CN113346730A - 功率因数校正电路的与不断电电源供应装置的操作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种不断电电源供应装置的功率因数校正电路的操作方法。功率因数校正电路包含两个T型转换器，每个T型转换器包含四个开关。所述操作方法包括：当不断电电源供应装置操作于正常供电模式时，将交流输入电压转换为横跨在第一电容的正总线电压与横跨在第二电容的负总线电压，其中第二电容串联耦接于第一电容；及当不断电电源供应装置操作于电池供电模式时，控制所述两个T型转换器的所述多个开关的导通状态以平衡正总线电压与负总线电压。本发明还提出一种不断电电源供应装置的操作方法。

Description

功率因数校正电路的与不断电电源供应装置的操作方法
技术领域
本发明涉及一种不断电电源供应(uninterruptible power supply，UPS)装置的功率因数校正(power factor correction，PFC)电路的操作方法，且特别涉及一种功率因数校正电路的操作方法与不断电电源供应装置的操作方法。
背景技术
现有的不断电电源供应产品采用分离总线拓扑架构(split bus topology)，其连接有一单一电池组(battery pack)。当操作于电池供电模式时，仅通过直流转直流转换电路来保持正总线电压与负电流排电压之间的平衡有其限制。为了保持正总线电压与负电流排电压之间的平衡，通常会通过加入平衡电路来保持正总线电压与负电流排电压之间的平衡。然而，这个额外的平衡电路不仅增加成本也增加电路的复杂性。
发明内容
本发明的目的在于提出一种不断电电源供应装置的功率因数校正电路的操作方法。功率因数校正电路包含两个T型转换器，每个T型转换器包含四个开关。所述操作方法包括：当不断电电源供应装置操作于正常供电模式时，将交流输入电压转换为横跨在第一电容的正总线电压与横跨在第二电容的负总线电压，其中第二电容串联耦接于第一电容；及当不断电电源供应装置操作于电池供电模式时，控制所述两个T型转换器的所述多个开关的导通状态以平衡正总线电压与负总线电压。
在一些实施例中，所述多个T型转换器的第一T型转换器包含彼此串联耦接的第一开关与第二开关，其中第一开关与第二开关串联后的电路并联于第一电容与第二电容串联后的电路，其中第一T型转换器还包含彼此串联耦接的第三开关与第四开关，其中第三开关与第四开关串联后的电路位于第一电感与中点之间，其中中点位于第一电容与第二电容之间，其中所述操作方法还包括：当不断电电源供应装置操作于电池供电模式时，关断第一开关与第二开关且导通第三开关与第四开关。
在一些实施例中，上述不断电电源供应装置操作于电池供电模式的持续时间包含第一持续时间与第二持续时间，其中所述操作方法还包括：当不断电电源供应装置操作于电池供电模式时，调整第一持续时间与第二持续时间以平衡正总线电压与负总线电压。
在一些实施例中，上述多个T型转换器的第二T型转换器包含彼此串联耦接的第五开关与第六开关，其中第五开关与第六开关串联后的电路并联于第一电容与第二电容串联后的电路，其中第二T型转换器还包含彼此串联耦接的第七开关与第八开关，其中第七开关与第八开关串联后的电路位于中点与第二电感之间，其中所述操作方法还包括：当不断电电源供应装置操作于电池供电模式时，于第一持续时间，导通第五开关且关断第六开关与第七开关。
在一些实施例中，所述操作方法还包括：当不断电电源供应装置操作于电池供电模式时，于第二持续时间，关断第五开关与第八开关且导通第六开关。
在一些实施例中，所述操作方法还包括：当正总线电压大于负总线电压时，增加第一持续时间。
在一些实施例中，所述操作方法还包括：当正总线电压小于负总线电压时，增加第二持续时间。
本发明的目的在于另提出一种不断电电源供应装置的操作方法。不断电电源供应装置包含功率因数校正电路、直流转直流转换电路与逆变器电路。逆变器电路耦接至功率因数校正电路与直流转直流转换电路。功率因数校正电路包含两个T型转换器，每个T型转换器包含四个开关。所述操作方法包括：当不断电电源供应装置操作于正常供电模式时，通过功率因数校正电路将交流输入电压转换为横跨在第一电容的正总线电压与横跨在第二电容的负总线电压，其中第二电容串联耦接于第一电容，且通过逆变器电路将正总线电压与负总线电压转换为交流输出电压；当不断电电源供应装置操作于电池供电模式时，通过直流转直流转换电路将直流输入电压转换为正总线电压与负总线电压，且通过逆变器电路将正总线电压与负总线电压转换为交流输出电压；及当不断电电源供应装置操作于电池供电模式时，控制所述两个T型转换器的所述多个开关的导通状态以平衡正总线电压与负总线电压。
在一些实施例中，所述多个T型转换器的第一T型转换器包含彼此串联耦接的第一开关与第二开关，其中第一开关与第二开关串联后的电路并联于第一电容与第二电容串联后的电路，其中第一T型转换器还包含彼此串联耦接的第三开关与第四开关，其中第三开关与第四开关串联后的电路位于第一电感与中点之间，其中中点位于第一电容与第二电容之间，其中所述操作方法还包括：当不断电电源供应装置操作于电池供电模式时，关断第一开关与第二开关且导通第三开关与第四开关。
在一些实施例中，上述不断电电源供应装置操作于电池供电模式的持续时间包含第一持续时间与第二持续时间，其中所述操作方法还包括：当不断电电源供应装置操作于电池供电模式时，调整第一持续时间与第二持续时间以平衡正总线电压与负总线电压。
在一些实施例中，上述多个T型转换器的第二T型转换器包含彼此串联耦接的第五开关与第六开关，其中第五开关与第六开关串联后的电路并联于第一电容与第二电容串联后的电路，其中第二T型转换器还包含彼此串联耦接的第七开关与第八开关，其中第七开关与第八开关串联后的电路位于中点与第二电感之间，其中所述操作方法还包括：当不断电电源供应装置操作于电池供电模式时，于第一持续时间，导通第五开关且关断第六开关与第七开关。
在一些实施例中，所述操作方法还包括：当不断电电源供应装置操作于电池供电模式时，于第二持续时间，关断第五开关与第八开关且导通第六开关。
在一些实施例中，所述操作方法还包括：当正总线电压大于负总线电压时，增加第一持续时间。
在一些实施例中，所述操作方法还包括：当正总线电压小于负总线电压时，增加第二持续时间。
在一些实施例中，上述功率因数校正电路还包括继电器，其中继电器耦接于用以供应交流输入电压的交流电源供应器与第一电感及第二电感之间，其中所述操作方法还包括：当不断电电源供应装置操作于电池供电模式时，关断继电器。
在一些实施例中，上述不断电电源供应装置还包括平衡电路，其中平衡电路耦接至功率因数校正电路、直流转直流转换电路与逆变器电路，其中所述操作方法还包括：于关断继电器的转变时间，通过平衡电路来平衡正总线电压与负总线电压。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
从以下结合附图说明书附图所做的详细描述，可对本发明的实施方式有更佳的了解。需注意的是，根据业界的标准实务，各特征并未依比例示出。事实上，为了使讨论更为清楚，各特征的尺寸都可任意地增加或减少。
图1是根据本发明的实施例的不断电电源供应装置的电路图。
图2是根据本发明的实施例的不断电电源供应装置的功率因数校正电路的电路图。
图3是根据本发明的实施例的当不断电电源供应装置操作于电池供电模式时，功率因数校正电路的等效电路图。
图4a是根据本发明的第一实施例的当不断电电源供应装置操作于电池供电模式时，于第一持续时间，功率因数校正电路的等效电路图。
图4b是根据本发明的第一实施例的当不断电电源供应装置操作于电池供电模式时，于第二持续时间，功率因数校正电路的等效电路图。
图4c是根据本发明的第二实施例的当不断电电源供应装置操作于电池供电模式时，于第二持续时间，功率因数校正电路的等效电路图。
图4d是根据本发明的第二实施例的当不断电电源供应装置操作于电池供电模式时，于第一持续时间，功率因数校正电路的等效电路图。
图5是根据本发明的实施例的不断电电源供应装置的三相功率因数校正电路的电路图。
附图标记说明：
10：交流电源供应器
20：电池
30：负载
100：不断电电源供应装置
110：功率因数校正电路
120：直流转直流转换电路
130：逆变器电路
140：平衡电路
BAT+,BAT-：直流端点
C1：第一电容
C2：第二电容
D1-D8：二极管
L1：第一电感
L2：第二电感
Lin_A,Lin_B,Lin_C：交流输入电压
Lo_A,Lo_B,Lo_C：交流输出电压
N：中点
NL：中性线
RL：继电器
Q1-Q8：开关
T1-T8：开关元件
V1：正总线电压
V2：负总线电压
VDC+：第一端点
VDC-：第二端点
具体实施方式
以下仔细讨论本发明的实施例。然而，可以理解的是，实施例提供许多可应用的概念，其可实施于各式各样的特定内容中。所讨论、公开的实施例仅供说明，并非用以限定本发明的范围。关于本文中所使用的“第一”、“第二”、…等，并非特别指次序或顺位的意思，其仅为了区别以相同技术用语描述的元件或操作。
图1是根据本发明的实施例的不断电电源供应(uninterruptible power supply，UPS)装置100的电路图。图1所示出的不断电电源供应装置100为三相不断电电源供应装置。不断电电源供应装置100包含功率因数校正(power factor correction，PFC)电路110、直流转直流转换电路120、逆变器(inverter)电路130与平衡电路140。逆变器电路130耦接至功率因数校正电路110与直流转直流转换电路120。平衡电路140耦接至功率因数校正电路110、直流转直流转换电路120与逆变器电路130。
当交流电源供应器10正常运行时，不断电电源供应装置100操作于正常供电模式，使得功率因数校正电路110将交流输入电压(即，如图1所示的交流电源供应器10所供应的三相交流输入电压Lin_A、Lin_B、Lin_C)转换为横跨在第一电容C1的正总线电压V1(即，第一端点VDC+与中点N之间的电压差)与横跨在第二电容C2的负总线电压V2(即，中点N与第二端点VDC-之间的电压差)，其中第二电容C2串联耦接于第一电容C1，且接着逆变器电路130将正总线电压V1与负总线电压V2转换为交流输出电压(即，如图1所示的三相交流输出电压Lo_A、Lo_B、Lo_C)，并将交流输出电压传输给负载30。
当交流电源供应器10异常时，不断电电源供应装置100操作于电池供电模式，使得直流转直流转换电路120将直流输入电压(即，如图1所示的电池20所供电的直流端点BAT+与BAT-之间的电压差)转换为正总线电压V1与负总线电压V2，且接着逆变器电路130将正总线电压V1与负总线电压V2转换为交流输出电压，并将交流输出电压传输给负载30。
当现有的不断电电源供应装置操作于电池供电模式时，现有的不断电电源供应装置需要额外的平衡电路来平衡正总线电压与负总线电压。然而，现有的不断电电源供应装置的额外的平衡电路不仅增加成本也增加电路的复杂性。有鉴于此，本发明的目的在于当不断电电源供应装置100操作于电池供电模式时，利用功率因数校正电路110来平衡正总线电压V1与负总线电压V2。
图2是根据本发明的实施例的不断电电源供应装置100的功率因数校正电路110的电路图。功率因数校正电路110包含第一T型转换器与第二T型转换器。第一T型转换器由四个开关Q1、Q2、Q3与Q4所组成，第二T型转换器由四个开关Q5、Q6、Q7与Q8所组成。应注意的是，图2所示出的功率因数校正电路110为单相电路，且图2所示出的功率因数校正电路110的输入信号为单相交流输入电压Lin_A。三相功率因数校正电路将于之后的图5示出。
T型转换器的开关可包含金属氧化物半导体场效晶体管(metal-oxide-semiconductor field effect transistor，MOSFET)、氮化镓(gallium nitride，GaN)或双极性晶体管(bipolar transistor，BJT)，但本发明不限于此。在本发明的一些实施例中，开关Q1-Q8的每一者包含绝缘栅双极晶体管(insulated gate bipolar transistor，IGBT)。如图2所示，开关Q1包含彼此并联耦接的开关元件T1与二极管D1，二极管D1用以于开关元件T1关断时提供续流电流路径(freewheeling current path)。相似地，开关Q2包含彼此并联耦接的开关元件T2与二极管D2，开关Q3包含彼此并联耦接的开关元件T3与二极管D3，开关Q4包含彼此并联耦接的开关元件T4与二极管D4，开关Q5包含彼此并联耦接的开关元件T5与二极管D5，开关Q6包含彼此并联耦接的开关元件T6与二极管D6，开关Q7包含彼此并联耦接的开关元件T7与二极管D7，开关Q8包含彼此并联耦接的开关元件T8与二极管D8，
关于第一T型转换器，如图2所示，开关Q1串联耦接于开关Q2，开关Q1耦接于第一电容C1的第一端点VDC+与第一电感L1之间，其中第一电感L1耦接至交流电源供应器10；开关Q2耦接于第一电感L1与第二电容C2的第二端点VDC-之间。换言之，开关Q1与开关Q2串联后的电路并联于第一电容C1与第二电容C2串联后的电路。
关于第一T型转换器，如图2所示，开关Q3反向串联耦接于开关Q4(即开关Q3与开关Q4串联且相互反向排列、反向配置)，开关Q3耦接于第一电感L1与开关Q4之间，且开关Q4耦接于开关Q3与中点N之间，其中中点N位于第一电容C1与第二电容C2之间。中点N与中性线(neutral line)NL具有相同的电位。
关于第二T型转换器，如图2所示，开关Q5串联耦接于开关Q6，开关Q5耦接于第一电容C1的第一端点VDC+与第二电感L2之间，其中第二电感L2耦接至交流电源供应器10；开关Q6耦接于第二电感L2与第二电容C2的第二端点VDC-之间。换言之，开关Q5与开关Q6串联后的电路并联于第一电容C1与第二电容C2串联后的电路。
关于第二T型转换器，如图2所示，开关Q7反向串联耦接于开关Q8(即开关Q7与开关Q8串联且相互反向排列、反向配置)，开关Q7耦接于第二电感L2与开关Q8之间，且开关Q8耦接于开关Q7与中点N之间，其中中点N位于第一电容C1与第二电容C2之间。
当不断电电源供应装置100操作于电池供电模式时，通过控制开关Q1-Q8的导通状态以利用功率因数校正电路110来平衡正总线电压V1与负总线电压V2。本文中所述的正总线电压V1与负总线电压V2之间的平衡乃是指正总线电压V1接近于负总线电压V2或甚至是正总线电压V1相等于负总线电压V2。
在本发明的一些实施例中，当不断电电源供应装置100操作于电池供电模式时，功率因数校正电路110关断开关元件T1与开关元件T2且导通开关元件T3与开关元件T4。应注意的是，功率因数校正电路110通过分别施加控制信号至开关元件T1-T4以控制开关元件T1-T4的导通状态。图3是根据本发明的实施例的当不断电电源供应装置100操作于电池供电模式时，功率因数校正电路110的等效电路图。如图3所示的等效电路用以于不断电电源供应装置100操作于电池供电模式时平衡正总线电压V1与负总线电压V2。
在本发明的一些实施例中，当不断电电源供应装置100操作于电池供电模式时，操作如图3所示的等效电路的持续时间包含第一持续时间与第二持续时间。于第一持续时间，控制如图3所示的等效电路以导通开关元件T5且关断开关元件T6与开关元件T7，其中开关元件T8可为导通或关断。于第二持续时间，控制如图3所示的等效电路以关断开关元件T5与开关元件T8且导通开关元件T6，其中开关元件T7可为导通或关断。应注意的是，功率因数校正电路110通过分别施加控制信号至开关元件T5-T8以控制开关元件T5-T8的导通状态。
在本发明的第一实施例中，当正总线电压V1大于负总线电压V2，则控制以使第一持续时间增加。图4a是根据本发明的第一实施例的当不断电电源供应装置100操作于电池供电模式时，于第一持续时间，功率因数校正电路110的等效电路图。如图4a所示，第一电容C1将能量释放，使得第一电感L1与第二电感L2存储由第一电容C1所释放的能量，因此，正总线电压V1减少。图4b是根据本发明的第一实施例的当不断电电源供应装置100操作于电池供电模式时，于第二持续时间，功率因数校正电路110的等效电路图。如图4b所示，第一电感L1与第二电感L2将能量释放，使得第二电容C2存储由第一电感L1与第二电感L2所释放的能量，因此，负总线电压V2增加。
在本发明的第二实施例中，当正总线电压V1小于负总线电压V2，则控制以使第二持续时间增加。图4c是根据本发明的第二实施例的当不断电电源供应装置100操作于电池供电模式时，于第二持续时间，功率因数校正电路110的等效电路图。如图4c所示，第二电容C2将能量释放，使得第一电感L1与第二电感L2存储由第二电容C2所释放的能量，因此，负总线电压V2减少。图4d是根据本发明的第二实施例的当不断电电源供应装置100操作于电池供电模式时，于第一持续时间，功率因数校正电路110的等效电路图。如图4d所示，第一电感L1与第二电感L2将能量释放，使得第一电容C1存储由第一电感L1与第二电感L2所释放的能量，因此，正总线电压V1增加。
所以，当不断电电源供应装置100操作于电池供电模式时，即可通过调整第一持续时间与第二持续时间的比值来平衡正总线电压V1与负总线电压V2。在本发明的第一实施例中，当正总线电压V1大于负总线电压V2，则调整以使第一持续时间与第二持续时间的比值增加，从而平衡正总线电压V1与负总线电压V2。在本发明的第二实施例中，当正总线电压V1小于负总线电压V2，则调整以使第一持续时间与第二持续时间的比值减少，从而平衡正总线电压V1与负总线电压V2。
如图2所示，功率因数校正电路110还包含继电器RL，继电器RL的一端耦接于交流电源供应器10，继电器RL的另一端耦接于第一电感L1与第二电感L2。当交流电源供应器10异常时，不断电电源供应装置100操作于电池供电模式，且控制以关断功率因数校正电路110的继电器RL。然而，于关断功率因数校正电路110的继电器RL的转变时间(transitiontime)的期间，如图3所示的等效电路无法用以即时地平衡正总线电压V1与负总线电压V2。因此，于关断功率因数校正电路110的继电器RL的转变时间的期间，如图1所示的平衡电路140用以平衡正总线电压V1与负总线电压V2。
具体而言，如图1所示的平衡电路140仅需于关断功率因数校正电路110的继电器RL的转变时间的期间被使能(以于关断功率因数校正电路110的继电器RL的转变时间的期间平衡正总线电压V1与负总线电压V2)。当不断电电源供应装置100操作于电池供电模式时，则利用功率因数校正电路110来平衡正总线电压V1与负总线电压V2。因此，本发明的用以平衡正总线电压V1与负总线电压V2的平衡电路140的容量(capacity)能够减少，从而使得制造不断电电源供应装置100的成本降低且使得不断电电源供应装置100的功率密度(power density)提高。
图5是根据本发明的实施例的不断电电源供应装置100的三相功率因数校正电路的电路图。三相交流输入电压Lin_A、Lin_B、Lin_C分别输入至三个如图2所示的单相功率因数校正电路。如图5所示的三相功率因数校正电路的操作方法类似于如图2所示的单相功率因数校正电路的操作方法，故不再赘述。
综合上述，本发明提出一种不断电电源供应装置的操作方法与不断电电源供应装置的功率因数校正电路的操作方法。当不断电电源供应装置操作于电池供电模式时，利用功率因数校正电路来平衡正总线电压与负总线电压。因此，制造不断电电源供应装置的成本能够降低且不断电电源供应装置的功率密度能够提高。
以上概述了数个实施例的特征，因此本领域技术人员可以更了解本发明的实施方式。本领域技术人员应了解到，其可轻易地把本发明当作基础来设计或修改其他的工艺与结构，借此实现和在此所介绍的这些实施例相同的目标及/或达到相同的优点。本领域技术人员也应可明白，这些等效的建构并未脱离本发明的构思与范围，并且他们可以在不脱离本发明构思与范围的前提下做各种的改变、替换与变动。

Claims (16)

1.一种不断电电源供应装置的功率因数校正电路的操作方法，其中该功率因数校正电路包含两个T型转换器，其中每一该些T型转换器包含四个开关，其中该操作方法包括：
当该不断电电源供应装置操作于一正常供电模式时，将一交流输入电压转换为横跨在一第一电容的一正总线电压与横跨在一第二电容的一负总线电压，其中该第二电容串联耦接于该第一电容；及
当该不断电电源供应装置操作于一电池供电模式时，控制该些T型转换器的该些开关的导通状态以平衡该正总线电压与该负总线电压。
2.如权利要求1所述的操作方法，其中该些T型转换器的一第一T型转换器包含彼此串联耦接的一第一开关与一第二开关，其中该第一开关与该第二开关串联后的电路并联于该第一电容与该第二电容串联后的电路，其中该第一T型转换器还包含彼此串联耦接的一第三开关与一第四开关，其中该第三开关与该第四开关串联后的电路位于一第一电感与一中点之间，其中该中点位于该第一电容与该第二电容之间，其中该操作方法还包括：
当该不断电电源供应装置操作于该电池供电模式时，关断该第一开关与该第二开关且导通该第三开关与该第四开关。
3.如权利要求2所述的操作方法，其中该不断电电源供应装置操作于该电池供电模式的持续时间包含一第一持续时间与一第二持续时间，其中该操作方法还包括：
当该不断电电源供应装置操作于该电池供电模式时，调整该第一持续时间与该第二持续时间以平衡该正总线电压与该负总线电压。
4.如权利要求3所述的操作方法，其中该些T型转换器的一第二T型转换器包含彼此串联耦接的一第五开关与一第六开关，其中该第五开关与该第六开关串联后的电路并联于该第一电容与该第二电容串联后的电路，其中该第二T型转换器还包含彼此串联耦接的一第七开关与一第八开关，其中该第七开关与该第八开关串联后的电路位于该中点与一第二电感之间，其中该操作方法还包括：
当该不断电电源供应装置操作于该电池供电模式时，于该第一持续时间，导通该第五开关且关断该第六开关与该第七开关。
5.如权利要求4所述的操作方法，还包括：
当该不断电电源供应装置操作于该电池供电模式时，于该第二持续时间，关断该第五开关与该第八开关且导通该第六开关。
6.如权利要求3所述的操作方法，还包括：
当该正总线电压大于该负总线电压时，增加该第一持续时间。
7.如权利要求3所述的操作方法，还包括：
当该正总线电压小于该负总线电压时，增加该第二持续时间。
8.一种不断电电源供应装置的操作方法，其中该不断电电源供应装置包含一功率因数校正电路、一直流转直流转换电路与一逆变器电路，其中该逆变器电路耦接至该功率因数校正电路与该直流转直流转换电路，其中该功率因数校正电路包含两个T型转换器，其中每一该些T型转换器包含四个开关，其中该操作方法包括：
当该不断电电源供应装置操作于一正常供电模式时，通过该功率因数校正电路将一交流输入电压转换为横跨在一第一电容的一正总线电压与横跨在一第二电容的一负总线电压，其中该第二电容串联耦接于该第一电容，且通过该逆变器电路将该正总线电压与该负总线电压转换为一交流输出电压；
当该不断电电源供应装置操作于一电池供电模式时，通过该直流转直流转换电路将一直流输入电压转换为该正总线电压与该负总线电压，且通过该逆变器电路将该正总线电压与该负总线电压转换为该交流输出电压；及
当该不断电电源供应装置操作于该电池供电模式时，控制该些T型转换器的该些开关的导通状态以平衡该正总线电压与该负总线电压。
9.如权利要求8所述的操作方法，其中该些T型转换器的一第一T型转换器包含彼此串联耦接的一第一开关与一第二开关，其中该第一开关与该第二开关串联后的电路并联于该第一电容与该第二电容串联后的电路，其中该第一T型转换器还包含彼此串联耦接的一第三开关与一第四开关，其中该第三开关与该第四开关串联后的电路位于一第一电感与一中点之间，其中该中点位于该第一电容与该第二电容之间，其中该操作方法还包括：
当该不断电电源供应装置操作于该电池供电模式时，关断该第一开关与该第二开关且导通该第三开关与该第四开关。
10.如权利要求9所述的操作方法，其中该不断电电源供应装置操作于该电池供电模式的持续时间包含一第一持续时间与一第二持续时间，其中该操作方法还包括：
当该不断电电源供应装置操作于该电池供电模式时，调整该第一持续时间与该第二持续时间以平衡该正总线电压与该负总线电压。
11.如权利要求10所述的操作方法，其中该些T型转换器的一第二T型转换器包含彼此串联耦接的一第五开关与一第六开关，其中该第五开关与该第六开关串联后的电路并联于该第一电容与该第二电容串联后的电路，其中该第二T型转换器还包含彼此串联耦接的一第七开关与一第八开关，其中该第七开关与该第八开关串联后的电路位于该中点与一第二电感之间，其中该操作方法还包括：
当该不断电电源供应装置操作于该电池供电模式时，于该第一持续时间，导通该第五开关且关断该第六开关与该第七开关。
12.如权利要求11所述的操作方法，还包括：
当该不断电电源供应装置操作于该电池供电模式时，于该第二持续时间，关断该第五开关与该第八开关且导通该第六开关。
13.如权利要求10所述的操作方法，还包括：
当该正总线电压大于该负总线电压时，增加该第一持续时间。
14.如权利要求10所述的操作方法，还包括：
当该正总线电压小于该负总线电压时，增加该第二持续时间。
15.如权利要求11所述的操作方法，其中该功率因数校正电路还包括一继电器，其中该继电器耦接于用以供应该交流输入电压的一交流电源供应器与该第一电感及该第二电感之间，其中该操作方法还包括：
当该不断电电源供应装置操作于该电池供电模式时，关断该继电器。
16.如权利要求15所述的操作方法，其中该不断电电源供应装置还包括一平衡电路，其中该平衡电路耦接至该功率因数校正电路、该直流转直流转换电路与该逆变器电路，其中该操作方法还包括：
于关断该继电器的一转变时间，通过该平衡电路来平衡该正总线电压与该负总线电压。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117526544A (zh) * 2024-01-03 2024-02-06 深圳市英威腾电源有限公司 一种ups模块的控制方法、系统、电子设备及存储介质

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI367619B (en) * 2008-09-01 2012-07-01 Delta Electronics Inc Parallel-connectred uninterrupted power supply circuit
CN102694460B (zh) * 2011-03-24 2014-12-17 南京博兰得电子科技有限公司 三相升降压功率因数校正变换器
US8884464B2 (en) * 2011-08-29 2014-11-11 Schneider Electric It Corporation Twin boost converter with integrated charger for UPS system
CN103368231B (zh) 2013-07-05 2015-03-11 华为技术有限公司 一种不间断电源电路
WO2015118122A1 (en) 2014-02-07 2015-08-13 Abb Technology Ag Uninterruptable power supply with balancing buck/boost converter
CN104901410A (zh) * 2014-03-04 2015-09-09 伊顿公司 一种ups电路
JP6248720B2 (ja) * 2014-03-14 2017-12-20 住友電気工業株式会社 電源装置及びその制御方法
CN104167809B (zh) 2014-04-28 2016-08-24 华为技术有限公司 Ups市电电池切换辅助电路
US9973077B2 (en) * 2014-08-27 2018-05-15 Schneider Electric It Corporation Delta conversion rectifier
CN105529941B (zh) * 2014-09-29 2018-06-22 力博特公司 一种pfc整流器和不间断电源
CN105071524B (zh) 2015-08-10 2018-01-09 佛山市柏克新能科技股份有限公司 Ups电源控制系统
CN108400705A (zh) * 2017-02-04 2018-08-14 中兴通讯股份有限公司 一种无桥pfc电路
CN108540005B (zh) * 2018-04-27 2020-11-27 上能电气股份有限公司 一种三电平逆变器的直流母线电压平衡控制方法
CN109104087B (zh) * 2018-11-08 2022-03-01 亚瑞源科技（深圳）有限公司 一种具有无桥式功率因数修正功能的直流对直流转换器
CN110401261A (zh) * 2019-07-22 2019-11-01 武汉恒泰通技术有限公司 一种一体化电源提高转换效率的不断电供电系统
CN110556912A (zh) 2019-09-16 2019-12-10 深圳市宝安任达电器实业有限公司 Ups三电平pfc拓扑电路及其控制方法

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