[发明专利]用于UPS的带有集成的充电器的双升压转换器

说明书

发明背景

1.技术领域

本发明的实施例通常涉及电力转换，特别涉及不间断电源中的AC-DC电力转换。

2.背景技术

不间断电源（UPS）用于当主电源或输电干线出现故障时，给电气设备或负载提供备用电力。典型的负载包括计算机系统，但其他负载，例如加热/制冷/通风系统、照明系统、网络交换机和路由器、以及安全和数据中心管理系统也可以由UPS提供电力。为数据中心或工业用途而设计的UPS可以为负载提供1和20kVA之间的备用电力达数小时。

UPS单元通常包括当AC输电干线电力不可使用时用作电源的一个或多个电池。电池提供的DC电力由电力转换电路转换为AC电力，然后其被提供给负载。将AC电力转换为DC电力的电池充电器可以包括在UPS中以当AC输电干线可以使用时给电池充电来保证当需要时备用电力将可以使用。UPS也可以包括用于自动管理UPS的运行和电力转换功能的控制单元。

发明内容

根据一个实施例，电力转换器包括具有相输入连接部和中性输入连接部的AC电力输入端。AC电力输入端被配置为接收AC输入电压。电力转换器还包括被配置为从备用电源接收备用电压的备用电力输入端，被配置为储存相对于中性输入连接部的正的DC输出电压的第一电容元件，被配置为储存相对于中性输入连接部的负的DC输出电压的第二电容元件，以及具有第一电感元件和第二电感元件的电力转换器电路。电力转换器电路耦合到AC电力输入端、备用电力输入端、第一电容元件和第二电容元件。电力转换器电路被配置为在线路操作模式以及在AC输入电压的正部分期间，通过第一电感元件将AC输入电压转换为正的DC输出电压，并通过第二电感元件使用存储在第二电容元件中的负的DC输出电压为备用电源提供充电电压，而在线路操作模式以及AC输入的负部分时，通过第二电感元件将AC输入电压转换为负的DC输出电压，以及通过第一电感元件利用存储在第一电容元件的正的DC输出电压为备用电源提供充电电压。

在另一个实施例中，电力转换器电路可还被配置为在备用操作模式和在正的DC输出电压转换阶段，通过第一电感元件将备用电压转换为正的DC输出电压，以及在备用操作模式和负的DC输出电压转换阶段，通过第二电感元件将备用电压转换为负的DC输出电压。

在另一个实施例中，电力转换器可包括耦合到第一电容元件和第二电容元件的逆变器电路。逆变器电路被可被配置为从正的DC输出电压和负的DC输出电压生成AC输出电压。

在另一个实施例中，备用电源可包括具有第一端连接部和第二端连接部且无中点连接部的电池。电力转换器电路可包括耦合到相输入连接部和电池第一端连接部的第一有源开关，耦合到相输入连接部和电池的第二端连接部的第二有源开关，耦合到中性输入连接部和电池的第一端连接部的第三有源开关，以及耦合到中性输入连接部和电池的第二端连接部的第四有源开关。而在其它一个实施例中，电力转换器可包括具有正输出端和负输出端的整流电路。整流电路可耦合到相输入连接部。第一有源开关可被耦合到整流电路的正输出端，第二有源开关可被耦合到整流电路的负输出端。

在另一个实施例中，备用电源可包括具有第一端连接部、耦合到中性输入连接部的第二端连接部以及无中点连接部的电池。电力转换器电路可包括被配置为将第一电感元件可切换地耦合到相输入连接部和电池的第一端连接部的第一继电器，被配置为将第二电感元件可切换地耦合到相输入连接部和电池的第二端连接部的第二继电器，以及耦合到电池的第一端连接部和第二电感元件的有源开关。而在另一个实施例中，电力转换器可包括具有正输出端和负输出端的整流电路。该整流电路可被耦合到相输入连接部。第一继电器可被耦合到整流电路的正输出端，第二继电器可被耦合到整流电路的负输出端。

在另一个实施例中，备用电源可包括具有第一端连接部、第二端连接部和耦合到中性输入连接部的中点连接部的电池。电力转换器电路可包括被配置为将第一电感元件可切换地耦合到相输入连接部和电池的第一端连接部的第一继电器，被配置为将第二电感元件可切换地耦合到相输入连接部和电池的第二端连接部的第二继电器。在另一个实施例中，电力转换器可包括具有正输出端和负输出端的整流电路。整流电路可被耦合到相输入连接部。第一继电器可被耦合到整流电路的正输出端，第二继电器可被耦合到整流电路的负输出端。