统，由此，UPS系统被提供用于多相操作，UPS系统包含并联连接到至少一个电源和负载的多个变换器部分以及将AC源与负载互连的三线旁路。本发明更进一步提供用于控制不间断电力供应（UPS）装置的方法，该UPS装置将三线多相AC源连接到三线多相负载，由此，UPS装置被提供用于多相操作，所述UPS装置包含连接到至少一个电源和负载的变换器部分以及将AC源与负载互连的三线旁路，并且该方法包含控制变换器部分和旁路开关。
背景技术
针对较大电力的不间断电力供应（UPS）设施（installation）一般能够基于两个不同的主要类型的设施来区分。这些设施指三线设施和四线设施。这些类型的设施之间的差异存在或不存在对于中性点（Neutral）（N）的第四导体。两种设施具有使用三个相（L）的共同之处。三线设施在北美，尤其在美国市场，是常见的，而四线设施在欧洲是常见的。世界其余地区使用上面的设施类型中的一个或两者。
这些设施类型显然具有不同的负载配置。在三线设施中，电流流动必然为L-L，即，负载始终连接在两个相之间。在四线设施中，负载能够连接在两个相之间，即，L-L配置，或者连接在相与中性点之间，即，L-N配置。对于大部分的三线UPS设施，UPS将为三线进出式UPS。通常在负载侧上提供将480V的典型的三线电压变换成对于四线的208V/120V的电压的变压，这通常被常用的负载设备接受。
图1示出在本领域中已知的根据第一实施例的通用的双变换式UPS装置10。UPS装置10连接在三线AC源12与三线负载14之间。
UPS装置10包含变换器部分16和旁路18，变换器部分16和旁路18并联连接到AC源12和负载14。变换器部分16被提供以执行双变换，并且包含：AC/DC变换器20，也被称为整流器，其在它的AC侧连接到AC源12；以及DC/AC变换器22，也被称为逆变器，其在它的AC侧连接到负载14。AC/DC变换器20和DC/AC变换器22的DC侧通过DC链路24互连，DC链路24将AC源12与负载14隔离。
变换器部分16进一步包含DC/DC变换器26，其也被称为电池变换器（batteryconverter）， DC/DC变换器26将DC源28连接到DC链路24。DC源28通常为储能源，具体来说是电池。然而，包括如光伏电源或风力发电机之类的再生能源的不同类型的DC源也是可能的。
给旁路18提供旁路开关30。UPS装置10还包含与用户接口一体化提供的控制单元32。控制单元32控制变换器部分16和旁路开关30的操作。
图2示出根据第二实施例的双变换式UPS装置10，其与第一实施例的UPS装置10基本上完全相同。因此，仅将详细地讨论第一和第二实施例的UPS装置之间的差异。没有针对第二实施例讨论的特征被认为是如针对第一实施例所描述的那样来实现。
第二实施例的UPS模块10示出为在AC源12存在故障的情况下操作。因此，当在此状态下操作时，一些构件不被需要，并且因此为了便于图2的绘制起见而被省略。具体地，在AC源12存在故障的情况下，AC/DC变换器20不能操作，并且因此被省略。结果，此操作状态下的变换器部分16的功能部分是在图2中描绘的DC/AC变换器22和DC/DC变换器26。
此外，如图2中所指示的，旁路30含有额外的串联阻抗34，其通常为电感器。还为了对DC源28进行充电而提供单独的充电器36。
对于上面的UPS装置或系统的主要考虑因素是在系统级方面的操作效率。行业标准的双变换式UPS具有96-97%的范围的效率。基于目前可用的硬件上的改进，难以实现效率提高。这种基于硬件的改进通常需要使用更昂贵的构件。结果，在公用电力的质量良好的环境中，UPS最频繁地在‘经济’模式或‘线交互式’模式中操作。
在经济模式中，负载通过受控旁路电路来持续地直接连接到AC源，该受控旁路电路为UPS装置的变换器部分加设旁路。当发生电力质量事件时，负载支持依赖于旁路电路中提供的旁路开关和变换器部分的快速响应。电力质量事件最频繁地是AC源的完全故障。经济模式中的操作允许实现甚至超过99%的UPS效率。
在线交互式模式中，还通过旁路来给负载供电。然而，变换器部分被操作，以校正与负载规格的微小旁路电压偏差。具体地，变换器部分的至少DC/AC变换器被操作，以将AC功率从DC链路提供给负载。另外，对于高功率因子（power factor）对源，负载或源谐波可以被主动补偿。补偿电流可以仅经过DC链路（‘电容’）或者还部分地经过储能存储装置（即，电池）。
DC链路一般能够由AC源、DC源或其它来供电。由于变换器部分的操作而使总损失增加，从而降低UPS的总效率。然而，取决于AC源的具体条件，可能仍然存在值得遵循线交互式模式的效率增益。
在完全源故障期间，通过DC/AC变换器从电池来支持负载。电池电荷也可以反向经过DC/AC变换器或单独的充电器。如果电池经由DC链路来充电，则DC/DC变换器按比例放缩电池与DC链路之间的电压和/或电流。
如果旁路超出负载容限（tolerance），则经济模式以及线交互式模式两者都恢复到双变换模式，其中，通过AC/DC变换器和DC/AC变换器从AC源给负载供电，或在AC源存在故障的情况下，经由DC/AC变换器从DC源给负载供电。
发明内容
本发明的目的是提供：用于将三线多相AC源连接到三线多相负载的不间断电力供应（UPS）装置；包含并联连接到负载的多个UPS装置的不间断电力供应（UPS）系统；用于将三线多相AC源连接到三线多相负载的不间断电力供应（UPS）系统；以及用于控制将三线多相AC源连接到三线多相负载的不间断电力供应（UPS）装置的方法，上述各项以高效率和降低的损失实现UPS装置/系统的改进的操作。
由独立权利要求实现该目的。在从属权利要求中，给出有利的实施例。
具体来说，本发明提供不间断电力供应（UPS）装置，其用于将三线多相AC源连接到三线多相负载，由此，UPS装置被提供用于多相操作，UPS装置包含：连接到至少一个电源和负载的变换器部分，以及将AC源与负载互连的三线旁路，由此，旁路包含旁路开关，该旁路开关包含针对AC源的每个相的独立受控切换单元，以及UPS装置包含控制单元，该控制单元控制变换器部分和旁路开关，由此，控制单元控制旁路开关，以由AC源的一个相经由旁路直接给负载的三个相中的一个供电，并且控制单元控制变换器部分，以给负载的剩余的两个相供电。
本发明还提供不间断电力供应（UPS）系统，该系统包含如上文中所指定的多个UPS装置，其中，UPS装置并联连接到负载。
本发明进一步提供不间断电力供应（UPS）系统，该UPS系统用于将三线多相AC源连接到三线多相负载，由此，UPS系统被提供用于多相操作，UPS系统包含并联连接到至少一个电源和负载的多个变换器部分以及将AC源与负载互连的三线旁路，由此，旁路包含旁路开关，该旁路开关包含针对AC源的每个相的独立受控切换单元，以及UPS系统包含控制多个变换器部分和旁路开关的控制单元，由此，控制单元控制旁路开关，以由AC源的一个相经由旁路直接给负载的三个相中的一个供电，并且控制单元控制多个变换器部分，以给负载的剩余的两个相供电。
本发明更进一步提供用于控制不间断电力供应（UPS）装置的方法，该UPS装置将三线多相AC源连接到三线多相负载，由此，UPS装置被提供用于多相操作，UPS装置包含连接到至少一个电源和负载的变换器部分以及将AC源与负载互连的三线旁路，由此，旁路包含旁路开关，该旁路开关包含针对AC源的每个相的独立受控切换单元，以及该方法包含控制变换器部分和旁路开关，由此，旁路开关被控制以由AC源的一个相经由旁路直接给负载的三个相中的一个供电，并且变换器部分被控制以给负载的剩余的两个相供电。
本发明的基本思路是实现UPS装置或UPS系统的新操作模式，该模式通过经由旁路直接从AC源的一个相给负载供电并且从变换器部分从AC源或从DC源给剩余的两个相供电来定义。这能够利用独立地切换旁路开关中的每个相的能力来实现。因此，直接连接到负载的相实现省电，因为不需要变换器，并且固有的变换器损失不适用。同时，剩余的两个相的控制实现三线设施中的负载电压的完全控制。因此，能够将来自例如经济模式之类的模式和例如线交互式之类的模式的益处组合，其中：在经济模式中，经由旁路直接并完全地给负载供电；在线交互式模式中，变换器部分被操作以控制所有相来校正与负载规格的微小的旁路电压偏差。因此，操作模式实现降低的损失连同校正微小的旁路电压偏差的能力。
因此，能够将锁相和链路调制（link modulation）组合。一个益处是胜过双变换的效率上的增益，仍然维持从源到负载的串联的变换器的负载隔离和电压控制能力。新操作模式的实现能够大多基于仅仅具有固件改变的现有的硬件来实现。另外，可能需要提供利用所需要的切换技术的旁路开关以控制负载电压的一个相。
三线多相AC源和三线多相负载指的是不具有中性导体的AC源或负载，中性导体将会是第四线设施。不存在中性点实现负载电压的简化的控制，因为，两个相的电压和电流确定剩余的相的电压和相位。
如上文中所指定的，具有并联的UPS装置的UPS系统能够以不同的方式实现。能够给UPS装置提供单独的旁路和相应的旁路开关，其由UPS装置单独控制。当然，UPS系统执行单独的UPS装置的额外的总体控制，以便UPS装置将基本上并行操作。备选地，UPS系统能够具有中心旁路和中心旁路开关。在该情况下，单独的UPS装置不需要单独的旁路。
变换器部分能够具有不同的设计。变换器部分连接到至少一个电源，通常，变换器部分连接到AC源，其可以为同一AC源、连接到旁路或者是单独的AC源。优选地，变换器部分包含或连接到不同的源，例如AC源和DC源。DC源通常是储能装置，例如，电池。
出于配置和维护的目的，UPS模块优选地具有用户接口，例如，屏幕和键盘、触屏或其它。此外，UPS装置可以包含通信接口，以便连接到其它UPS模块，具体来说是将该控制单元连接到并联的UPS装置的控制单元或UPS系统的控制单元/装置。
在UPS系统中，单独的UPS模块能够并联连接到一个AC源或不同的AC源。此外，单独的UPS装置也能够连接到不同的AC源，例如，一个AC源给旁路供电，以及不同的AC源连接到变换器部分的AC/DC变换器。
针对UPS装置讨论的控制原理也应用于UPS系统，并且反之亦然。
根据本发明的修改的实施例，每个切换单元包含非电流换向式（current-commutated）的半导体开关。如例如常规的晶闸管那样的电流换向式开关存在下述问题：负载电压中的具有高达线周期（line cycle）的一半的长度的间隙是可能的，直到导通源自换向以及负载电压与逆变器电压反向。在非电流换向式半导体开关的情况下，能够避免该问题。近期开发了这样的非电流换向式半导体开关，其允许门极控制和低电压降，从而得到高效率。对于非电流换向式半导体开关的示例是例如集成门极控制晶闸管（Integrated GateControlled Thyristor，IGCT）。
根据本发明的修改的实施例，每个切换单元包含两个独立受控的单向导通和反向阻断半导体开关，这两个半导体开关形成半导体开关的反并联对。因此，电流流动能够独立于目前的电压条件，针对每个相来完全控制。在反向阻断模式中，在将被二极管阻断的方向施加电压。此外，该开关配置实现操作中的低功率损失。反向阻断是不需要切换单元的主动控制的被动功能。
根据本发明的修改的实施例，半导体开关被提供有具有固有的双向电压阻断能力的反向阻断能力或与反向阻断器件一起被提供。反向阻断器件能够例如是反向或续流二极管（freewheel diode）。因此，两个不同的设计实现半导体开关的基本上自由的选择。
根据本发明的修改的实施例，控制单元被提供以控制变换器部分和旁路开关，以使AC源的经由旁路直接支持负载的相在旁路相之间轮换。因此，AC源的每个相能够在给定的时间直接支持负载。优选地，实现轮换使得每个相贡献正和负的负载电压和/或电流两者的交变部分。
根据本发明的修改的实施例，控制单元被提供以控制变换器部分和旁路开关，以使AC源的经由旁路直接支持负载的相以模6的相角在旁路相之间轮换。因此，每个相的正和负电压贡献于负载电压和/或电流。在360°的总相的情况下，每个相可以对于60°的相，经由旁路直接支持负载两次。这有时被称为‘链路调制’，并且变换器部分的效率被改进。因此，一个相能够锁定到AC源，而其它两个相控制负载电压和电流。该锁定可以在整个线周期改变相位和极性，三个相*两个极性=模6。结果是由于较少的切换事件而得到效率上的增益，并且通常还能够维持较低的DC链路，得到降低的切换损失，这在硅基器件中通常为最有价值的。
根据本发明的修改的实施例，控制单元被提供以控制变换器部分和旁路开关，以使AC源的经由旁路直接支持负载的相在旁路相之间轮换，以调整旁路相轮换的相角来支持负载电流相移对旁路电压。因此，AC源的经由旁路直接支持负载的相的轮换能够在频率和相位方面自由实现。甚至不要求该轮换为周期性的。UPS装置或系统可以完全地或成比例地支持负载电流相移对旁路电压。
根据本发明的修改的实施例，控制单元被提供以控制变换器部分和旁路开关，以将旁路电压三次谐波注入到负载电压控制参考（reference），以允许降低的链路电平以将峰值负载电压维持在负载电压规格。三次谐波具有AC源的相的频率的三倍的频率。因此，三次谐波能够调制例如AC源的三个相的包络。优选地，三次谐波与AC源的三个相的包络同相。因此，这使得AC源的三个相的包络与相应的峰值之间的电压电平降低。链路电压降低提高系统效率，并由此降低UPS装置或系统中的损失。
根据本发明的修改的实施例，变换器部分被提供作为双变换式变换器部分，其具有：AC/DC变换器，其可连接到AC源；DC/AC变换器，其可连接到负载；DC链路，其将AC/DC变换器和DC/AC变换器的DC部分互连；以及DC/DC变换器，其可连接到DC源。变换器部分的这种设计涉及典型的双变换UPS设计。因此，AC源首先通过AC/DC变换器来整流，并且然后通过DC/AC变换器来逆变，以支持负载。备选地，能够经由DC/DC变换器从DC源来支持负载。然而，不同的变换器部分设计也是可能的。在优选的实施例中，DC源是UPS装置或UPS系统的一部分。通过控制相间电压
根据本发明的修改的实施例，控制单元被提供以控制变换器部分和旁路开关，以控制DC/AC变换器的相间电压来支持负载电压规格。通过调整经由变换器部分给负载供电的两个相的电压，在没有将第三相也传输到变换器部分的情况下，能够补偿经由旁路开关直接给负载供电的相的与负载电压规格的电压偏差。因为UPS装置或UPS系统是三线设施，所以对于负载回流电流，不存在中性点。因此，负载电流流动和电压控制是相间的。通过调整变换器部分上的两个相的电压，可能校正与负载电压规格的旁路电压差异。
根据本发明的修改的实施例，控制单元被提供以控制变换器部分和旁路开关，以经由旁路在DC链路与AC源之间双向地传输能量。这实现控制到/从连接到旁路的AC源的无功功率和电流畸变。
根据本发明的修改的实施例，UPS系统具有UPS装置之间和/或UPS装置的旁路开关之间的多个并行通信总线。因此，并联的UPS装置的旁路开关能够被共同控制执行AC源的经由旁路直接支持负载的相的并行切换。
附图说明
本发明的这些方面及其它方面将参考下文中所描述的实施例而显而易见并且得以阐明。
在附图中：
图1示出如在本领域中已知的根据第一实施例的通用双变换式不间断电力供应（UPS）装置的示意图，
图2示出在AC源存在故障的情况下的操作中，如在本领域中已知的根据第二实施例的不间断电力供应（UPS）装置的示意图，
图3示出操作中的根据第三实施例的双变换式不间断电力供应（UPS）装置的示意图，
图4示出第三实施例的UPS装置的切换单元的详细示意图，
图5a示出根据第四实施例的供UPS装置使用的切换单元的示意图，
图5b示出根据第五实施例的供UPS装置使用的切换单元的示意图，
图6示出包含多个并联的UPS装置的根据第六实施例的不间断电力供应（UPS）系统的示意图，
图7示出包含多个并联的UPS装置和中心旁路的根据第七实施例的不间断电力供应（UPS）系统的示意图，
图8示出根据第一操作模式的AC源的三个相和用于控制切换单元的门极信号（gate signal）的示意图，
图9示出根据第二操作模式的根据第八实施例的AC源的三相电压的示意图，
图10示出根据第三操作模式的根据第八实施例的AC源的三相电压的示意图，
图11示出根据第四操作模式的根据第八实施例的AC源的三相电压的示意图，以及
图12示出根据第五操作模式的AC源的三个相和用于控制切换单元的门极信号的示意图。
具体实施方式
图3示出根据第三实施例的双变换式UPS装置100。UPS装置100连接在三线多相AC源112与三线多相负载114之间。UPS装置100被提供用于多相操作。
UPS装置100包含变换器部分116和三线旁路118，变换器部分116和三线旁路118并联连接到AC源112和负载114。变换器部分116被提供以执行双变换，并且包含：AC/DC变换器120，也被称为整流器，其在它的AC侧连接到AC源112；以及DC/AC变换器122，也被称为逆变器，其在它的AC侧连接到负载114。AC/DC变换器120和DC/AC变换器122的DC侧通过DC链路124互连，DC链路124将AC源112与负载114隔离。
变换器部分116进一步包含DC/DC变换器126，其也被称为电池变换器，DC/DC变换器126将DC源128连接到DC链路124。第三实施例的DC源128是储能装置，即，电池。根据第三实施例，DC源128与变换器部分116被一体化提供。在备选实施例中，DC源128与变换器部分116被分开提供，但与UPS模块100被一体化提供。在另外的备选实施例中，DC源128与UPS模块100被分开提供。
UPS装置100还包含与用户接口一体化提供的控制单元132。控制单元132控制变换器部分116和旁路118中的旁路开关130的操作。具体来说，控制单元132控制旁路开关130，以由AC源112的一个相经由旁路118直接给负载114的三个相中的一个供电，并且控制单元132控制变换器部分116，以给负载114的剩余的两个相供电。控制单元132的控制原理在下文中更详细地来讨论。
出于配置和维护的目的，控制单元132与例如屏幕和键盘或触屏的用户接口被一体化提供。此外，控制单元132与通信接口被一体化提供，以便连接到其它UPS模块100，具体来说，是将控制单元132连接到并联的UPS装置100的控制单元132。
旁路开关130包含针对每个相的独立受控切换单元140。根据第三实施例，能够在图4中详细地看到的切换单元140包含两个半导体开关142，这两个半导体开关142非电流换向式。根据第三实施例，非电流换向式半导体开关142是集成门极控制晶闸管（IGCT），其具有通过固有的双向电压阻断能力来实现的反向阻断能力。如能够在图4中进一步看到的，两个半导体开关142中的每个经由单独的门极控制器144由控制单元132控制。因此，半导体开关142形成切换单元140的两个独立受控的单向导通和反向阻断半导体开关，这两个开关提供半导体开关142的反并联对。
图5a示出根据第四实施例的切换单元140。第四实施例的切换单元140一般能够与第三实施例的UPS装置一起使用。
如能够在图5a中看到的，第四实施例的切换单元140包含与反向阻断器件146一起提供的半导体开关142的反并联对。
图5b示出根据第五实施例的切换单元140。第五实施例的切换单元140一般能够与第三实施例的UPS装置一起使用。
如能够在图5a中看到的，同样地，第四实施例的切换单元140包含与反向阻断器件146一起提供的半导体开关142的反并联对。
随后将参考图8至图12来描述如由控制单元132执行的对UPS装置100的控制。
图8示出持续运行旁路操作的第一模式。因此，所有的切换单元140都是门极导通的（gated on）。这例如指的是下述经济模式：经由旁路118完全从AC源112来支持负载114。因此，对于旁路开关130的所有的切换单元140的门极信号是导通的。
图9示出下述第二模式：旁路118的任意的单个相，对负载114是持续门极导通的。负载114的其它两个相由变换器部分116支持，具体来说是由DC/AC变换器122支持。如果在旁路118与负载规格之间存在失配，则DC/AC变换器122调节负载电压。因此，对于任意的相的切换单元140的门极信号是导通的。
图10涉及具有用于旁路源的调制的门极型式（gate pattern）的第三操作模式。因此，控制单元132控制变换器部分116和旁路开关130，以使AC源112的经由旁路118直接支持负载114的相在旁路相之间以模6的相角轮换。因此，每个相的正电压和负电压贡献于负载电压和/或电流，如能够在图10中看到的那样，由此‘正’和‘负’指示半周期电压。要注意，出于实际目的，平衡并且阻性的三相电流将如所描绘的那样跟随相电压。然而，旁路门极定时可以基于负载电流包络线来动态地移位/调整，例如，严重滞后的电流具有使用第三操作模式的较小的总损失。
图11涉及具有用于旁路源的调制的门极型式的第四操作模式。因此，控制单元132控制变换器部分116和旁路开关130，以使AC源112的经由旁路118直接支持负载114的相在旁路相之间以模6的相角轮换。因此，每个相的正和负电压贡献于负载电压和/或电流，如能够在图10中看到的那样，由此‘正’和‘负’指示半周期电压。与第三操作模式相比，第四操作模式的门极型式移位30°。在下方的门极型式将具有旁路相上的最大负载电流的条件下，如果在旁路与标称负载电压之间存在失配，则变换器部分116来承担此责任，并且还调节负载电压。
在未在图中示出的修改操作模式中，控制单元132控制变换器部分116和旁路开关130，以使AC源112的经由旁路118直接支持负载114的相在旁路相之间轮换，以调整旁路相轮换的相角来支持负载电流相移对旁路电压。
图12涉及第五操作模式。第五操作模式基于第四操作模式。另外，控制单元132控制变换器部分116和旁路开关130，以将旁路电压三次谐波150注入到负载电压控制参考。如能够在图12中看到的，这允许DC链路的降低的链路电平，以将峰值负载电压维持在负载电压规格。三次谐波150具有 AC源112的相的频率的三倍的频率，以便能够调制AC源112的三个相的包络。三次谐波150与包络152同相。
在上面的操作模式中，控制单元132控制变换器部分116和旁路开关130，以控制DC/AC变换器122的相间电压来支持负载电压规格。如能够例如针对图3所看到的那样，在AC源112的经由旁路118连接到负载114的相的电压变化的情况下，控制单元控制DC/AC变换器122，以维持指定的电压电平。因此，在电压变化的情况下，控制单元132通过调整经由变换器部分116给负载供电的两个相来控制变换器部分116，具体来说是控制DC/AC变换器122，以在没有将第三相也传输到变换器部分116的情况下补偿电压变化。
图6示出根据第六实施例的UPS系统102。UPS系统102包含先前的实施例中的任一个的多个UPS装置100。UPS装置100在AC源112与负载114之间并联连接。UPS系统102包含通信总线160，通信总线160将单独的UPS装置的控制单元132连接到总体控制单元132，总体控制单元132执行UPS系统102的共同控制。
图7示出根据第七实施例的UPS系统102。UPS系统102包含先前的实施例中的任一个的多个UPS装置100。备选地，提供不具有旁路118的UPS装置。UPS装置100在AC源112与负载114之间并联连接。UPS系统102包含通信总线160，通信总线160将单独的UPS装置的控制单元132连接到总体控制单元132，总体控制单元132执行UPS系统102的共同控制。
根据第七实施例的UPS系统102进一步包含具有旁路开关130的中心旁路118。中心旁路118和相应的旁路开关130的细节如在上文关于UPS装置的旁路118所讨论的那样。
本发明进一步提供用于将三线多相AC源连接到三线多相负载的不间断电力供应（UPS）系统，由此，UPS系统被提供用于多相操作，UPS系统包含并联连接到至少一个电源和负载的多个变换器部分以及将AC源与负载互连的三线旁路，由此，旁路包含旁路开关，该旁路开关包含针对AC源的每个相的独立受控切换单元，以及UPS系统包含控制多个变换器部分和旁路开关的控制单元，由此，控制单元控制旁路开关，以由AC源的一个相经由旁路直接给负载的三个相中的一个供电，并且控制单元控制多个变换器部分，以给负载的剩余的两个相供电。
虽然已在附图和前文的描述中详细地图示并且描述本发明，但这样的图示和描述要被认为是说明性的或示范性的并且非限制性的；本发明不限于所公开的实施例。通过研究附图、本公开以及所附权利要求，在实践要求保护的本发明时，本领域技术人员能够理解并且实施对于所公开的实施例的其它变化。在权利要求中，词语“包含”不排除其它元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。仅仅在互不相同的从属权利要求中叙述某些方法的这一事实不指示这些方法的组合不能有利地被使用。权利要求中的任何参考符号都不应当被解释为限制范围。
参考符号列表
10 UPS装置（现有技术）
12 AC源（现有技术）
14 负载（现有技术）
16 变换器部分（现有技术）
18 旁路（现有技术）
20 AC/DC变换器（现有技术）
22 DC/AC变换器（现有技术）
24 DC链路（现有技术）
26 DC/DC变换器（现有技术）
28 DC源（现有技术）
30 旁路开关（现有技术）
32 控制单元（现有技术）
34 串联阻抗、电感器（现有技术）
36 充电器（现有技术）
100 UPS装置
102 UPS系统
112 AC源
114 负载
116 变换器部分
118 旁路
120 AC/DC变换器
122 DC/CA变换器
124 DC链路
126 DC/DC变换器
128 DC源
130 旁路开关
132 控制单元
140 切换单元
142 半导体开关
144 门极控制器
146 反向阻断器件
150 三次谐波
152 包络
160 通信总线
Claims (14)
1.一种用于将三线多相AC源(112)连接到三线多相负载(114)的不间断电力供应装置(100)，由此，所述不间断电力供应装置(100)被提供用于多相操作，所述不间断电力供应装置(100)包含：
变换器部分(116)，所述变换器部分(116)连接到至少一个电源和所述负载(114)，以及三线旁路(118)，所述三线旁路(118)将所述AC源(112)与所述负载(114)互连，由此，
所述三线旁路(118)包含旁路开关(130)，所述旁路开关(130)包含针对所述AC源(112)的每个相的独立受控切换单元(140)，以及
所述不间断电力供应装置(100)包含控制单元(132)，所述控制单元(132)控制所述变换器部分(116)和所述旁路开关(130)，由此，所述控制单元(132)控制所述旁路开关(130)以由所述AC源(112)的一个相经由所述三线旁路(118)直接给所述负载(114)的三个相中的一个相供电，并且所述控制单元(132)控制所述变换器部分(116)以给所述负载(114)的剩余的两个相供电，
由此所述控制单元(132)被提供以控制所述变换器部分(116)和所述旁路开关(130)，以使所述AC源(112)的经由所述三线旁路(118)直接支持所述负载(114)的所述一个相在旁路相之间轮换。
2.根据权利要求1所述的不间断电力供应装置(100)，
其特征在于，
每个切换单元(140)包含非电流换向式的半导体开关(142)。
3.根据权利要求1或2所述的不间断电力供应装置(100)，
其特征在于，
每个切换单元(140)包含两个独立受控的单向导通和反向阻断半导体开关，所述两个独立受控的单向导通和反向阻断半导体开关形成半导体开关(142)的反并联对。
4.根据权利要求3所述的不间断电力供应装置(100)，所述半导体开关被提供有具有固有的双向电压阻断能力的反向阻断能力或者与反向阻断器件一起被提供。
5.根据权利要求1所述的不间断电力供应装置(100)，
其特征在于，
所述控制单元(132)被提供以控制所述变换器部分(116)和所述旁路开关(130)，以使所述AC源(112)的所述相轮换，所述相对于60°的相经由所述三线旁路(118)直接支持所述负载(114)两次。
6.根据权利要求1或5所述的不间断电力供应装置(100)，
其特征在于，
所述控制单元(132)被提供以控制所述变换器部分(116)和所述旁路开关(130)，以使所述AC源(112)的经由所述三线旁路(118)直接支持所述负载(114)的所述相在所述旁路相之间轮换，以调整所述旁路相轮换的相角来支持负载电流相移对旁路电压以便实现关于频率和相的自由相轮换。
7.根据权利要求1或2所述的不间断电力供应装置(100)，
其特征在于，
所述控制单元(132)被提供以控制所述变换器部分(116)和所述旁路开关(130)，以将旁路电压三次谐波(150)注入到负载电压控制参考，以允许降低的链路电平将峰值负载电压维持在负载电压规格。
8.根据权利要求1或2所述的不间断电力供应装置(100)，
其特征在于，
所述变换器部分(116)被提供作为双变换式变换器部分(116)，所述双变换式变换器部分(116)具有：可连接到所述AC源(112)的AC/DC变换器(120)；可连接到所述负载(114)的DC/AC变换器(122)；DC链路(124)，将所述AC/DC变换器(120)和所述DC/AC变换器(122)的DC部分互连；以及可连接到DC源(128)的DC/DC变换器(126)。
9.根据前述权利要求8所述的不间断电力供应装置(100)，
其特征在于，
所述控制单元(132)被提供以控制所述变换器部分(116)和所述旁路开关(130)，以控制所述DC/AC变换器(122)的相间电压来支持负载电压规格。
10.根据权利要求9所述的不间断电力供应装置(100)，
其特征在于，
所述控制单元(132)被提供以控制所述变换器部分(116)和所述旁路开关(130)，以经由所述三线旁路(118)在所述DC链路(124)与所述AC源(112)之间双向地传输能量。
11.一种不间断电力供应系统(102)，包含多个根据前述权利要求1至10中任一项的不间断电力供应装置(100)，其中，所述不间断电力供应装置(100)并联连接到所述负载(114)。
12.根据前述权利要求11所述的不间断电力供应系统(102)，
其特征在于，
所述不间断电力供应系统(102)具有所述不间断电力供应装置(100)之间的和/或所述不间断电力供应装置(100)的所述旁路开关(130)之间的多个并行通信总线。
13.一种不间断电力供应系统(102)，包括根据权利要求1所述的不间断电力供应装置，
进一步包含至少一个额外的变换器部分(116)，所述至少一个额外的变换器部分(116)并联连接到至少一个电源和所述负载(114)，
所述控制单元(132)被配置成控制多个变换器部分(116)和所述旁路开关(130)。
14.一种用于控制不间断电力供应装置(100)的方法，所述不间断电力供应装置(100)将三线多相AC源(112)连接到三线多相负载(114)，由此，所述不间断电力供应装置(100)被提供用于多相操作，所述不间断电力供应装置(100)包含：
变换器部分(116)，所述变换器部分(116)连接到至少一个电源(112)和所述负载(114)，以及
三线旁路(118)，所述三线旁路(118)将所述AC源(112)与所述负载(114)互连，由此，所述三线旁路(118)包含旁路开关(130)，所述旁路开关(130)包含针对所述AC源(112)的每个相的独立受控切换单元(140)，以及
所述方法包含控制所述变换器部分(116)和所述旁路开关(130)，由此，所述旁路开关(130)被控制以由所述AC源(112)的一个相经由所述三线旁路(118)直接给所述负载(114)的三个相中的一个相供电，并且所述变换器部分(116)被控制以给所述负载(114)的剩余的两个相供电，
由此控制单元(132)被提供以控制所述变换器部分(116)和所述旁路开关(130)，以使所述AC源(112)的经由所述三线旁路(118)直接支持所述负载(114)的所述一个相在旁路相之间轮换。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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