用于ups系統(tǒng)的lps體系結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利說明】用于UPS系統(tǒng)的LPS體系結(jié)構(gòu)
[0001]發(fā)明背景1.發(fā)明領(lǐng)域
[0002]本文描述的至少一些實施例大體上涉及不間斷電源(UPS)內(nèi)的邏輯電源(LPS)系統(tǒng)。
[0003]2.相關(guān)技術(shù)討論
[0004]邏輯電源(LPS)系統(tǒng)通常對不間斷電源(UPS)的不同子系統(tǒng)(例如，數(shù)字信號處理器(DSP)、微控制器、控制和通信系統(tǒng)、門驅(qū)動器等)提供所要求的偏置功率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的至少一方面涉及一種不間斷電源(UPS)系統(tǒng)，所述UPS包括:變壓器，所述變壓器包括:被配置成耦合到DC電源的第一初級繞組，被配置成耦合到AC電源的第二初級繞組，以及至少一個次級繞組；耦合到所述第一初級繞組和所述第二初級繞組的控制邏輯；以及耦合到所述至少一個次級繞組的至少一個輸出線路，其中所述控制邏輯被配置成在第一操作模式下啟用所述第一初級繞組以基于從所述DC電源接收的電力在所述至少一個輸出線路處生成第一輸出電壓，并且停用所述第二初級繞組，并且其中所述控制邏輯被配置成在第二操作模式下啟用所述第二初級繞組以基于從所述AC電源接收的電力在所述至少一個輸出線路處生成第二輸出電壓，并且停用所述第一初級繞組。
[0006]根據(jù)一個實施例，所述UPS系統(tǒng)進一步包括:耦合到所述第一初級繞組的DC-DC控制器；以及耦合到所述第二初級繞組的AC-DC控制器；其中，在所述第一操作模式下，所述DC-DC控制器被配置成選擇性地控制從所述DC電源通過所述第一初級繞組的電流以在所述至少一個次級繞組中感應(yīng)出第一電流，在所述至少一個次級繞組中的所述第一電流在所述至少一個輸出線路上生成所述第一輸出電壓，并且其中，在所述第二操作模式下，所述AC-DC控制器被配置成選擇性地控制從所述AC電源通過所述第二初級繞組的電流以在所述至少一個次級繞組中感應(yīng)出第二電流，在所述至少一個次級繞組中的所述第二電流在所述至少一個輸出線路上生成所述第二輸出電壓。
[0007]根據(jù)另一個實施例，所述DC-DC控制器包括耦合到所述第一初級繞組的開關(guān)，并且所述開關(guān)被配置成選擇性地控制從所述DC電源通過所述第一初級繞組的電流。在一個實施例中，所述AC-DC控制器包括耦合到所述第二初級繞組的開關(guān)，并且所述開關(guān)被配置成選擇性地控制從所述AC電源通過所述第二初級繞組的電流。
[0008]根據(jù)一個實施例，所述變壓器的至少一個次級繞組具有與所述第一初級繞組和所述第二初級繞組的極性相反的極性。在另一個實施例中，所述DC-DC控制器經(jīng)由反饋線路耦合到所述至少一個輸出線路，并且其中所述DC-DC控制器被進一步配置成基于在所述至少一個輸出線路上的所述第一輸出電壓而選擇性地控制從所述DC電源通過所述第一初級繞組的電流。在一個實施例中，所述AC-DC控制器經(jīng)由反饋線路耦合到所述至少一個輸出線路，并且其中所述AC-DC控制器進一步被配置成基于在所述至少一個輸出線路上的所述第二輸出電壓而選擇性地控制從所述AC電源通過所述第二初級繞組的電流。
[0009]根據(jù)一個實施例，所述UPS系統(tǒng)進一步包括被配置成耦合在所述DC電源和所述第一初級繞組之間并且耦合到所述控制邏輯的總線，其中所述控制邏輯進一步被配置成監(jiān)控通過所述DC電源提供的在所述總線上的DC電壓，并且響應(yīng)于確定所述總線上的DC電壓至少處于閾值電平，而驅(qū)動所述UPS系統(tǒng)進入所述第一操作模式中。在一個實施例中，響應(yīng)于確定所述總線上的DC電壓不是至少處于閾值電平，所述控制邏輯被進一步配置成驅(qū)動所述UPS系統(tǒng)進入所述第二操作模式中。
[0010]根據(jù)一個實施例，在所述第二操作模式中，所述AC-DC控制器被進一步配置成監(jiān)控由所述AC電源提供的AC電力，并且響應(yīng)于確定所述AC電力為可接受的，而選擇性地控制從所述AC電源通過所述第二初級繞組的電流。
[0011]根據(jù)另一個實施例，所述UPS系統(tǒng)進一步包括被配置成將所述總線選擇性地耦合到所述DC電源的開關(guān)和耦合到所述至少一個輸出線路、所述開關(guān)和所述總線的選擇邏輯模塊，其中響應(yīng)于在所述第二操作模式下接收所述至少一個輸出線路上的所述第二輸出電壓，所述選擇邏輯模塊被配置成操作所述開關(guān)以將所述總線耦合到所述DC電源。在一個實施例中，所述UPS系統(tǒng)進一步包括耦合到所述選擇邏輯模塊的按鈕，其中響應(yīng)于用戶按下所述按鈕，所述選擇邏輯模塊被配置成操作所述開關(guān)以將所述總線耦合到所述DC電源。
[0012]根據(jù)一個實施例，所述DC-DC控制器與所述AC-DC控制器電絕緣。在另一個實施例中，所述AC電源為耦合到不間斷電源(UPS)的AC干線電源，并且其中所述DC電源為所述UPS中的電池和電池充電器中的至少一個。
[0013]本發(fā)明的另一方面涉及一種用于通過包括變壓器的UPS系統(tǒng)提供DC電力的方法，所述變壓器包括被配置成耦合到DC電源的第一初級繞組、被配置成耦合到AC電源的第二初級繞組、和耦合到輸出線路的至少一個次級繞組，所述方法包括:通過耦合到所述DC電源的控制邏輯監(jiān)控由所述DC電源提供給所述第一初級繞組的電壓；響應(yīng)于監(jiān)控，比較由所述DC電源提供的電壓與參考電壓；響應(yīng)于比較，確定由所述DC電源提供的電壓的電平是否至少等于所述參考電壓；響應(yīng)于確定由所述DC電源提供的電壓的電平至少等于所述參考電壓，將信號傳輸至耦合到所述第一初級繞組的第一控制器以啟用所述第一控制器，并且將信號傳輸至耦合到所述第二初級繞組的第二控制器以停用所述第二控制器；以及響應(yīng)于啟用所述第一控制器，操作所述第一控制器以控制從所述DC電源通過所述第一初級繞組的電流，以便在所述至少一個次級繞組中感應(yīng)出第一電流，在所述至少一個次級繞組中的所述第一電流在所述輸出線路上生成第一輸出電壓。
[0014]根據(jù)一個實施例，所述方法進一步包括:響應(yīng)于確定由所述DC電源提供的電壓的電平不是至少等于所述參考電壓，將信號傳輸至耦合到所述第一初級繞組的所述第一控制器以停用所述第一控制器，并且將信號傳輸至耦合到所述第二初級繞組的所述第二控制器以啟用所述第二控制器；響應(yīng)于啟用所述第二控制器，通過所述第二控制器監(jiān)控由所述AC電源提供的AC電力；響應(yīng)于監(jiān)控，確定由所述AC電源提供的AC電力是否為可接受的；以及響應(yīng)于確定由所述AC電源提供的AC電力為可接受的，操作所述第二控制器以控制從AC電源通過所述第二初級繞組的電流，以便在所述至少一個次級繞組中感應(yīng)出第二電流，在所述至少一個次級繞組中的所述第二電流在所述輸出線路上生成第二輸出電壓。在一個實施例中，所述方法進一步包括延時傳輸至所述第二控制器以啟用所述第二控制器的信號。
[0015]根據(jù)一個實施例，所述UPS系統(tǒng)進一步包括被配置成將所述第一初級繞組選擇性地耦合到所述DC電源的開關(guān)，并且所述方法進一步包括:響應(yīng)于從所述輸出線路接收所述第二輸出電壓，閉合所述開關(guān)以將所述第一初級繞組耦合到所述DC電源。在另一個實施例中，所述方法進一步包括:通過所述第二控制器監(jiān)控由所述AC電源提供的AC電力；響應(yīng)于監(jiān)控，確定由所述AC電源提供的AC電力是否為可接受的；以及響應(yīng)于確定由所述AC電源提供的AC電力為可接受的，操作所述第二控制器以控制從所述AC電源通過所述第二初級繞組的電流，以便在所述至少一個次級繞組中感應(yīng)出第二電流，在所述至少一個次級繞組中的所述第二電流在所述輸出線路上生成第二輸出電壓。
[0016]本發(fā)明的至少一方面涉及一種不間斷電源(UPS)，所述UPS包括:被配置成耦合到AC干線電源的輸入端；耦合到所述輸入端的變換器；通過DC總線耦合到所述變換器的逆變器；耦合到所述DC總線的DC電源；耦合到所述AC干線電源和所述DC電源的變壓器；以及裝置，其用于一次選擇所述AC干線電源和所述DC電源中的一個以對所述變壓器提供電力，并且用于基于從所述AC干線電源和所述DC電源中選擇的一個接收的電力通過所述變壓器來生成多個期望的DC電壓。
【附圖說明】
[0017]附圖未必按比例繪制。在附圖中，在各個圖形中示出的每個相同或幾乎相同的部件由相似的標號表示。為清楚起見，并未在每個附圖中標出每個部件。圖中:
[0018]圖1示出根據(jù)本發(fā)明的方面的UPS和LPS系統(tǒng)；
[0019]圖2示出根據(jù)本發(fā)明的方面的LPS系統(tǒng)；
[0020]圖3為示出根據(jù)本發(fā)明的方面的用于操作LPS系統(tǒng)的冷啟動過程的流程圖；以及
[0021]圖4為示出根據(jù)本發(fā)明的方面的用于操作LPS系統(tǒng)的AC喚醒過程的流程圖。
【具體實施方式】
[0022]現(xiàn)將參考附圖詳述本發(fā)明的各種實施例和方面。應(yīng)當理解，本發(fā)明的應(yīng)用并不限于在下面的說明中闡述或者在附圖中示出的構(gòu)造和部件布置的細節(jié)。本發(fā)明能夠采用其它實施例并且能夠以各種方式實踐或?qū)嵤?。另外，本文所使用的短語或術(shù)語用于說明的目的并且不應(yīng)視為限制性的。“包括”、“包含”、或“具有”、“含有”、“涉及”以及它們的變型的使用旨在涵蓋在其后列出的項目及其等價物以及另外的項目。
[0023]如上所述，LPS系統(tǒng)通常對不間斷電源(UPS)的不同子系統(tǒng)(例如，DSP處理器、微控制器、控制和通信系統(tǒng)、門驅(qū)動器等)提供所要求的偏置功率。常見的LPS系統(tǒng)利用全容量變換器(包括變壓器)以提供所需的LPS偏置功率。全容量變換器通常從UPS內(nèi)的電池充電器或從耦合到AC(交流)干線的另一個全容量變換器(包括另一個變壓器)接收DC (直流)電力。在UPS中使用兩個全容量變換器成本高、效率低和/或極度復(fù)雜。
[0024]因此，本文所述的實施例提供相較于常規(guī)系統(tǒng)更高效、更小且成本更低的在UPS中基于單個變壓器的系統(tǒng)和控制方案。
[0025]圖1示出根據(jù)本文所述至少一個實施例的包括LPS系統(tǒng)102的UPS100。UPS 100包括輸入線路104、輸入中性線路106、功率因數(shù)校正(PFC)變換器108、電池充電器126、逆變器114、旁通線路118、輸出線路116、中性輸出線路117、和LPS系統(tǒng)102。LPS系統(tǒng)102包括控制邏輯140、整流器145、DC-DC控制器142、AC_DC控制器144、變壓器146、和多個輸出線路154。變壓器146包括第一初級繞組148、第二初級繞組150和至少一個次級繞組152。
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