[发明专利]三线无变压器UPS系统以及控制以减小共模电流的方法

说明书

本公开涉及用于控制具有整流器和旁路开关的双转换三线无变压器不间断供电系统的方法以及双转换三线不间断供电系统。通过根据逆变器是否与旁路电源并联而使用不同类型的PWM控制来去除使用不同整流器电源和旁路电源的三线无变压器UPS系统中的共模扼流圈。当逆变器与旁路电源并联时，使用无共模电压注入的PWM类型。当逆变器未与旁路电源并联时，使用有共模电压注入的PWM控制类型。在一方面中，无共模电压注入的PWM控制是正弦三角PWM，有共模电压注入的PWM控制是空间矢量PWM。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2014年2月26日提交的美国临时申请No.61/944,619的权益。此申请的全部内容通过引用合并到本文。

技术领域

本申请涉及无变压器不间断供电系统以及用于控制它以减小共模电流的方法。

背景技术

这部分提供并非必定是现有技术的与本公开相关的背景信息。

三线无变压器不间断供电(“UPS”)系统是3根线都通高压且不具有输入变压器和输出变压器的3相系统。这种类型的UPS系统通常被设计成使得它的DC总线上的DC电压尽可能低以使得可以使用较低成本的半导体器件和滤波电容器。然而此选择如本领域中已知的，要求：用于控制UPS系统的逆变器的这种类型的脉冲宽度调制(“PWM”)控制包括共模电压注入以使得逆变器在它的输出端产生期望的峰值AC输出线间电压。

在工作的正常线上模式期间(当逆变器不与旁路电源并联时)，通过负载或公共设施看不到共模电压。然而，在利用整流器和旁路单独电源的三线无变压器UPS系统中，当UPS的逆变器与旁路电源并联时，此共模电压可以驱动共模电流。此共模电流在整流器电源与旁路电源不同步的情况下变大。为了减轻这个问题，在整流器电源与整流器之间插入减小共模电流的共模扼流圈。此共模扼流圈基本上是昂贵、占据很大空间且非常重的电感器。

图1是整流器和旁路开关耦接至的电源是单独电源的典型现有技术三线无变压器双转换UPS系统100的基本框图。UPS系统100包括共模扼流圈102、整流器输入电感器104、整流器输入电容器106、三相整流器108、DC总线110、三相逆变器112、逆变器输出电感器114、逆变器输出电容器116、电池(未示出)、旁路开关120、以及控制模块122。DC总线110是高端轨124、中点轨126和低端轨128耦接至整流器108的相应电能输出端和逆变器112的电能输入端的分离DC总线。整流器108的输入端130通过整流器输入电感器104和共模扼流圈102耦接至整流器电源132。整流器输入电容器106耦接在共模扼流圈102和整流器输入电感器104的接点与公共端134(在地附近浮动而不是直接连接至地)之间。逆变器112的输出端133通过逆变器输出电感器114借由过电流保护器件136(如，熔断器)耦接至负载138。逆变器输出电容器116耦接在逆变器输出电感器114和过电流保护器件136的接点与公共端134之间。控制模块122耦接至旁路开关120、整流器108和逆变器112。应当理解的是，这些电源并非UPS系统100的一部分而通常是诸如来自公共设施的电能馈送。