[发明专利]利用不定可用电源支持高效旁路操作的不间断电源系统和方法

说明书

技术领域

本发明主题涉及电源系统和方法，并且更具体地涉及不间断电源(UPS)系统和方法。

背景技术

UPS系统一般在诸如数据中心、医疗中心和工业设施的设施中使用。UPS系统可以在这种设施中使用以提供备用电力，从而在主要公共电源出故障时维持工作。这些UPS系统一般具有“在线(on-line)”配置，该配置包括通过DC链接耦合的整流器和逆变器，该DC链接也耦合到诸如电池、燃料电池或其它能量存储装置的辅助电源。在一些UPS应用中，诸如光伏电源的不定可用可再生电源可以耦合到在线UPS的DC链接以提供补充电力，这例如在Parmley的美国专利No.7,411,308以及Jayasimha等人的IEEE TENCON 2003 Conference on Convergent Technologies forAsia-Pacific Region,vol.4,pp.1419-1423(2003)，题为PhotovoltaicUPS的文章中进行了描述。

这些应用中目的常常是高效提供不间断电力。为此目的，在这些应用中使用的在线UPS可以支持“效率”模式，在该模式中当公共电源在标称上可接受界限内时，利用静态开关旁路整流器/逆变器转换链。

发明内容

本发明主题的一些实施例提供了一种不间断电源(UPS)系统，包括：配置成耦合到AC电源的AC输入端；配置成耦合到负载的AC输出端；功率转换电路，其包括配置成从不定可用电源接收电力的第一转换器电路、耦合到AC输出端的第二转换器电路以及耦合第一和第二转换器电路的DC链接；以及开关电路，其配置成选择地耦合和去耦合AC输入端和AC输出端。该UPS系统还包括控制电路，其在操作上与功率转换电路和开关电路关联，并且配置成使分别经由开关电路和功率转换电路从AC电源和不定可用电源同时将电力传递到AC输出端处的负载。在一些实施例中，DC链接配置成从辅助电源接收电力，并且控制电路配置成支持功率转换电路响应于AC电源的状态从辅助电源提供电力到负载的操作模式。

在另外实施例中，功率转换电路包括第一功率转换电路，UPS系统还包括第二功率转换电路，该第二功率转换电路在操作上由控制电路控制并且包括耦合到AC输入端的AC/DC转换器、耦合到AC输出端的DC/AC转换器以及将AC/DC转换器耦合到DC/AC转换器的DC链接。开关电路可包括旁路电路。控制电路可支持分别经由旁路电路和第一功率转换电路从AC电源和不定可用电源同时将电力传递到负载的模式，以及其中从不定可用电源和耦合到第一功率转换电路的DC链接的辅助电源同时将电力传递到负载的模式。控制电路还可以支持分别经由第二功率转换电路和第一功率转换电路从AC电源和不定可用电源同时将电力传递到负载的模式。在一些实施例中，第一和第二功率转换电路的DC链接配置成从相应辅助电源接收电力，并且控制电路支持从不定可用电源和从辅助电源同时将电力传递到负载的模式。

在另外实施例中，第一和第二功率转换电路包含在相应第一和第二功率转换模块中，所述第一和第二功率转换模块均包括能够灵活地配置成用作整流器和用作DC/DC转换器的转换器单元。在一些实施例中，第一功率转换电路的转换器单元配置成用作DC/DC转换器。

本发明主题的一些实施例提供了操作UPS系统的方法，该UPS系统包括：配置成耦合到AC电源的AC输入端；配置成耦合到负载的AC输出端；功率转换电路，其包括配置成从不定可用电源接收电力的第一转换器、耦合到AC输出端的第二转换器、耦合第一和第二转换器电路的DC链接；开关电路，其配置成选择性地耦合和解耦AC输入端和AC输出端；以及控制电路，其在操作上与功率转换电路和开关电路关联。所述方法包括分别经由开关电路和功率转换电路从AC电源和不定可用电源同时将电力传递到AC输出端处的负载。