CN114342210B - 用于将多相负载连接到ac电源和dc电源的不间断电源ups - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于操作将负载(2)连接到AC电源(3)和DC电源(4)的不间断电源UPS(1,N)的方法,该UPS(1,N)包括:第一转换器组件(5),包括至少两个第一转换器(6),至少两个第一转换器(6)在第一侧被连接到AC电源(3)并且在第二侧被连接到分离式DC链路(7),该分离式DC链路包括具有中点参考(8)的两半部分;第二转换器组件(9),包括第二转换器(10),第二转换器(10)在第一侧被连接到DC链路(7)并且在第二侧被连接到负载(2);第三转换器组件(11),包括第三转换器(12),第三转换器(12)在第一侧被连接到DC电源(4)并且在第二侧被连接到DC链路(7);第一受控设备(15),被配置为用于将第一转换器(6)中的至少两个第一转换器与AC电源(3)断开连接;以及第二受控设备(16),被配置为用于将第一转换器(6)中的至少两个第一转换器连接在一起,并且所述方法包括以下步骤:断开第一受控设备(15);以及闭合第二受控设备(16),使得第一转换器组件(5)在分离式DC链路的两半部分(8)之间传递能量以维持DC链路(7)相对于中点参考(8)的电压调节。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于操作将多相负载连接到交流(AC)电源和直流(DC)电源的不间断电源UPS的方法,该UPS包括:第一转换器组件,包括至少两个第一转换器,至少两个第一转换器在第一侧被连接到AC电源并且在第二侧被连接到分离式DC链路,该分离式DC链路包括具有中点参考的两半部分;以及第二转换器组件,包括第二转换器,第二转换器在第一侧被连接到DC链路并且在第二侧被连接到负载。本发明还涉及相应的UPS。
背景技术
电气装置中的电能质量事件是一个重要课题。电能质量事件包括AC电源的任何种类的干扰,涵盖了例如AC电源的单相电压下降或故障到整个多相AC电源的断电。为了应对电能质量事件,不间断电源设备和不间断电源系统向负载提供不间断电源UPS。
典型的UPS系统的各个UPS设备包括AC/DC转换器(也称为整流器)和输出转换器(也称为逆变器)。AC/DC转换器和输出转换器通过DC链路互连,DC链路的正母线和负母线分别为导轨或简式链路。DC链路具有中点参考、正参考和负参考,它们通常由两个串联的电容连接。整流器通常作为半桥升压转换器被提供,通过DC链路的正负导轨与内部和/或电源参考(例如通常为中性点)维持可调式分离。此外,AC/DC转换器在UPS的电源侧被连接至AC电源,输出转换器在UPS的负载侧被连接至负载,该负载通常为交流负载。此外,UPS包括额外的DC/DC转换器,也称为电池转换器;以及DC电源,由此DC/DC转换器将DC电源连接到DC链路。DC电源通常是电池,通过DC/DC转换器由分离式DC链路充电。这种UPS系统的每个UPS设备可以被连接到单独的电池,或者UPS系统的UPS设备可以共享单个电池或多个电池。一个或多个电池可以是UPS设备或UPS系统的组成部分,也可以单独提供。在任何情况下,UPS设备或UPS系统的操作都不会改变,因为这更像是一个定义问题。
UPS负载可以是动态的,例如包括负载瞬态或在半周期之间处于不平衡状态,即UPS负载可能具有DC分量。在整流器情况下的UPS操作中,负载瞬态或半周期之间的稳态不平衡不是主要问题,因为整流器控制仍然可以使正负DC链路相对于参考保持独立调节。然而,在储能模式下,电池转换器可能仅支持整个的DC链路或仅正负DC链路中的一个链路,然后,必须通过其他方式支持整体DC链路电压平衡与电源中性点之间的关系,通常通过额外的转换器,例如能够控制正负DC链路之间的能量双向传输以进行DC链路电压调节的“平衡器”。可以添加单独的平衡器转换器,但是这会增加整个UPS系统的成本和复杂性,因此是不理想的。
发明内容
因此,本发明的目的是提供一种与上述现有技术解决方案相比更简单且更具成本效益的解决方案。
本发明的目的通过独立权利要求的特征来解决。优选实施例在从属权利要求中详细描述。
因此,该目的通过一种用于操作将负载连接到AC电源和DC电源的不间断电源UPS的方法来解决,该UPS包括:
第一转换器组件,包括优选地独立受控的至少两个第一转换器,至少两个第一转换器在第一侧被连接到AC电源并且在第二侧被连接到分离式DC链路,该分离式DC链路包括具有中点参考的两半部分;
第二转换器组件,包括优选地独立受控的第二转换器,第二转换器被配置为在第一侧被连接到DC链路并且在第二侧被连接到负载;
第三转换器组件,包括优选地独立受控的第三转换器,第三转换器被配置为在第一侧被连接到DC电源并且在第二侧被连接到DC链路;
第一受控设备,被配置为用于将第一转换器中的至少两个第一转换器与AC电源断开连接;以及
第二受控设备,被配置为用于将第一转换器中的至少两个第一转换器连接在一起,并且该方法包括以下步骤:
断开第一受控设备,以及优选地,同时闭合第二受控设备,使得第一转换器组件在分离式DC链路的两半部分之间传递能量,以维持DC链路相对于中点参考的电压调节。
所提出的解决方案提供了一种简单、稳健且具有成本效益的方法以实现用于两电平或多电平UPS或其他转换器的DC链路平衡器。通过断开第一受控设备并同时闭合第二受控设备,第一转换器组件在分离式DC链路的两半部分之间传递能量,以维持DC链路相对于中点参考的此种电压调节。换言之,第一转换器组件将能量从DC链路的任意一半部分可控地传送到另一半部分,而共享电流则可以流过第一转换器的滤波电感器。因此,UPS的现有转换器,即第一转换器组件整流器在第二操作模式中用作平衡器。该解决方案可能需要一些硬件,例如用于控制断开第一受控设备同时闭合第二受控设备的控制设备,然而,与现有技术的解决方案相比,该解决方案可以以相对适中的成本和复杂度来实现。因此,除了通过简单地提高整体稳健性和可靠性之外,所提出的解决方案对控制系统成本有明显的好处。
特别地,三电平转换器拓扑允许所提议的新颖方法以非常适度的额外复杂性来构建平衡器,同时鉴于三电平转换器拓扑将UPS的效率从大约95%到97%提高了1%到2%的量级,传统的UPS两电平半桥如今正被替换为与三电平构造的基本相似的结构。因此,所提议的解决方案优选地用于具有适当控制模式的三电平转换器拓扑结构(例如T型或NPC型)的UPS,同时该解决方案还可以扩展到具有更多电平的转换器。断开第一受控设备且同时闭合第二受控设备,以使第一转换器组件在分离式DC链路的两半部分之间传递能量,以维持DC链路相对于中点参考的电压调节的建议步骤特别适合UPS,该UPS在一个相上具有多个并联转换器或以交错模式运行,其中一个相脚实际上由两个或更多个独立受控的转换器组成,这些转换器被连接到一个公共电源端口,例如一个AC电源相和一个相移或不相移的PWM模式相,如下所述。
UPS可能具有储能电源,通常称为“电池”,以在AC电源异常情况下维持DC链路,因此第二转换器组件的负载支持可以保持不中断。电池通常通过第三转换器组件被连接到DC链路,以允许电池由于电量耗尽或其他特性引起的电压变化。电池不限于普通的VRLA,它可以是任何实用的DC电源,包括燃料电池、光伏、风能或其他电源。多个第三转换器组件可以被连接到DC链路并且并联运行以支持DC链路。为了实现简便性的最大化,电池的连接件优选地只有两根电线。电池各自的DC电源被连接到DC链路和它们的公共内部参考/中性点可以采取多种形式,例如仅链接正负端或仅链接到其中一个链路和中性点。负载可以是AC负载、DC负载或其组合和/或多相负载。第一受控设备可以被配置为用于将所有第一转换器分别从AC电源断开连接,和/或第二受控设备可以被配置为用于将所有第一转换器中的每两个连接在一起。
在一个优选的实现方式中,该方法包括如下步骤:通过脉冲宽度调制PWM或以交错模式相移的PWM来操作第一转换器、第二转换器和/或第三转换器。PWM的优势在于无需较高的控制能力,而交错则有利于优化滤波器纹波等。优选地,提供多个第二转换器和/或第三转换器。
根据另一优选的实现方式,第二受控设备作为第一转换器中至少两个第一转换器之间的永久固定连接件被提供。这样,第二受控设备可以以“不受控”的方式被控制或作为诸如电线或母线的永久连接件被提供,优选地作为交错式相转换器。在受控的情况下,第二受控设备和/或第一受控设备优选地作为继电器、接触器或双向半导体开关被提供。
在另一优选的实现方式中,该方法包括以下步骤:使至少两个第三转换器并联或错时操作以控制向多个DC电源抽取电量。因此,基于可用性和/或操作成本考虑,可以存在多个可并行操作或错时操作的第三转换器。
根据另一优选的实现方式,第一转换器、第二转换器和/或第三转换器包括Si、SiC和/或GaN半导体。这种半导体的特征在于性能的改进,因为该材料允许高效操作,特别是具有更简单的整体构造的二电平拓扑结构。Si、SiC和/或GaN半导体的开关损耗比传统的Si半导体要小得多。因此,除了不连续电流模式DCM之外,在永久恒流模式CCM中操作也可能是有利的,其中电流通常被允许在下一个切换事件之前变为零,从而大大降低了总损耗。可以根据负载水平和短期和长期应力考虑在自适应基础上采用和改变该模式,而CCM中的潜在能量吞吐量通常更高。
在另一优选的实现方式中,该方法包括以下步骤:通过相对于两个周期性不同的相断开第一受控设备来周期性地改变相,并且同时相对于两个周期性不同的相闭合第二受控设备。因为使用了交流电流路径,所以可以有利地降低UPS系统的组件,特别是转换器的半导体开关的这种明智的应力。根据另一优选的实现方式,该方法包括以下步骤:在不同的第一转换器之间使用交换的PWM来操作第一转换器组件,以相对于第一转换器周期性地反转电流的方向。通过这种基本上使用交流电流路径的实施例,可以有利地降低UPS系统的组件、尤其是转换器的半导体开关的应力。
根据另一优选的实现方式,该方法包括被串联在第一受控设备与中点参考之间的第三受控设备和滤波元件。因此,就第一受控设备而言,串联连接件可以被连接在与第一转换器相关联的滤波电感器与第一受控设备之间或第一受控设备与AC电源之间。优选地,第三受控设备作为诸如半导体开关之类的电子开关,或诸如例如继电器或接触器之类的机械设备被提供。第三受控设备提供了有利的受控断开能力,特别是对于UPS系统的多模式操作而言。此外,第三受控设备可以将无功电流可控地解耦到滤波元件。
在另一优选的实现方式中,第一转换器组件包括多个具有二电平中点的优选地独立受控的两电平转换器和被连接在该两电平中点与中点参考之间的至少一个受控双向半导体开关。当第一受控设备断开时,可以在三电平模式下操作这样的各个阶段。
根据另一优选的实现方式,第二受控设备在第一受控设备与第一转换器组件之间被提供。优选地,第二受控设备的一端分别与第一受控设备的一端和第一转换器组件的第一转换器的一端连接。
在另一优选的实现方式中,第一转换器组件包括与第一转换器中的每个第一转换器相关联的滤波电感器,并且第二受控设备被布置在第一受控设备与滤波电感器之间。因此,当第一受控设备断开并且第二装置闭合以传导电流时,第一转换器组件将电量从DC链路的任意一半部分可控地传输到另一半部分,同时共享电流流过第一转换器的滤波电感器。
根据另一优选的实现方式,第一转换器组件作为整流器被提供,第二转换器组件作为逆变器被提供,和/或第三转换器组件作为DC/DC转换器被提供。UPS还可以包括旁路元件,优选地是开关,用于连接AC电源和负载,由此AC电源可以是整流器和旁路元件共用的,也可以是单独的馈电。DC/DC转换器可以单向或双向操作。第一转换器组件、第二转换器组件和第三转换器组件通过DC链路耦合,从而充当用于控制和负载特性的能量存储设备。AC电源可以单相或多相设置。
该目的进一步通过一种用于将负载连接到AC电源和DC电源的不间断电源UPS来解决,该UPS包括:
第一转换器组件,包括至少两个优选地独立受控的第一转换器,至少两个第一转换器在第一侧被连接到AC电源并且在第二侧被连接到分离式DC链路,该分离式DC链路包括具有中点参考的两半部分;
第二转换器组件,包括优选地独立受控的第二转换器,第二转换器被配置为在第一侧被连接到DC链路并且在第二侧被连接到负载;
第三转换器组件,包括优选地独立受控的第三转换器,第三转换器被配置为在第一侧被连接到DC电源并且在第二侧被连接到DC链路;
第一受控设备,被配置为用于将第一转换器中的至少两个第一转换器与AC电源断开连接;
第二受控设备,被配置为用于将第一转换器中的至少两个第一转换器连接在一起;以及
控制设备,被配置为用于断开第一受控设备,以及优选地同时闭合第二受控设备,使得第一转换器组件在分离式DC链路的两半部分之间传递能量,以维持DC链路相对于中点参考的电压调节。
控制装置优选地作为计算机化装置被提供,例如作为分别编程的微处理器。控制设备可以分别与UPS的每个UPS设备或UPS系统相关联,从而控制UPS系统的每个UPS设备。控制设备可以包括用户界面,或者UPS系统可以包括系统级用户界面。此外,控制设备可以包括用于与其他控制设备和/或外部设备通信的通信装置。
在UPS的一个优选的实现方式中,控制设备通过脉冲宽度调制PWM或以交错模式相移的PWM来操作第一转换器、第二转换器和/或第三转换器。根据另一优选的实现方式中,控制设备被配置为用于:通过相对于两个周期性不同的相断开第一受控设备来周期性地改变相;并且同时相对于两个周期性不同的相闭合第二受控设备。
在一个优选的实现方式中,第二受控设备作为第一转换器中至少两个第一转换器之间的永久固定连接件被提供。根据另一优选的实现方式,控制设备被配置为用于使该第三转换器并联或错时操作以控制向多个DC电源抽取电量。在一个优选的实现方式中,第一转换器、第二转换器和/或第三转换器包括Si、SiC和/或GaN半导体。
根据另一优选的实现方式,在不同的第一转换器之间使用交换的PWM来操作第一转换器组件,以相对于第一转换器周期性地反转电流的方向。根据一个优选的实现方式,该UPS包括被串联在第一受控设备与中点参考之间的第三受控设备和滤波元件。根据另一优选的实现方式,第一转换器组件包括多个具有两电平中点的两电平转换器和被连接在两电平中点与中点参考之间的至少一个受控双向半导体开关。
根据另一优选的实现方式,第二受控设备在第一受控设备与第一转换器组件之间被提供。根据另一优选的实现方式,第一转换器组件包括与每个第一转换器相关联的滤波电感器,并且第二受控设备被布置在第一受控设备与滤波电感器之间。根据另一优选的实现方式,第一转换器组件作为整流器被提供,第二转换器组件作为逆变器被提供,和/或第三转换器组件作为DC/DC转换器被提供。
UPS的其他实施例和优点由本领域技术人员根据如前所述的方法直接且明确地得出。
附图说明
本发明的这些和其他方面将从下文描述的实施例中变得显而易见并且参考下文描述的实施例来阐明。
在附图中:
图1示出了根据优选实施例的不间断电源UPS系统的示意图;
图2示出了图1所示的UPS系统的作为二电平电路的一部分的示意图;
图3示出了图1所示的UPS系统的作为三电平T型电路的一部分的示意图;
图4示出了图1所示的UPS系统的作为三电平NPC型电路的一部分的示意图;
图5示出了关于图3所示实施例的能量转移的电流路径的示意图;
图6示出了关于图5所示实施例的第二电流路径替代方案的示意图;
图7示出了关于图6所示的第二电流路径替代方案的NPC型实施例的示意图;
图8示出了图5所示的关于二电平拓扑的电流路径的示意图;
图9示出了用于操作具有交流路径的半导体开关的优选实施例的示意图;
图10示出了关于图9右下方的下部电流路径线路的可能控制方案的示意图;
图11示出了具有多个第一转换器的优选实施例的示意图,该第一转换器要么通过公共PWM运行作要么以PWM模式交错运行;以及
图12示出了提供有第三受控设备和滤波元件的实施例的示意图。
具体实施方式
图1示出了根据优选实施例的不间断电源UPS系统的示意图。UPS系统包括多个相同的UPS设备,其中两个被显示并称为UPS 1和UPS N。UPS系统将负载2连接到AC电源3和DC电源4。
每个UPS设备1,N包括第一转换器组件5,其作为AC/DC整流器并且包括至少两个独立受控的第一转换器6(未示出)被提供。第一转换器组件5在第一侧被连接到AC电源3并且在第二侧被连接到分离式DC链路7,该分离式DC链路包括具有中点参考8的两半部分。每个UPS装置1,N还包括第二转换器组件9,其作为逆变器并且包括作为DC/AC逆变器提供的独立受控的第二转换器10(未示出)被提供。第二转换器组件9在第一侧被连接到DC链路7并且在第二侧被连接到负载2。图1示出了另一与第二转换器组件9并联连接的第二转换器组件9。第一转换器6、第二转换器10和/或第三转换器12包括Si、SiC和/或GaN半导体。
每个UPS设备1,N甚至还包括至少一个第三转换器组件11,而两个第三转换器组件11在图1中被描绘并且并联连接。两个第三转换器组件中的每一个均包括独立受控的第三转换器12,第三转换器12在第一侧被连接到DC电源4并且在第二侧被连接到DC链路7。第三转换器组件11作为具有相应第三转换器12的DC/DC储能转换器被提供。UPS系统或每个UPS设备1,N还包括计算机化控制设备13,该计算机化控制设备13包括用户界面和用于与可选UPS系统级用户界面14通信的通信装置。
现在,参考图2,其示出了图1所示的具有基本两电平电路的UPS系统的一部分,每个UPS设备1,N还包括第一受控设备,其作为电子开关被提供,用于将第一转换器6中的至少两个第一转换器与AC电源3单独断开连接。在图2所示的实施例中,每个相L1、L2和L3都配备有这样的受控开关,例如电子或机械开关。
最后,每个UPS设备1,N包括第二受控设备16,其在图2中作为电子或机械开关被提供,但也可以作为永久连接件(未示出)被提供。第二受控设备16被配置为用于将第一转换器6中至少两个第一转换器连接在一起。第一转换器组件5包括与每个第一转换器6相关联的滤波电感器17。第二受控设备16被布置在第一受控设备15与滤波电感器17之间。控制设备13控制断开第一受控设备15;并且同时,第二受控设备控制闭合第二受控设备16,使得第一转换器组件5在分离式DC链路的两半部分8之间传递能量,以维持DC链路7相对于中点参考8的电压调节。
第一转换器6可以很容易地操作四象限,使得DC链路7和将中点参考8连接到AC电源3的相L1、L2、L3的相导体18之间的受控电流可能是任意方向的。内部DC链路的中点参考8可能不会传递到图3所示的三线三电平T型安装处的电源和/或负载参考(没有参考数字),或者不会连接到电源/负载参考,例如图4中所示的四线安装处中的通常中性点(没有参考数字),其中该中性点被钳位。
针对图3所示的实施例,图5示出了当第一受控设备15断开并且第二受控设备16闭合时能量传递的电流路径,其中为了简单起见省略了第三相腿。左上角示出了所有半导体开关,右下角仅示出了有源半导体开关的简化视图。通过对半导体开关6和3控制的简单反转来影响通向分离式DC链路7的下半部分的能量传输的电流路径。能量传输的外部电流路径描绘了上升电流的路径,其中能量存储在两个相电感器17中,而另外两个能量传输的电流路径描绘了各自的衰减电流路径,两个电感器17的能量均流向链路的任意一半部分8。对于后者,能量转移的较低电流路径表明,当半导体开关6导通时,两个电感器17的能量都转移到底部电容器18。能量转移的上部电流路径表明,当半导体开关3导通时,反向的能量流向顶部电容器18。
图6示出了相对于图5所示的实施例有源开关较少的第二电流路径替代方案,而为了简单起见,仅示出了用于将能量传输到分离式DC链路7的下半部分的电流路径(下线)。该电流路径示出了随着两个电感器17的能量流向链路的任意一半部分8而衰减的电流。较低的电流路径线描绘了从两个相电感器17汲取电量的衰减电流路径。
在图7中,针对第二电流路径备选方案示出了NPC型实施例,如之前在图6中所描绘的。然而,如上图所示,当涉及到更复杂的路径时,操作对于T型来说是不明确的。为清楚起见,在图7中仅示出了将能量传输到分离式DC链路7的下半部分的电流路径(下线),其中包含通过半导体开关7、二极管4、半导体开关4、3和电感器17的衰减电流路径,并且两个电感器的电能17流向链路的任意一半部分。上部电流路径描绘了通过半导体开关1,2、串联电感器、半导体开关7和二极管4的上升电流路径,而能量则存储在两个相电感器17中。和以前一样,右下角示出了一个仅设有有源半导体开关的简化视图。
图8示出了当通过仅在一个相L1、L2、L3上添加三电平拓扑的钳位半导体开关2、3将建议的解决方案应用于两电平拓扑时的电流路径。电流路径和功能如图5所述,而如图6所述的控制和传导也是可能的。
接下来,图9示出了用于操作具有交流路径的半导体开关以将具有T型配置的多个设备1、N上的应力平均化的实施例。左上角在下部电流路径中示出了通向电感器17和半导体开关1和8的能量存储路径,而上部电流路径示出了通向电感器17和半导体开关5和4的能量存储路径。这种向底部电容器18释放能量的方式将相应地导通例如半导体开关6或2。右下角示出了在下部电流路径中通向电感器17和半导体开关1和6的能量存储路径以及在上部电流路径中通向电感器17和半导体开关5和2的能量存储路径的替代方案。这种向底部电容器18释放能量的方式将相应地导通例如半导体开关3或7。
图10示出了相对于图9右下方的较低电流路径线的可能的控制方案,即针对半导体开关1和6的CCM(连续电流模式)与DCM(不连续电流模式)。
在图11中,描绘了在相腿中具有多个第一转换器6的实施例,其中电路可以通过半导体开关的通用PWM运行,因此需要的控制能力较少,或者将模2与PWM模式交错,该PWM模式在PWM周期内相移以优化滤波器纹波等。
最后,图12示出了提供有第三受控设备19和滤波元件20的实施例,它们被串联连接在第一受控设备15与中点参考8之间。因此,可以提供串联连接件,如图12所示,其分别被连接在第二受控设备16与第一受控设备15之间或Lx相或第一受控设备15之间的不同位置。
尽管本发明已在附图和前述描述中详细说明和描述,但这种说明和描述应被认为是说明性的或示例性的,而不是限制性的;本发明不限于所公开的实施例。通过研究附图、公开内容和所附权利要求,本领域技术人员在实践要求保护的发明时可以理解和实现要公开的实施例的其他变型。在权利要求中,“包括”一词不排除其他元件或步骤,不定冠词“一”或“一个”不排除多个。在相互不同的从属权利要求中列举了某些措施这一事实并不表明这些措施的组合不能有利地使用。权利要求中的任何参考符号不应被解释为限制范围。
附图标记列表
1,N UPS
2 负载
3 AC电源
4 DC电源
5 第一转换器组件
6 第一转换器
7 DC链路
8 两半部分,中点参考
9 第二转换器组件
10 第二转换器
11 第三转换器组件
12 第三转换器
13 控制设备
14 用户界面
15 第一受控设备
16 第二受控设备
17 滤波电感器
18 电容器
19 第三受控设备
20 滤波元件
Claims (15)
1.一种用于操作将负载(2)连接到AC电源(3)和DC电源(4)的不间断电源UPS(1,N)的方法,所述UPS(1,N)包括:
第一转换器组件(5),包括具有T型或NPC型拓扑的第一三电平转换器(6)以及电感器(17),所述第一三电平转换器(6)在第一侧被连接到所述AC电源(3)并且在第二侧被连接到分离式DC链路(7),所述分离式DC链路(7)包括具有中点参考(8)的两半部分,所述电感器(17)被布置在所述AC电源(3)与所述转换器(6)之间;
第二转换器组件(9),包括第二转换器(10),所述第二转换器(10)在第一侧被连接到所述DC链路(7)并且在第二侧被连接到所述负载(2);
第三转换器组件(11),包括第三转换器(12),所述第三转换器(12)在第一侧被连接到所述DC电源(4)并且在第二侧被连接到所述DC链路(7);
第一受控设备(15),被布置在所述电感器(17)与所述AC电源(3)之间,所述第一受控设备(15)被配置为用于将所述第一转换器(6)中的至少两个第一转换器与所述AC电源(3)断开连接;以及
第二受控设备(16),被配置为用于在所述AC电源(3)侧上连接所述第一转换器(6)的至少两条支腿,并且所述方法包括以下步骤:
以作为平衡器的操作模式断开所述第一受控设备(15),以及通过闭合所述第二受控设备(16)并且断开所述第一转换器(6)与所述AC电源(3)之间的电流路径,使得所述第一转换器组件(5)将能量从所述电感器(17)传递到所述分离式DC链路的两半部分(8),以维持所述DC链路(7)相对于所述中点参考(8)的电压调节,所述电感器(17)由所述第二受控设备(16)连接。
2.根据权利要求1所述的方法,包括以下步骤:
利用脉冲宽度调制PWM或以交错模式相移的PWM来操作所述第一转换器(6)、所述第二转换器(10)和/或所述第三转换器(12)。
3.根据权利要求1-2中任一项所述的方法,其中所述第二受控设备(16)作为所述第一转换器(6)中的至少两个第一转换器之间的永久固定连接件被提供。
4.根据权利要求1-2中任一项所述的方法,包括以下步骤:
并行或错时操作所述第三转换器(12)以控制向多个DC电源(4)抽取能量。
5.根据权利要求1-2中任一项所述的方法,其中所述第一转换器(6)、所述第二转换器(10)和/或所述第三转换器(12)包括Si、SiC和/或GaN半导体。
6.根据权利要求1-2中任一项所述的方法,包括以下步骤:
通过相对于两个周期性不同的相(L1,L2,L3)断开所述第一受控设备(15)来周期性地改变相(L1,L2,L3),并且同时相对于两个周期性不同的相(L1,L2,L3)闭合所述第二受控设备(16)。
7.根据权利要求1-2中任一项所述的方法,包括以下步骤:
在不同的第一转换器(6)之间使用交换的PWM来操作所述第一转换器组件(5),以相对于所述第一转换器(6)周期性地反转电流的方向。
8.根据权利要求1-2中任一项所述的方法,包括被串联在所述第一受控设备(15)与所述中点参考(8)之间的第三受控设备(19)和滤波元件(20)。
9.根据权利要求1-2中任一项所述的方法,其中所述第一转换器组件(5)包括具有两电平中点的多个两电平转换器和被连接在所述两电平中点与所述中点参考之间的至少一个受控双向半导体开关。
10.根据权利要求1-2中任一项所述的方法,其中所述第二受控设备(16)被布置在所述第一受控设备(15)与所述第一转换器组件(5)之间。
11.根据权利要求1-2中任一项所述的方法,其中所述第一转换器组件(5)包括与每个第一转换器(6)相关联的滤波电感器(17),并且所述第二受控设备(16)被布置在所述第一受控设备(15)与所述滤波电感器(17)之间。
12.根据权利要求1-2中任一项所述的方法,其中所述第一转换器组件(5)作为整流器被提供,所述第二转换器组件(9)作为逆变器被提供,和/或所述第三转换器组件(11)作为DC/DC转换器被提供。
13.一种用于将负载(2)连接到AC电源(3)和DC电源(4)的不间断电源UPS(1,N),所述UPS(1,N)包括:
第一转换器组件(5),包括具有T型或NPC型拓扑的第一三电平转换器(6)以及电感器(17),所述第一三电平转换器(6)被配置为在第一侧连接到所述AC电源(3)并且在第二侧连接到分离式DC链路(7),所述分离式DC链路包括具有中点参考(8)的两半部分,所述电感器(17)被布置在所述AC电源(3)与所述转换器(6)之间;
第二转换器组件(9),包括第二转换器(10),所述第二转换器(10)被配置为在第一侧连接到所述DC链路(7)并且在第二侧连接到所述负载(2);
第三转换器组件(11),包括第三转换器(12),所述第三转换器(12)被配置为在第一侧连接到所述DC电源(4)并且在第二侧连接到所述DC链路(7);
第一受控设备(15),被布置在所述电感器(17)与所述AC电源(3)之间,所述第一受控设备(15)被配置为用于将所述第一转换器(6)中的至少两个第一转换器与所述AC电源(3)断开连接;
第二受控设备(16),被配置为用于在所述AC电源(3)侧上连接所述第一转换器(6)的至少两条支腿;以及
控制设备(13),被配置为用于执行根据权利要求1所述的方法。
14.根据权利要求13所述的UPS(1,N),其中所述控制设备(13)被配置为用于利用脉冲宽度调制PWM或以交错模式相移的PWM来操作所述第一转换器(6)、所述第二转换器(10)和/或所述第三转换器(12)。
15.根据权利要求13-14中任一项所述的UPS(1,N),其中所述控制设备(13)被配置为:通过相对于两个周期性不同的相(L1,L2,L3)断开所述第一受控设备(15)来周期性地改变相(L1,L2,L3),并且同时相对于两个周期性不同的相(L1,L2,L3)闭合所述第二受控设备(16)。
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