CN113067400B - 用于瞬态重负载的逆变器控制策略 - Google Patents

用于瞬态重负载的逆变器控制策略 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于瞬态重负载的逆变器控制策略。一种电力转换器系统，包括：一DC总线；一DC/DC转换器，耦合到所述DC总线；一逆变器，耦合到所述DC总线及被配置为将来自于所述DC总线的DC电力转换成具有一输出电流的输出AC电力；一输出端，耦合到所述逆变器及被配置为向一负载提供所述输出AC电力；及至少一控制器，被配置为识别所述输出端处的一即将出现的高负载瞬态，并且响应于识别所述即将出现的高负载瞬态，通过运行所述DC/DC转换器来减少所述DC总线上的一电压水平及增加所述逆变器的一占空比，以减少所述输出AC电力的所述输出电流的一峰值。

Description

用于瞬态重负载的逆变器控制策略
相关申请的交叉引用
本申请根据美国联邦法典第35篇(35U.S.C)§119(e)要求2019年12月30日提交的美国临时专利申请序列号第62/954,718号优先权，标题为“用于瞬态重负载的逆变器控制策略”，其全文通过引用合并于本说明书中。
技术领域
本公开总体上涉及多个电力转换器系统。
背景技术
已知使用例如多个不间断电源(UPS)等电力转换器系统来为多个敏感和/或关键的负载(例如多个计算机系统及多个其他数据处理系统)提供受调控的且不间断的电力。多个已知的电力转换器系统包括：在线UPS及离线UPS等。在线UPS会在AC电力的一主要电源中断时提供条件式AC电力及备用AC电力。离线UPS通常不提供输入AC电力的条件作用，但会在所述主要AC电源中断时提供备用AC电源。在线UPS及离线UPS通常皆包括一逆变器，用于将从所述主电源及/或备用电源中获得的DC电力转换为输出AC电力。
发明内容
本发明的至少一方面针对一种电力转换器系统，所述电力转换器系统包括：一DC总线；一DC/DC转换器，耦合到所述DC总线；一逆变器，耦合到所述DC总线并被配置为将来自于所述DC总线的DC电力转换成具有一输出电流的输出AC电力；一输出端，耦合到所述逆变器及被配置为向一负载提供所述输出AC电力；及至少一控制器，被配置为识别所述输出端处的一即将出现的高负载瞬态，并且响应于识别所述即将出现的高负载瞬态，通过运行所述DC/DC转换器来减少所述DC总线上的一电压水平及增加所述逆变器的一占空比，以减少所述输出AC电力的所述输出电流的一峰值。
在一实施例中，所述DC/DC转换器耦合到一备用电源及被配置为将来自于所述备用电源的DC电力提供至所述DC总线。在一些实施例中，所述电力转换器系统包括一输入端及一转换器，所述输入端被配置为接收输入电力，所述转换器被配置为将所述输入电力转换成DC电力，并且将所述DC电力提供至所述DC总线。在某些实施例中，所述至少一控制器被配置为通过控制所述转换器将来自于所述输入电力的所述DC电力提供至所述DC总线，以一第一运行模式来运行所述电力转换器系统，并且通过控制所述DC/DC转换器将来自于所述备用电源的DC电力提供至所述DC总线，以一第二运行模式来运行所述电力转换器系统。在各个实施例中，所述高负载瞬态是在所述电力转换器系统在所述第一运行模式与所述第二运行模式之间的一过渡期间在所述输出端处发生。
在一些实施例中，所述至少一控制器被配置为减小所述输出电流的所述峰值，以防止所述备用电源在所述高负载瞬态期间超过所述备用电源的一最大电流限制。在一实施例中，在所述电力转换器系统的一冷启动期间发生在所述输出端处的所述高负载瞬态，所述备用电源被配置为在所述冷启动期间向所述DC总线提供DC电力，以支持所述负载。在各个实施例中，所述至少一控制器被配置为确定所述高负载瞬态已经结束，并且响应于确定所述高负载瞬态已经结束而通过运行所述DC/DC转换器来增加所述输出电流的所述峰值，以增加所述DC总线上的所述电压水平，并且减小所述逆变器的所述占空比。在某些实施例中，所述至少一控制器被配置为通过检测从识别到所述即将出现的高负载瞬态以来已经经过的一预定时间量来确定所述高负载瞬态已经结束。
在各个实施例中，所述预定时间量对应于所述输出AC电力的一预定周期数。在一实施例中，所述至少一控制器被配置为运行所述DC/DC转换器及所述逆变器，以在减小所述输出电流的所述峰值时维持所述输出电流的一实质上恒定的方均根(RMS)值。在一些实施例中，所述电力转换器系统是一不间断电源(UPS)。
在本发明的另一方面涉及一种非暂时性计算机可读介质，所述非暂时性计算机可读介质上存储有用于控制一电力转换器系统的多个计算机可执行指令的多个序列，所述电力转换器系统包括：一DC总线；一DC/DC转换器，耦合到所述DC总线；以及一逆变器，耦合到所述DC总线，所述多个计算机可执行指令的多个序列包括指示至少一处理器进行以下步骤的多个指令：识别在所述电力转换器系统的一输出端处的一即将出现的高负载瞬态；及响应于识别所述即将出现的高负载瞬态而运行所述DC/DC转换器，以一增加的占空比来减少所述DC总线及所述逆变器上的一电压水平，以减小所述电力转换器系统的一输出电流的一峰值。
在一实施例中，所述多个指令的多个序列包括使所述至少一处理器执行以下多个步骤的多个指令：确定所述高负载瞬态已经结束；及响应于确定所述高负载瞬态已经结束而运行所述DC/DC转换器以一减小的占空比来增加所述DC总线及所述逆变器上的所述电压水平，并且增加所述输出电流的所述峰值。在一些实施例中，所述多个指令的多个序列包括使所述至少一处理器执行以下多个步骤的多个指令：通过检测从识别所述即将出现的高负载瞬态以来已经经过的一预定时间量来确定所述高负载瞬态已经结束。在一些实施例中，所述预定时间量对应于所述输出AC电力的一预定周期数。在某些实施例中，所述多个指令的多个序列包括使所述至少一处理器执行以下多个步骤的多个指令：运行所述DC/DC转换器及所述逆变器，以在减小所述输出电流的所述峰值时保持所述输出电流的一实质上恒定的方均根(RMS)值。
在一些实施例中，所述多个指令的多个序列包括使所述至少一处理器执行以下多个步骤的多个指令：在一第一运行模式下运行一转换器，以将来自于所述电力转换器系统的一输入端处接收的输入电力的所述DC电力提供至所述DC总线；及在一第二运行模式下运行所述DC/DC转换器，以将来自于一备用电源提供的备用DC电力的DC电力提供至所述DC总线。在一实施例中，所述多个指令的多个序列包括使所述至少一处理器执行以下多个步骤的多个指令：识别所述输出端处的一即将出现的高负载瞬态，所述高负载瞬态对应于所述电力转换器系统在所述第一运行模式与所述第二运行模式之间一即将发生的转换。在各个实施例中，所述多个指令的多个序列包括使所述至少一处理器执行以下多个步骤的多个指令：在所述电力转换器系统的一冷启动期间，控制所述电力转换器系统以所述第二运行模式运行，以支持耦合到所述输出端的一负载。在某些实施例中，所述多个指令的多个序列包括使所述至少一处理器执行以下多个步骤的多个指令：识别在所述输出端处的一即将出现的高负载瞬态，所述高负载瞬态对应于所述电力转换器系统的一即将发生的冷启动。
本发明的另一方面涉及一种不间断电源(UPS)，所述UPS包括：一输入端，被配置为接收AC电力；一输出端，被配置为向一负载提供具有一输出电流的输出AC电力；一备用电力输入端，被配置为从一备用电源接收备用DC电源；一DC/DC转换器，耦合到所述备用电力输入端，并且被配置为将所述备用DC电力转换为DC电力；一DC总线，耦合到所述DC/DC转换器，并且被配置为从所述DC/DC转换器接收DC电力；一逆变器，耦合到所述输出端，并且被配置为将来自于所述DC总线的DC电力转换为所述输出AC电力；及至少一控制器，被配置为识别在所述输出处的一即将出现的高负载瞬态，并且响应于识别所述即将出现的高负载瞬态，通过运行所述DC/DC转换器来减少所述输出AC电力的所述输出电流的一峰值，以减少所述DC总线上的一电压水平及增加所述逆变器的一占空比。
在一实施例中，所述DC/DC转换器被配置为将所述备用DC电力转换成DC电力，所述DC电力具有一第一电压水平及一第二电压水平中的一个，所述第一电压水平低于所述第二电压水平。在一些实施例中，所述逆变器被配置为至少以一第一占空比及一第二占空比工作，所述第一占空比高于所述第二占空比。在某些实施例中，运行所述DC/DC转换器以减少所述DC总线上的所述电压水平包括：控制所述DC/DC转换器以提供具有所述第一电压水平的DC电力，并且增加所述逆变器的所述占空比包括控制所述逆变器来运行所述第一占空比。
附图说明
通过参考多个附图来对至少一个实施例的各个方面在下面进行讨论，所述多个附图并不是按比例绘制。多个附图被包括以提供对各个方面及多个实施例的说明及进一步的理解，并且被并入本说明书中及构成本说明书的一部分，而不旨在作为任何特定实施例的多个限制的定义。多个附图与说明书的其余部分一起用于解释所描述及所要求保护的多个方面及多个实施例的多个原理及多个操作。在多个附图中，在各个附图中说明的相同的组件或几乎相同的组件由一相似的数字来表示。为了清晰的目的，不是每个组件都可以被标记在每张图中。在附图中：
图1是根据本说明书描述的多个方面的一电力转换器系统的一功能框图；
图2是根据本说明书描述的多个方面的一电力转换器系统的一功能框图；
图3是根据本说明书描述的多个方面的一电力转换器拓扑的一示意图；
图4A是根据本说明书描述的多个方面的一电力转换器拓扑的一控制方法的一流程图；及
图4B是根据本说明书描述的多个方面与运行一电力转换器拓扑相关联的各种波形的一曲线图。
具体实施方式
本说明书中讨论的所述多个方法及系统的多个示例在应用中并不限制在以下描述所阐述的或在多个附图中所说明的多个组件的构造及布置的多个细节。所述多个方法及多个系统能够在其它实施例中实行，且能够以各种方式来被实施或实现。本文所提供的多个特定实施方式的多个示例仅用于多个说明性的目的，且并非旨在限制。特别地，结合任何一个或多个示例所讨论的动作、组件、元件及特征并非旨在排除其他示例中的类似作用。
并且，本文所使用的措辞及术语是用于描述的目的而不应该被视为限制。本文以单数形式对所述多个系统及多个方法的多个示例、多个实施例、多个组件、多个元件或多个动作的任何引用也可包含包括有复数形式的多个实施例，且本文以复数形式对任何实施例、组件、元件或动作的任何引用也可包含仅包括有单数形式的多个实施例。以所述单数形式或所述复数形式的引用并不旨在限制目前所公开的多个系统或多个方法、其多个组件、多个动作或多个元件。本文使用的“包括(including)”、“包含(comprising)”、“具有(having)”、“含有(containing)”、“涉及(involving)”以及其多种变型意旨为包含后面所列出的多个项目及其等同物以及多个附加的项目。引用“或(or)”可被解释为包括的，如此使用“或”所描述的任何项目可指示出单一个描述的项目、一个以上描述的项目及所有描述的项目中的任何一个。此外，假如本文件与通过引用并入本文中的多个文件之间的术语用法不一致，则被并入的多个特征的术语用法是对本文件的补充；对于不可调和的差异，由本文件中的术语用法为准。
如上所述，例如多个不间断电源(UPS)之类的多个电力转换器系统通常包括多个逆变器，用于向多个敏感及/或关键的负载提供调控的且不间断的电力。例如：当主要电力是可用的且足以为一负载供电时，一离线UPS将一负载直接连接至公用电力。当公用电力不可用或不足以为所述负载供电时，所述离线UPS将运行一DC/AC逆变器，以将来自一备用电源的DC电力转换为提供给所述负载的所需AC电力。同样，当公用电力是可用的且足以为一负载供电时，一在线UPS会运行一DC/AC逆变器，以将从主要电力中获得的经调节后的AC电力提供至一负载。当公用电力是不可用或不足以为所述负载供电时，所述在线UPS将运行所述DC/AC逆变器，以提供从一备用电源中获得的经调节的AC电力提供至所述负载。
例如，图1是一电力转换器系统100的一实施例的一框图。在一个示例中，所述电力转换器系统100被配置为一离线UPS。所述电力转换器系统100包括一输入端102、一旁路线104、一输出开关106、一输出端108、一转换器110、一DC总线112、一逆变器114及一DC/DC转换器116。在一示例中，所述DC总线112可以包括多个电压轨(例如：一正轨、负轨等)。在一些示例中，所述电力转换器系统100可以包括一电池118；然而，在其他示例中，所述电池118可以在所述电力转换器系统100的外部。另外，一控制器120可以包括在所述电力转换器系统100中。在一示例中，所述控制器120可以耦合到及被配置为运行所述输出开关106、所述转换器110、所述逆变器114及所述DC/DC转换器116。在某些示例中，所述控制器120可以在所述电力转换器系统100的外部。
所述输入端102耦合到所述旁路线104及所述转换器110，所述输出端108通过所述输出开关106耦合到所述旁路线104及所述逆变器114。所述转换器110耦合到所述输入端102及所述DC总线112。所述DC/DC转换器116耦合到所述DC总线112及所述电池118。在一些示例中，所述DC总线112包括至少一DC总线电容器，所述逆变器114耦合到所述DC总线112及所述输出开关106。
所述电力转换器系统100通常被配置为以至少两个运行模式中的一个运行，包括：一线路模式及一电池模式。所述电力转换器系统100的所述运行模式取决于在所述输入端102处接收到的AC电力的一质量水平(例如：从一公用电力AC电源供应)。例如：当在所述输入端102处接收到的所述AC电力是可接受的时(即在多个可接受的电学参数的一指定范围内)，所述电力转换器系统100可以被配置为以所述线路模式运行。否则，当在所述输入端102接收到的所述AC电力为不可接受时(即不在多个可接受的电学参数的一指定范围内)，所述电力转换器系统100可以配置为以所述电池模式运行。在一些示例中，所述控制器120可以耦合到所述输入端102及被配置为监视所述输入端102，以确定是否以所述线路模式或所述电池模式运行所述电力转换器系统100。
在所述线路模式下，所述控制输出开关106，使得所述旁路线路104耦合到输出端108。所述输入端102从一外部电源(例如：从一公用电力AC电源供应)接收AC电力，并且向所述输出端108及转换器110提供所述接收的电力。所述输出端108从所述输入端102接收所述电力，并且将所述电力提供至一外部负载(未示出)。在所述线路模式下，所述转换器110可以从所述输入端102接收所述AC电力，将所述AC电力转换成DC电力，并且向所述DC/DC转换器116提供DC电力，以对所述电池118充电。
当在所述输入端102处没有可接受的AC电力时，所述电力转换器系统100以电池模式运行。在所述电池模式下，所述控制输出开关106受到控制，使得所述逆变器114耦合到所述输出端108。所述转换器110停止对所述电池118充电，并且所述电池118将存储的DC电力放电到所述DC/DC转换器116。所述DC转换器116调节从所述电池118接收的DC电力，并将调节后的DC电力提供至所述DC总线112。所述逆变器114将所述接收的DC电力转换成AC电力，并且经由所述输出开关106将所述AC电力提供至所述输出端108，以提供所述外部负载的电力。
在一些示例中，所述电力转换器系统100可以在一冷启动状态下通电。在一示例中，所述冷启动状态对应于所述电力转换器系统100的一状态，其中所述DC/DC转换器116被配置为将从所述电池118中获得的DC电力提供至所述DC总线112，以在通电之后立刻支持所述负载。在某些示例中，所述电力转换器系统100继续在所述冷启动状态下运行，直到检测到可接受的输入AC电力为止。在其他示例中，所述电力转换器系统100被配置为在经过一预定时间量之后从所述冷启动状态转换出来。
图2是一电力转换器系统200的一实施例的一框图。在一示例中，所述电力转换器系统200包括一输入端202及转换器210。此外，所述电力转换器系统200包括类似于图1的所述电力转换器系统100的一输出端108、一DC总线112、一逆变器114及一DC/DC转换器116。所述电力转换器系统200还可以包括所述电池118；然而，在其他示例中，所述电池118可以在所述电力转换器系统200的外部。此外，一控制器120可以包括在所述电力转换器系统200中。在一示例中，所述控制器120耦合到及被配置为运行所述转换器210、所述逆变器114及所述DC/DC转换器116。在某些示例中，所述控制器120可以在所述电力转换器系统200的外部。
在一个示例中，所述电力转换器系统200可以被配置为一在线UPS。例如：所述输入端202可以接收AC电力(例如：从一公用电力AC电力供应)。当在所述输入端202处接收到的所述AC电力是可接受的时(即在多个可接受的电学参数的一指定范围内)，所述电力转换器系统200以一在线模式运行。否则，当在所述输入端202处接收到的所述AC电力是不可接受的(即不在多个可接受的电学参数的一指定范围内)时，所述电力转换器系统200以一电池模式运行。在一些示例中，所述控制器120耦合到所述输入端202及被配置为监视所述输入端202，以确定是在所述在线模式还是所述电池模式下运行所述电力转换器系统。
在所述在线模式下，所述输入端202从一外部电源(例如：从来自于一公用电力AC电力供应)接收AC电力，并且将所述接收到的电力提供至所述转换器210。所述转换器210将所述AC电力转换成DC电力，并且将所述DC电力提供至所述DC总线112。在一些示例中，所述转换器210可以被配置为功率因数校正(PFC)转换器。所述逆变器114从所述DC总线112接收所述DC电力，将所述DC电力转换成输出AC电力，并且将所述输出AC电力提供至所述输出端108，以将电力提供至一外部负载(未示出)。另外，在所述在线模式期间，所述DC/DC转换器116可以使用从所述DC总线112中获得的DC电力对所述电池118充电。
当在所述输入端202处没有可接受的AC电力时，所述电力转换器系统200以电池模式运行。在所述电池模式下，所述电池118将存储的DC电力放电到所述DC/DC转换器116。所述DC/DC转换器116调节从所述电池118接收的DC电力，并且将调节后的DC电力提供至所述DC总线112。所述逆变器114将所述接收的DC电力转换为AC电力，并且将所述AC电力提供至所述输出端108，以向所述外部负载提供电力。
在另一示例中，所述电力转换器系统200可以被配置为使得所述输入端202接收DC电力(例如：从一DC电源)。当在所述输入端202处接收的所述DC电力是可接受时(即在多个可接受的电学参数的一指定范围内)，所述电力转换器系统200以一在线模式运行。否则，当在所述输入端202处接收的所述DC电力为不可接受时(即不在多个可接受的电学参数的一指定范围内)，则所述电力转换器系统200以一电池模式运行。
在所述在线模式下，所述输入端202从一外部电源(例如：从一DC电力)接收DC电力，并将接收到的电力提供至转换器210。在一个示例中，转换器210从第一电压转换DC电力。电压水平升至第二电压水平，并将直流电提供至直流总线112。逆变器114从直流总线112接收直流电，将直流电转换为输出交流电，并将输出交流电提供至输出端108到向外部负载(未示出)提供电源。另外，在在线模式期间，DC/DC转换器116可以使用从DC总线112获得的DC电力对电池118充电。
当在所述输入端202处没有可接受的DC电力时，所述电力转换器系统200以电池模式运行。在所述电池模式下，所述电池118将存储的DC电力放电到所述DC/DC转换器116。所述DC/DC转换器116调节从所述电池118接收的DC电力，并且将调节后的DC电力提供至所述DC总线112。所述逆变器114将所述接收到的DC电力转换为AC电力，并且将所述AC电力提供至所述输出端108，以向所述外部负载提供电能。
在一些示例中，所述电力转换器系统200可以在冷启动状态下通电。在一示例中，所述冷启动状态对应于所述电力转换器系统200的一状态，其中所述DC/DC转换器116被配置为将从所述电池118中获得的所述DC电力提供至所述DC总线112，以在刚通电之后立刻支持所述负载。上。在某些示例中，所述电力转换器系统200继续在所述冷启动状态下运行，直到检测到可接受的输入电力(即AC或DC)。在其他示例中，所述电力转换器系统200被配置为在经过一预定时间量之后从所述冷启动状态转换出来。
在各种示例中，所述电力转换器系统100、200可在所述输出端108处经历一高负载瞬态。在一示例中，所述高负载瞬态是指当所述电池118被分配快速提供电力以支持一重负载的任务时在所述输出端108处发生的一状态。这样，所述高负载瞬态可以在某些运行状态/模式期间及/或在多个运行状态/模式之间的一转换期间发生。例如：所述高负载瞬态可以在所述电力转换器系统100、200的一冷启动状态期间发生。此外，所述高负载瞬态可以在所述电力转换器系统100、200在多个运作模式之间切换时发生(例如：线路/在线到电池)。
在某些示例中，在一高负载瞬态期间，所述电池118试图向所述输出端108提供一大电流(例如：比一正常负载电流大几倍)。结果，所述电池118可能由于所述电池118的各种安全功能(例如：过电流保护、过热保护、过电压保护等)而发生故障或意外关闭。在某些示例中，一电池管理系统(BMS)控制器监视所述电池118的所述性能，并且可以相应地触发各种安全功能。所述BMS控制器可以被包括在所述电池118中或从外部提供。额外地，所述电池118或其他电路甚至可能在一高负载瞬态期间被损坏。例如：在一高负载瞬态期间由所述电池118提供的所述大电流可能超过多个电线、电源迹线及/或其他组件(例如：保险丝、开关等)的所述额定电流。
本说明书提供了一种改进的电力转换器控制方法。在至少一实施例中，所述控制方法包括响应于识别在输出处的一即将出现的高负载瞬态而减小所述电力转换器系统的所述输出电流的一峰值。在一些示例中，通过减少所述DC总线的所述电压及增加被配置为提供所述输出电流的所述逆变器的所述占空比，减少所述输出电流的所述峰值。通过减少所述高负载瞬态期间的所述输出电流的所述峰值，可以避免多个电池安全功能的意外跳闸，同时仍能充分地支持所述负载。
图3是根据本说明书描述的方面的一电力转换器拓扑300的一示意图。在一示例中，所述电力转换器拓扑300对应于图1及图2的所述电力转换器系统100、200的一部分。例如：所述电力转换器拓扑300c包括所述输出端108、所述DC总线112、所述逆变器114、所述DC/DC转换器116及所述电力转换器系统100、200的所述电池118。如图所示，所述DC/DC转换器116可以被配置为双重转换的转换器，其中从所述电池118接收DC电力，将所述DC电力转换为AC电力，然后在提供至所述DC总线112之前再转换回DC电力。在多个其他示例中，所述DC/DC转换器116可以配置为一不同类型的转换器(例如：一降压-升压转换器)。在一些示例中，所述控制器120被配置为运行所述电力转换器拓扑300。
图4A是示出根据本说明书描述的多个方面的一控制方法400的一流程图。在一示例中，所述控制方法400对应于一电力转换器系统(例如：100、200)内的所述电力转换器拓扑300的运行。在一些示例中，所述控制方法400包括在所述电力转换器系统100、200的多个特定运行模式/状态期间的各种状态下运行的所述电力转换器拓扑300(例如：冷启动状态、运行的备用模式等)。
图4B包括示出根据本说明书中描述的多个方面的所述电力转换器拓扑300的各种状态的多个曲线图450a及450b。在一示例中，所述曲线图450a对应于所述电力转换器拓扑300的一标准状态，并且所述曲线图450b对应于所述电力转换器拓扑300的一瞬态保护状态。
返回图4A，在方框402处，所述控制器120启动所述控制方法400。在一示例中，所述控制器120被配置为在所述电力转换器拓扑300被通电之前及/或在所述电力转换器拓扑的运行期间启动所述控制方法400。例如：所述控制方法400可以在所述电力转换器拓扑300(或所述电力转换器系统100、200)通电之前开始。在其他示例中，所述控制方法400在所述电力转换器系统100、200从一运行模式转换到另一个运行模式(例如：线路/在线到备用)之前启动。
在方框404处，在启动所述控制方法400之后，所述控制器120确定所述电力转换器拓扑300是否处于在所述输出端108处经历一高负载瞬态的风险。如上所述，所述电力转换器拓扑300(或系统100、200)的所述输出端108在所述冷启动状态期间或在多个运行模式之间转换时可能会经历一高负载瞬态。这样，所述控制器120(或系统100、200的模式)可以基于所述电力转换器拓扑300的一当前或即将到来的运行状态来识别所述输出端108处的一即将发生的高负载瞬态状态。在其他示例中，所述控制器120监视所述输出端108，以识别所述输出端108处的一即将发生的高负载瞬态。例如：所述控制器120可以检测所述输出端108处的一电压下降及/或电流消耗的一增加，并且确定所述电力转换器拓扑300处于在所述输出端108处经历一高负载瞬态的风险。如果识别出一即将发生的高负载瞬态，则所述控制器120进行到方框408，并且在所述瞬态保护状态中运行所述电力转换器拓扑300；否则，所述控制器120进行到方框406，并且在所述标准状态下运行所述电力转换器拓扑300。
在方框406，所述控制器120在所述标准状态下运行所述电力转换器拓扑300。在一示例中，在所述标准状态下，所述控制器120运行所述DC/DC转换器116，以将从所述电池118中获得的DC电力提供至具有一标称电压水平的所述DC总线112。例如：如图4B的曲线图450a所示，由所述DC/DC转换器116在所述标准状态下提供的所述DC电力具有一标称电压水平452a。另外，所述控制器以一标称占空比455a运行所述逆变器114，以将来自于所述DC总线112的所述DC电力转换成输出AC电力。如图4B所示，所述逆变器114提供输出AC电力，所述输出AC电力包括一输出电压454a及一输出电流456a，所述输出电流456a具有一峰值电流值458a。结果，在所述标准状态下，具有一峰值电流值462a的一标称电池电流460a从所述电池118汲取，以将所述输出AC电力提供至所述输出端108。
在方框412处，所述控制器120在所述标准状态下继续运行所述电力转换器拓扑300。在一示例中，所述控制器120被配置为在返回方框404之前等待一预定时间，以确定所述电力转换器拓扑300是否处于在输出端108处经历一高负载瞬态的风险。例如：所述控制器120可以在返回到方框404之前等待所述输出AC电的一预定时间段(例如：10秒)或一预定周期数。在其他示例中，所述控制器120被配置为直接从方框406进行到方框404。
在方框408处，所述控制器120运行所述电力转换器拓扑300处于所述瞬态保护状态。在一示例中，在所述瞬态保护状态下，所述控制器120运行所述DC/DC转换器116，以将从所述电池118中获得的DC电力提供至具有一减少的电压水平的所述DC总线112。例如：如图450的所述曲线图450b所示，由所述DC/DC转换器116在所述瞬态保护状态下提供的所述DC电力具有低于所述标称电压水平452a的一减少的电压水平452b。另外，在方框410处，所述控制器以一增大的(即增大的)占空比455b运行所述逆变器114，以将来自于所述DC总线112的DC电力转换为输出AC电力。如图4B所示，所述逆变器114提供输出AC电力，所述输出AC电力包括一输出电压454b及一输出电流456b，所述输出电流456b具有一减小的峰值电流值458b。所述峰值电流值458b低于一峰值电流值458a。结果，在所述瞬态保护状态下，具有一减小的峰值电流值462b的一电池电流460b从所述电池118中汲取，以提供所述输出AC电力及支持耦合到所述输出端108的所述负载。在一些示例中，通过减小所述电池电流460b的所述峰值时，保护了所述电池118免于损坏及/或在所述输出端108处的所述高负载瞬变状态期间进入一预防性安全模式(例如：过电流保护)，可以减少在所述电力转换器拓扑300(或多个系统100、200)的运行期间的多个不必要的中断(例如：所述电池关闭)的发生。
另外，在所述瞬态保护状态下减少所述DC总线112的所述电压水平及所述峰值输出电流值的同时，通过以所述增大的占空比运行所述逆变器114，在所述瞬态保护状态下传递到所述输出端108的所述方均根(RMS)输出电力可以与在所述标准状态下输送到输出端108的所述RMS输出电力实质上相同。这样，所述电力转换器拓扑300可以根据需要在所述标准状态与所述瞬态保护状态之间转换，同时连续地支持耦合到所述输出端108的所述负载。
在方框412处，所述控制器120在所述瞬态保护状态下继续运行所述电力转换器拓扑300。在一示例中，所述控制器120被配置为等待所述高负载瞬态(或潜在的高负载瞬态)结束。在一示例中，所述控制器120可以通过等待一预定时间(例如：10秒)来确定所述高负载瞬态状态已经结束。在一些示例中，所述控制器120可以通过等待所述输出AC电力的一预定周期数来确定所述高负载瞬态已经结束。在其他示例中，所述控制器120可以监视所述输出端108，以确定所述高负载瞬态已经结束。一旦确定所述高负载瞬态已经结束，则所述控制器120返回到方框404，以监视所述电力转换器拓扑300在所述输出端108处经历一新的高负载瞬态的风险。
如上所述，本说明书提供了一种改进的电力转换器控制方法。在至少一实施例中，所述控制方法包括：响应于识别出在输出处的一即将发生的高负载瞬态而减小所述电力转换器系统的所述输出电流的一峰值。在一些示例中，通过减少所述DC总线的所述电压及增加被配置为提供所述输出电流的所述逆变器的所述占空比，减少所述输出电流的所述峰值。通过减少在一高负载瞬态期间的所述输出电流峰值，可以避免所述电池安全功能意外跳闸，同时仍能充分地支持所述负载。
因此，已经描述了本发明的至少一实施例的多个方面，本领域技术人员将容易想到各种改变、修改及改进。所述改变、修改及改进旨在作为本发明的一部分，并且涵盖在本发明的精神及范围内。因此，以上描述及多个附图仅作为示例。

Claims (23)

1.一种电力转换器系统，其特征在于：所述电力转换器系统包括：
一DC总线；
一DC/DC转换器，耦合到所述DC总线；
一逆变器，耦合到所述DC总线及被配置为将来自于所述DC总线的DC电力转换成具有一输出电流的输出AC电力；
一输出端，耦合到所述逆变器并被配置为向一负载提供所述输出AC电力；及
至少一控制器，被配置为识别所述输出端处的一即将出现的高负载瞬态，并且响应于识别所述即将出现的高负载瞬态，通过运行所述DC/DC转换器来减少所述DC总线上的一电压水平及增加所述逆变器的一占空比，以减少所述输出AC电力的所述输出电流的一峰值。
2.如权利要求1所述的电力转换器系统，其特征在于：所述DC/DC转换器耦合到一备用电源并被配置为将来自于所述备用电源的DC电力提供至所述DC总线。
3.如权利要求2所述的电力转换器系统，其特征在于：所述电力转换器系统还包括一输入端及一转换器，所述输入端被配置为接收输入电力，所述转换器被配置为将所述输入电力转换成DC电力，并且将所述DC电力提供至所述DC总线。
4.如权利要求3所述的电力转换器系统，其特征在于：所述至少一控制器还被配置为通过控制所述转换器将由所述转换器转换所述输入电力而转换成的DC电力提供至所述DC总线，以一第一运行模式来运行所述电力转换器系统，并且通过控制所述DC/DC转换器将来自于所述备用电源的DC电力提供至所述DC总线，以一第二运行模式来运行所述电力转换器系统。
5.如权利要求4所述的电力转换器系统，其特征在于：所述高负载瞬态是在所述电力转换器系统在所述第一运行模式与所述第二运行模式之间的一过渡期间在所述输出端处发生。
6.如权利要求2所述的电力转换器系统，其特征在于：所述至少一控制器还被配置为减小所述输出电流的所述峰值，以防止所述备用电源在所述高负载瞬态期间超过所述备用电源的一最大电流限制。
7.如权利要求2所述的电力转换器系统，其特征在于：在所述电力转换器系统的一冷启动期间发生在所述输出端处的所述高负载瞬态，所述备用电源被配置为在所述冷启动期间向所述DC总线提供DC电力，以支持所述负载。
8.如权利要求1所述的电力转换器系统，其特征在于：所述至少一控制器还被配置为确定所述高负载瞬态已经结束，并且响应于确定所述高负载瞬态已经结束而通过运行所述DC/DC转换器来增加所述输出电流的所述峰值，以增加所述DC总线上的所述电压水平，并且减小所述逆变器的所述占空比。
9.如权利要求8所述的电力转换器系统，其特征在于：所述至少一控制器还被配置为通过检测从识别到所述即将出现的高负载瞬态以来已经经过的一预定时间量来确定所述高负载瞬态已经结束。
10.如权利要求9所述的电力转换器系统，其特征在于：所述预定时间量对应于所述输出AC电力的一预定周期数。
11.如权利要求1所述的电力转换器系统，其特征在于：所述至少一控制器还被配置为运行所述DC/DC转换器及所述逆变器，以在减小所述输出电流的所述峰值时维持所述输出电流的一实质上恒定的方均根（RMS）值。
12.如权利要求1所述的电力转换器系统，其特征在于：所述电力转换器系统是一不间断电源（UPS）。
13.一种非暂时性计算机可读介质，其特征在于：所述非暂时性计算机可读介质上存储有用于控制一电力转换器系统的多个计算机可执行指令的多个序列，所述电力转换器系统包括：一DC总线；一DC/DC转换器，耦合到所述DC总线；以及一逆变器，耦合到所述DC总线，所述多个计算机可执行指令的多个序列包括指示至少一处理器进行以下步骤的多个指令：
识别在所述电力转换器系统的一输出端处的一即将出现的高负载瞬态；及
响应于识别所述即将出现的高负载瞬态，运行所述DC/DC转换器以减少所述DC总线上的一电压水平，并且以一增加的占空比运行所述逆变器以减小所述电力转换器系统的输出AC电力的输出电流的一峰值。
14.根据权利要求13所述的非暂时性计算机可读介质，其特征在于：所述多个指令的多个序列包括使所述至少一处理器执行以下多个步骤的多个指令：
确定所述高负载瞬态已经结束；及
响应于确定所述高负载瞬态已经结束，运行所述DC/DC转换器以增加所述DC总线上的所述电压水平，并且以一减小的占空比运行所述逆变器以增加所述输出电流的所述峰值。
15.根据权利要求14所述的非暂时性计算机可读介质，其特征在于：所述多个指令的多个序列包括使所述至少一处理器执行以下多个步骤的多个指令：
通过检测从识别所述即将出现的高负载瞬态以来已经经过的一预定时间量来确定所述高负载瞬态已经结束。
16.根据权利要求15所述的非暂时性计算机可读介质，其特征在于：所述预定时间量对应于所述输出AC电力的一预定周期数。
17.根据权利要求13所述的非暂时性计算机可读介质，其特征在于：所述多个指令的多个序列包括使所述至少一处理器执行以下多个步骤的多个指令：
运行所述DC/DC转换器及所述逆变器，以在减小所述输出电流的所述峰值时保持所述输出电流的一实质上恒定的方均根（RMS）值。
18.根据权利要求13所述的非暂时性计算机可读介质，其特征在于：所述多个指令的多个序列包括使所述至少一处理器执行以下多个步骤的多个指令：
在一第一运行模式下运行一转换器，以将来自于所述电力转换器系统的一输入端处接收的输入电力由所述转换器转换成DC电力提供至所述DC总线；及
在一第二运行模式下运行所述DC/DC转换器，以将来自于一备用电源提供的DC电力提供至所述DC总线。
19.根据权利要求18所述的非暂时性计算机可读介质，其特征在于：所述多个指令的多个序列包括使所述至少一处理器执行以下多个步骤的多个指令：
识别所述输出端处的一即将出现的高负载瞬态，所述高负载瞬态对应于所述电力转换器系统在所述第一运行模式与所述第二运行模式之间一即将发生的转换。
20.根据权利要求18所述的非暂时性计算机可读介质，其特征在于：所述多个指令的多个序列包括使所述至少一处理器执行以下多个步骤的多个指令：
在所述电力转换器系统的一冷启动期间，控制所述电力转换器系统以所述第二运行模式运行，以支持耦合到所述输出端的一负载。
21.根据权利要求20所述的非暂时性计算机可读介质，其特征在于：所述多个指令的多个序列包括使所述至少一处理器执行以下多个步骤的多个指令：
识别在所述输出端处的一即将出现的高负载瞬态，所述高负载瞬态对应于所述电力转换器系统的一即将发生的冷启动。
22.一种不间断电源（UPS），其特征在于：所述不间断电源包括：
一输入端，被配置为接收AC电力；
一输出端，被配置为向一负载提供具有一输出电流的输出AC电力；
一备用电力输入端，被配置为从一备用电源接收备用DC电源；
一DC/DC转换器，耦合到所述备用电源，并且被配置为将所述备用DC电源转换为DC电力；
一DC总线，耦合到所述DC/DC转换器，并且被配置为从所述DC/DC转换器接收DC电力；
一逆变器，耦合到所述输出端，并且被配置为将来自于所述DC总线的DC电力转换为所述输出AC电力；及
至少一控制器，被配置为识别在所述输出处的一即将出现的高负载瞬态，并且响应于识别所述即将出现的高负载瞬态，通过运行所述DC/DC转换器来减少所述输出AC电力的所述输出电流的一峰值，以减少所述DC总线上的一电压水平及增加所述逆变器的一占空比。
23.如权利要求22所述的不间断电源，其特征在于：所述DC/DC转换器被配置为将所述备用DC电源转换成DC电力，所述DC电力具有一第一电压水平及一第二电压水平中的一个，所述第一电压水平低于所述第二电压水平，
其中所述逆变器被配置为至少以一第一占空比及一第二占空比工作，所述第一占空比高于所述第二占空比，及
其中运行所述DC/DC转换器以减少所述DC总线上的所述电压水平包括：控制所述DC/DC转换器以提供具有所述第一电压水平的DC电力，并且增加所述逆变器的所述占空比包括控制所述逆变器来运行所述第一占空比。
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