[发明专利]模块化的三相在线UPS

说明书

发明背景之发明领域

本发明的实施方案总体上涉及不间断电源系统的运行。

发明背景之相关技术讨论

不间断电源(UPS)，通常在主要电源或主电源无法使用时，用于为电气设备或负载提供备用电源。传统的在线UPS使用功率因数修正电路(PFC)整流电器设施所提供的输入电力，以提供DC电压到DC母线。当主电源可用时，经整流的DC电压通常用于给电池充电，也提供电力到DC母线。在缺少主电源时，电池提供电力到DC母线。从DC母线，逆变器产生AC输出电压给负载。因为DC母线始终由主电源或电池供电，因此如果主电源出现故障而电池被充分充电，UPS的输出电力也是不间断的。

一些传统的具有三相AC输入的UPS系统通过前端二极管桥式整流器，对全部三个输入相仅使用单一的PFC转换器。其结果是，这些传统的具有三相输入的UPS系统，具有的缺点为差的输入功率因数、高的输入电流畸变和低效率。此外，一些传统的高功率的UPS系统需要分开的电池输入来实现负极DC母线的充电，这使得该系统昂贵、不灵活且复杂。此外，一些传统的高功率的UPS系统不具备在调整UPS的输出功率和连接适当的输入的方面的灵活性，例如，其不具备利用三相输入转换高功率和利用单相输入转换低功率的能力。

发明概述

根据一个实施方案，一种不间断电源(UPS)系统包括互连电路、第一UPS子系统、至少一个第二UPS子系统、以及第三输出，其中，该互连电路被配置成从三相AC电源接收三相AC输入电力，该第一UPS子系统耦合到互连电路且具有第一单相AC-DC转换器、第二单相AC-DC转换器和被配置成提供第一单相AC输出电力的第一输出，该至少一个第二UPS子系统耦合到互连电路且具有第三单相AC-DC转换器、第四单相AC-DC转换器和被配置成提供第二单相AC输出电力的第二输出，该第三输出耦合到第一输出和第二输出。第一UPS子系统被配置成将三相AC输入电力中的至少一相转换为第一单相AC输出电力。第二UPS子系统被配置成将三相AC输入电力中的至少一相转换为第二单相AC输出电力。第三输出被配置成向负载提供第一单相AC输出电力和第二单相AC输出电力的组合。

在第一运行模式下，互连电路被配置成引导三相AC输入电力中的至少一相到第一UPS子系统，并且引导三相AC输入电力中的至少一相到至少一个第二UPS子系统。在第二运行模式下，互连电路被配置成从第一UPS子系统将三相AC输入电力断开，并且引导三相AC输入电力中的至少一相到至少一个第二UPS子系统。

在另一个实施方案中，在第一运行模式下，互连电路可被配置成引导三相AC输入电力的第一相和三相AC输入电力的第二相(其不同于三相AC输入电力的第一相)到第一UPS子系统。互连电路还可以被配置成引导三相AC输入电力的第二相和三相AC输入电力的第三相(其不同于AC输入电力的第一相和第二相中的每一个)到至少一个第二UPS子系统。

在另一个实施方案中，第一单相AC-DC转换器和第二单相AC-DC转换器中每一个可被配置成独立于第三单相AC-DC转换器和第四单相AC-DC转换器中的每一个而运行。

在另一个实施方案中，UPS系统还可包括控制器，其被配置成检测第一UPS子系统的故障且响应于检测到第一UPS子系统的故障而在第二运行模式下运行UPS系统。

在另一个实施方案中，UPS系统还可包括DC电源。第一UPS子系统可包括耦合到第一单相AC-DC转换器的第一输入以及耦合到第二单相AC-DC转换器的第二输入。至少一个第二UPS子系统可包括耦合到第三单相AC-DC转换器的第三输入以及耦合到第四单相AC-DC转换器的第四输入。互连电路可以被配置成可切换地连接第一UPS子系统的第一输入到DC电源和/或三相AC输入电力中的至少一相。互连电路还可以被配置成可切换地连接第一UPS子系统的第二输入到DC电源和/或三相AC输入电力中的至少一相。互连电路还可以被配置成可切换地连接至少一个第二UPS子系统的第三输入到DC电源和/或三相AC输入电力中的至少一相。互连电路还可以被配置成可切换地连接至少一个第二UPS子系统的第四输入到DC电源和/或三相AC输入电力中的至少一相。

在另一个实施方案中，第一输出和第二输出可彼此并联地耦合。在另一个实施方案中，第一UPS子系统可包括第一双转换式UPS。至少一个第二UPS子系统可包括第二双转换式UPS。