[发明专利]在负载瞬变条件下提供可变电压波形的AC电源设备和方法

说明书

背景技术

本发明的主题涉及电源设备，更具体地，涉及AC电源设备和方法。

UPS系统通常用于诸如数据中心、医疗中心和工业设施这样的地方。可以在这些地方使用UPS系统，以便在主市电电源故障的情况下提供备用电源以维持运行。UPS系统通常使用逆变器，逆变器从DC电源（如电池）生成AC输出。举例来说，在“离线”或“备用”UPS中，当市电电源出现故障时，负载可以从AC市电电源切换到由电池供电的逆变器。这可能导致负载暂时断电。

由这种UPS提供服务的负载可能具有以下特点：在响应于断电而在正常和备用模式之间转换时，对UPS具有较大的初始电流需求。例如，计算机和类似的电子设备可以包括具有功率因数校正（PFC）电路的电源。当使用离线UPS来为上述负载提供服务时，在逆变器被激活以从电池对负载进行供电之前，市电电源掉电可能会产生大约4到5毫秒的断电。当UPS的逆变器被激活来为负载提供服务时，因为PFC电路中的存储电容被再次充电相对于设备的正常稳态需求，负载的电源中的PFC电路可能会暂时极大地增加电流需求。这种高电流需求可能会持续AC电压的一个或多个周期。

在三相离线UPS中，由于逆变器的电流限制，这种电流需求可能会导致一个或多个相内长期呈现降低的电压，这会引起与欠压相关的崩溃和/或故障。

用于处置这种情况的常规手段包括对UPS进行降额，使得处于这些类型的瞬变情况下的负载不超过UPS的最高电流容量。

发明内容

本发明主题的一些实施方式提供用于操作不间断电源（UPS）的方法，UPS被配置为从第一电源和第二电源（如，市电电源和电池，或其它备用电源）向负载供电。所述方法包括：配合（in coordination with）负载在第一电源和第二电源之间的转变而操作UPS来短暂地（momentarily）提供修改过的电压波形（即，相对于UPS在稳态条件下产生的标称波形而被修改的电压波形）。举例来说，修改过的电压波形可以提供短暂地增加的电压变化率，以补偿负载在从断电恢复期间产生的瞬变初始电流需求。

在一些实施方式中，配合负载在第一电源和第二电源之间的转变而操作UPS来短暂地提供修改过的电压波形包括：对UPS的逆变器的电压控制进行修改，以提供修改过的电压波形。对UPS的逆变器的电压控制进行修改以提供修改过的电压波形可以包括：改变电压参考信号的缩放。

在一些实施方式中，对UPS的逆变器的电压控制进行修改以提供修改过的电压波形可以产生具有截取的正弦波形的AC输出电压。截取的正弦波形可以在UPS的DC总线的电压处、或者在较小幅值的电压处被截取的。在一些实施方式中，对UPS的逆变器的电压控制进行修改以提供修改过的电压波形可以产生具有非正弦波形的AC输出电压。修改过的电压波形足以抑制UPS逆变器的电流限制操作。

在另一些实施方式中，配合负载在第一电源和第二电源之间的转变而操作UPS来短暂地提供修改过的电压波形可以包括：在固定的时间间隔和/或取决于负载需求的时间间隔中维持修改过的电压波形。

在一些实施方式中，UPS包括离线UPS，配合负载在第一电源和第二电源之间的转变而操作UPS来短暂地提供修改过的电压波形包括：配合在UPS的备用模式和电池供电模式之间的转变而操作UPS来短暂地提供修改过的电压波形。

发明主题的另外一些实施方式提供一种包括AC电源电路的设备，AC电源电路被配置为向负载提供标称稳态AC输出电压波形，还被配置为响应于负载断电而短暂地提供相较于标称稳态AC输出电压波形而言增加的电压变化率。AC电源电路可以被配置为响应于负载在市电电源和辅助电源之间的转换而提供增加的电压变化率。AC电源电路可以包括逆变器和被配置为控制逆变器的控制电路，控制电路可以被配置为修改逆变器的电压控制以提供增加的电压变化率。例如，控制电路可以被配置为改变电压参考的缩放。

另外一些实施方式提供操作AC电源电路的方法，AC电源电路被配置为耦合至负载。响应于负载断电，AC电源电路被操作为短暂地提供第一电压波形，第一电压波形对负载的短暂地增加的电流需求进行补偿。AC电源电路接下来被操作为使用第二电压波形为负载供电。相较于第二电压波形而言，第一电压波形可以提供增加的电压变化率。例如，第一电压波形可以是截取的正弦电压波形，第二电压波形可以是正弦波形。

附图说明

图1为原理图，其展示了根据发明主题的一些实施方式的不间断电源（UPS）。