專利名稱：一種不間斷電源及其母線控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及不間斷電源技術領域，更具體地說，涉及一種不間斷電源及其母線控
制方法。
背景技術：
現(xiàn)有的不間斷電源(UPS)的母線控制方法大多是采用電壓、電流雙環(huán)控制。圖1 為一個傳統(tǒng)的單相UPS主電路拓撲示意圖，其母線控制方案如圖2所示，母線給定值V*bus與 母線反饋值Vbus之差Vbus，，經過調節(jié)器后得到電流環(huán)給定值I 。電流環(huán)給定值I與電流相 位條件sin e相乘后得到電流參考值I:f， I:f與電流反饋值L之差Im經過調節(jié)器后的 輸出作為P麗信號。 市電模式下正負母線通常根據輸入電壓的正負來分別進行調節(jié)，當輸入電壓為正 時，調節(jié)正母線，輸入電壓為負時，調節(jié)負母線。但是，在電池模式下，由于輸入為直流電壓， 所以正負母線通常是作為整體同時進行調節(jié)，這樣正負母線可能不平衡，UPS在帶交流負載 時母線紋波會更大。
發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的技術問題在于，針對現(xiàn)有技術的上述缺陷，提供一種不間斷電源 及其母線控制方法。 本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案之一是構造一種不間斷電源，其包 括 輸入電壓采樣模塊在市電模式下對輸入電壓進行采樣得到輸入電壓采樣值；
輸出電壓采樣模塊在電池模式下對輸出電壓進行采樣得到輸出電壓采樣值；
正母線調節(jié)模塊在輸入電壓采樣值為正或輸出電壓采樣值為正時對正母線進行 調節(jié)； 負母線調節(jié)模塊在輸入電壓采樣值為負或輸出電壓采樣值為負時對負母線進行 調節(jié)。 本發(fā)明所述的不間斷電源，所述正母線調節(jié)模塊在輸入電壓采樣值為正或輸出電
壓采樣值為正時控制所述正母線調節(jié)模塊中的上開關管進行p麗開關控制從而對正母線 進行調節(jié)。 本發(fā)明所述的不間斷電源，所述負母線調節(jié)模塊在輸入電壓采樣值為負或輸出電
壓采樣值為負時控制所述正母線調節(jié)模塊中的下開關管進行p麗開關控制從而對負母線 進行調節(jié)。 本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案之二是構造一種不間斷電源的母線控 制方法，其包括下列步驟 在市電模式下對輸入電壓進行采樣得到輸入電壓采樣值；
在電池模式下對輸出電壓進行采樣得到輸出電壓采樣值；
在輸入電壓采樣值為正或輸出電壓采樣值為正時對正母線進行調節(jié)； 在輸入電壓采樣值為負或輸出電壓采樣值為負時對負母線進行調節(jié)。 本發(fā)明所述的方法，在輸入電壓采樣值為正或輸出電壓采樣值為正時控制位于電
源中的上開關管進行P麗開關控制從而對正母線進行調節(jié)。 本發(fā)明所述的方法，在輸入電壓采樣值為負或輸出電壓采樣值為負時控制位于電 源中的下開關管進行P麗開關控制從而對負母線進行調節(jié)。 實施本發(fā)明的不間斷電源及其母線控制方法，具有以下有益效果在電池模式下 根據輸出電壓的正負分別對正負母線進行調節(jié)，期間只有上開關管或下開關管產生開關動 作，可以降低一半的開關損耗，提高系統(tǒng)效率，延長開關管的壽命，并且降低了母線紋波。
進一步地，根據輸出電壓的正負分別對正負母線進行調節(jié)，使得本發(fā)明的不間斷 電源在帶任何性質的負載時都可以保持很小的母線紋波。
下面將結合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明，附圖中 圖1是傳統(tǒng)的單相UPS主電路拓撲示意圖； 圖2是圖1的母線控制示意圖； 圖3是本發(fā)明的不間斷電源的結構方框圖； 圖4A至4D是本發(fā)明的不間斷電源的母線控制示意圖； 圖5是本發(fā)明的不間斷電源的母線控制方法的流程圖。
具體實施例方式
如圖3所示，本發(fā)明的不間斷電源的結構方框圖。本發(fā)明的不間斷電源，采用電壓 電流雙環(huán)控制，在市電模式下在輸入電壓的正負半波分別對正負母線進行調節(jié)，在電池模 式下在輸出電壓的正負半波分別對正負母線進行調節(jié)。 本發(fā)明的不間斷電源包括輸入電壓采樣模塊1、輸出電壓采樣模塊2、正母線調節(jié) 模塊3和負母線調節(jié)模塊4。輸入電壓采樣模塊1用于在市電模式下對輸入電壓進行采樣 得到輸入電壓采樣值；輸出電壓采樣模塊2用于在電池模式下對輸出電壓進行采樣得到輸 出電壓采樣值；正母線調節(jié)模塊3用于在輸入電壓采樣值為正或輸出電壓采樣值為正時對 正母線進行調節(jié)；負母線調節(jié)模塊4用于在輸入電壓采樣值為負或輸出電壓采樣值為負時 對負母線進行調節(jié)。 其中，正母線調節(jié)模塊3在輸入電壓采樣值為正或輸出電壓采樣值為正時控制正
母線調節(jié)模塊3中的上開關管進行P麗開關控制從而對正母線進行調節(jié)。 其中，負母線調節(jié)模塊4在輸入電壓采樣值為負或輸出電壓采樣值為負時控制正
母線調節(jié)模塊3中的下開關管進行P麗開關控制從而對負母線進行調節(jié)。 當所述輸出電壓為正時，電源內的逆變側從正母線抽能量從而對正母線進行調
節(jié)，電源內的整流側只對電源內的上開關管進行P麗開關控制；當所述負載波頭為負時，電
源內的逆變側從負母線抽能量從而對負母線進行調節(jié)，電源內的整流側只對電源內的下開
關管進行P麗開關控制。 如圖4A至4D所示，是本發(fā)明的不間斷電源的母線控制示意圖。具體控制方案如
4下所述 ( — )市電模式 輸入電壓采樣模塊對輸入電壓進行采樣得到輸入電壓采樣值，根據輸入采樣電壓 值的正負，有兩種調節(jié)方式 第一種在輸入電壓采樣值為正時，即在輸入電壓的正半波，結合圖4A所示，首先 求取正母線給定值(V*bus+)與正母線反饋值(Vbus+)之差(Vbus m+);然后將所述正母線給定 值與正母線反饋值之差(Vbusm+)經過第一調節(jié)器得到第一電流環(huán)給定值(I+)，并將該第一 電流環(huán)給定值(1+)與電流相位條件sine相乘得到第一電流參考值(Iref+);接著求取該第 一電流參考值(Iref+)與電流反饋值(IJ之差(Im+);接著該電流參考值與電流反饋值之差 (IOT+)經過第二調節(jié)器后的輸出第一P麗信號；最后依據該第一P麗信號控制上開關管導 通或截止，在此過程中，電源內的逆變側只從正母線抽取能量，而負母線沒有被抽能量的壓 力，所以電源內的整流側只對上開關管進行P麗控制。 第二種在輸入電壓采樣值為負時，即在輸入電壓的負半波，結合圖4B所示，首先 求取負母線給定值(V*bus—)與負母線反饋值(Vbus—)之差(Vbus m—);然后將所述負母線給定 值與負母線反饋值之差(Vbusm-)經過第一調節(jié)器得到第二電流環(huán)給定值(I—)，并將該第二 電流環(huán)給定值(L)與電流相位條件sine相乘得到第二電流參考值(Iref-);接著求取該第 二電流參考值(IMfJ與電流反饋值(IJ之差(IOT—);接著該電流參考值與電流反饋值之 差(ICTr-)經過第二調節(jié)器后的輸出第二P麗信號；最后依據該第二P麗信號控制下開關管 導通或截止，在此過程中，電源內的逆變只從負母線抽取能量，而正母線沒有被抽能量的壓 力，所以電源內的整流側只對下開關管進行P麗控制。
(二)電池模式 輸出電壓采樣模塊對輸出電壓進行采樣得到輸出電壓采樣值，根據輸出采樣電壓 值的正負，也有兩種調節(jié)方式 第一種在輸出電壓采樣值為正時，即在輸出電壓的正半波，結合圖4C所示，首先 求取正母線給定值(V*bus+)與正母線反饋值(Vbus+)之差(Vbus m+);然后將所述正母線給定 值與正母線反饋值之差(Vbusm+)經過第一調節(jié)器得到第一電流環(huán)給定值(I+)，并將該第一 電流環(huán)給定值(1+)作為第一電流參考值(IMf+);接著求取該第一電流參考值(IMf+)與電流 反饋值(IJ之差(IOT+);接著該電流參考值與電流反饋值之差(IOT+)經過第二調節(jié)器后的 輸出第一 P麗信號；最后依據該第一 P麗信號控制上開關管導通或截止，在此過程中，電源 內的逆變只從正母線抽取能量，而負母線沒有被抽能量的壓力，所以電源內的整流側只對 上開關管進行P麗控制。 第二種在輸出電壓采樣值為負時，即在輸出電壓的負半波，結合圖4D所示，首先 求取負母線給定值(V*bus—)與負母線反饋值(Vbus—)之差(Vbus m—);然后將所述負母線給定 值與負母線反饋值之差(Vbusm-)經過第一調節(jié)器得到第二電流環(huán)給定值(I—)，并將該第二 電流環(huán)給定值(I—)作為第二電流參考值(IMf—);接著求取該第二電流參考值(IMf—)與電流 反饋值(IJ之差(IOT-);接著該電流參考值與電流反饋值之差(IOT-)經過第二調節(jié)器后的 輸出第二 P麗信號；最后依據該第二 P麗信號控制下開關管導通或截止，在此過程中，電源 內的逆變只從負母線抽取能量，而正母線沒有被抽能量的壓力，所以電源內的整流側只對 下開關管進行P麗控制。
5
可見，在電池模式下，正負母線分別進行調節(jié)，這樣正負母線將會保持平衡，保證 正負母線都可控制在給定值，于是在帶交流負載時母線紋波將會較小。 如圖5所示，是本發(fā)明的不間斷電源的母線控制方法的流程圖。本發(fā)明的不間斷
電源的母線控制方法，包括下列步驟 步驟SO :判斷為市電模式還是電池模式； 在市電模式下 步驟SI :對輸入電壓進行采樣得到輸入電壓采樣值；
步驟S2 :在輸入電壓采樣值為正時對正母線進行調節(jié)；
步驟S3 :在輸入電壓采樣值為負時對負母線進行調節(jié)。
在電池模式下 步驟SI':對輸出電壓進行采樣得到輸出電壓采樣值；
步驟S2':在輸出電壓采樣值為正時對正母線進行調節(jié)；
步驟S3':在輸出電壓采樣值為負時對負母線進行調節(jié)。 在步驟S2中，在輸入電壓采樣值為正時控制位于電源內部的上開關管進行P麗開 關控制從而對正母線進行調節(jié)； 在步驟S3中，在輸入電壓采樣值為負時控制位于電源內部的下開關管進行P麗開 關控制從而對負母線進行調節(jié)； 在步驟S2'中，在輸出電壓采樣值為正時控制位于電源內部的上開關管進行P麗 開關控制從而對正母線進行調節(jié)； 在步驟S3'中，在輸出電壓采樣值為負時控制位于電源內部的下開關管進行P麗 開關控制從而對負母線進行調節(jié)； 當所述輸出電壓為正時，電源內的逆變側從正母線抽能量從而對正母線進行調 節(jié)，電源內的整流側只對上開關管進行P麗控制；當所述輸出電壓為負時，電源內的逆變從 負母線抽能量從而對負母線進行調節(jié)，電源內的整流側只對下開關管進行P麗控制。
在本發(fā)明中，所述輸入電壓(或輸出電壓)為正，即為輸入電壓(或輸出電壓)的 幅值從第一數值上升到第二數值的這一區(qū)間為正；所述輸入電壓(或輸出電壓)為負，即為 輸入電壓(或輸出電壓)的幅值從第一數值上升到第二數值的這一區(qū)間為負。實際上，所 述輸入電壓(或輸出電壓)為正，也即輸入電壓(或輸出電壓)的幅值從第一數值上升到 第二數值的半波為正半波；所述輸入電壓(或輸出電壓)為負，也即輸出電流(電壓)的幅 值從第一數值上升到第二數值的半波為負半波。 例如，所述輸入電壓(或輸出電壓)也可以定義為輸入電壓(或輸出電壓)的幅 值從10%上升到90%的這一區(qū)間，也可定義為輸入電壓(或輸出電壓)的幅值從20%上升 到80%的這一區(qū)間或其它區(qū)間，總之，只要能正確反映輸入電壓(或輸出電壓)的實際變化 趨向的任何區(qū)間均可。 在本發(fā)明中，第一調節(jié)器為比例積分調節(jié)器，能夠獲得較高的靜態(tài)精度和較快的 動態(tài)響應，產生上述第一電流環(huán)給定值(1+)和第二電流環(huán)給定值(IJ。第二調節(jié)器為脈沖 調制器，產生上述第一 P麗信號和第二 P麗信號。 以上所述僅為本發(fā)明的實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則 內所作的任何修改、等同替換或改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍內。
權利要求
一種不間斷電源，其特征在于，包括輸入電壓采樣模塊在市電模式下對輸入電壓進行采樣得到輸入電壓采樣值；輸出電壓采樣模塊在電池模式下對輸出電壓進行采樣得到輸出電壓采樣值；正母線調節(jié)模塊在輸入電壓采樣值為正或輸出電壓采樣值為正時對正母線進行調節(jié)；負母線調節(jié)模塊在輸入電壓采樣值為負或輸出電壓采樣值為負時對負母線進行調節(jié)。
2. 根據權利要求1所述的不間斷電源，其特征在于，所述正母線調節(jié)模塊在輸入電壓 采樣值為正或輸出電壓采樣值為正時控制所述正母線調節(jié)模塊中的上開關管進行P麗開 關控制從而對正母線進行調節(jié)。
3. 根據權利要求2或3所述的不間斷電源，其特征在于，所述負母線調節(jié)模塊在輸入 電壓采樣值為負或輸出電壓采樣值為負時控制所述正母線調節(jié)模塊中的下開關管進行P麗 開關控制從而對負母線進行調節(jié)。
4. 一種不間斷電源的母線控制方法，其特征在于，包括下列步驟 在市電模式下對輸入電壓進行采樣得到輸入電壓采樣值； 在電池模式下對輸出電壓進行采樣得到輸出電壓采樣值； 在輸入電壓采樣值為正或輸出電壓采樣值為正時對正母線進行調節(jié)； 在輸入電壓采樣值為負或輸出電壓采樣值為負時對負母線進行調節(jié)。
5. 根據權利要求4所述的方法，其特征在于，在輸入電壓采樣值為正或輸出電壓采樣 值為正時控制位于電源中的上開關管進行P麗開關控制從而對正母線進行調節(jié)。
6. 根據權利要求4或5所述的方法，其特征在于，在輸入電壓采樣值為負或輸出電壓采 樣值為負時控制位于電源中的下開關管進行P麗開關控制從而對負母線進行調節(jié)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種不間斷電源，包括輸入電壓采樣模塊，在市電模式下對輸入電壓進行采樣得到輸入電壓采樣值；輸出電壓采樣模塊，在電池模式下對輸出電壓進行采樣得到輸出電壓采樣值；正母線調節(jié)模塊，在輸入電壓采樣值為正或輸出電壓采樣值為正時對正母線進行調節(jié)；負母線調節(jié)模塊，在輸入電壓采樣值為負或輸出電壓采樣值為負時對負母線進行調節(jié)。本發(fā)明還涉及一種不間斷電源的母線控制方法。本發(fā)明在電池模式下根據輸出電壓的正負分別對正負母線進行調節(jié)，期間只有上開關管或下開關管產生開關動作，可降低一半的開關損耗，提高系統(tǒng)效率，延長開關管的壽命，并且適用于任何負載。
文檔編號H02J7/00GK101789617SQ20101004285
公開日2010年7月28日 申請日期2010年1月19日 優(yōu)先權日2010年1月19日
發(fā)明者范小波, 鄭書路 申請人:艾默生網絡能源有限公司