[发明专利]一种UPS供电系统及其电流转换方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力领域，尤其涉及一种UPS供电系统及其电流转换方法。

背景技术

UPS(Uninterruptible Power Supply，不间断电源)被广泛应用在社会生活的各个领域以提高UPS供电系统的可靠性。其基本原理，是对市电进行两次转换，首先是将交流电转换为直流电，然后将该直流电转换为交流电，同时用电池储存部分直流电能以备用。在市电工作正常时，UPS经过交－直、直－交转换，得到高质量的交流输出提供给用电设备。在市电出现停电等情况时，UPS将电池存储的电能经过直－交转换，向用电设备供电以维持其继续工作。按照工作方式的不同，UPS可分为后备式、在线互动式及在线式三大类。其中在线式UPS更为适合对供电质量要求高的场合，同时其成本也相对更高。

近年来，ICT(Internet & Communication Technology，互联网及通信技术)领域、工业领域等的用电设备，由于其较高敏感性，对供电质量和稳定性的要求越来越高，因此在线式UPS被大范围应用于这些领域。同时随着设备规模及数量的不断扩大，这些领域对UPS供电系统容量、转换效率等的要求都不断提高。

现有的UPS供电系统，多为两电平或三电平在低压下实现电能转换。在较低电平数的情况下，为了输出更好的交流波形，在电能转换的过程中，要求设备内的开关器件工作在更高的频率下，由此造成的开关损耗导致电能转换效率低。另外在低压下进行电能转换的方法，尤其在应用大容量UPS供电系统的场合，由于转换电流大导致转换效率低，而且需要消耗大量的铜，导致设备成本高。

发明内容

本发明的实施例提供一种不间断电源UPS供电系统及其电流转换方法，能够提高电能转换效率，同时节约成本。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

第一方面，一种不间断电源UPS供电系统，所述UPS供电系统的输出电压包括N个电平，所述输出电压为所述UPS供电系统的输出电流的电压，所述UPS供电系统包括逆变模块，所述逆变模块包括所述逆变模块的第一上桥臂及所述逆变模块的第一下桥臂，所述逆变模块的第一上桥臂与所述逆变模块的第一下桥臂相互并联，所述逆变模块的第一上桥臂及所述逆变模块的第一下桥臂各自至少包含互相串联的M个第一功率单元，所述M个第一功率单元中每个第一功率单元包括电池，其中N为大于1的整数，M等于N－1；

所述逆变模块，用于将所述逆变模块的第一上桥臂及所述逆变模块的第一下桥臂中处于工作状态的M个第一功率单元输出的直流电合成为第一相输入电流，通过控制所述逆变模块的第一上桥臂中处于工作状态的第一功率单元的个数及所述逆变模块的第一下桥臂中处于工作状态的第一功率单元的个数调节所述第一相输入电流的电平，同时，通过所述逆变模块的第一上桥臂及所述逆变模块的第一下桥臂中处于工作状态的M个第一功率单元将所述第一相输入电流由直流电转换为交流电，将转换为交流电并调节电平后的第一相输入电流作为第一相输出电流输出，其中，所述逆变模块的第一上桥臂及所述逆变模块的第一下桥臂中处于工作状态的M个第一功率单元输出的直流电由所述处于工作状态的M个第一功率单元的电池提供或者由整流模块提供。

结合第一方面，在第一种可能的实现方式中，

所述UPS供电系统还包括所述整流模块，所述整流模块包括所述整流模块的第一上桥臂及所述整流模块的第一下桥臂，所述整流模块的第一上桥臂与所述整流模块的第一下桥臂相互并联，所述整流模块的第一上桥臂、所述整流模块的第一下桥臂各自包含互相串联的M个第二功率单元；

所述整流模块，用于接收第一相输入电流，通过所述整流模块的第一上桥臂及所述整流模块的第一下桥臂中处于工作状态的M个第二功率单元将所述第一相输入电流由交流电转换为直流电，并将转换为直流电的第一相输入电流传输至所述逆变模块，所述处于工作状态的第二功率单元为正在进行充电或放电的第二功率单元；

所述逆变模块，用于接收所述整流模块传输的所述转换为直流电的第一相输入电流，通过所述逆变模块的第一上桥臂及所述逆变模块的第一下桥臂中处于工作状态的M个第一功率单元将所述第一相输入电流由直流电转换为交流电，同时，通过控制所述逆变模块的第一上桥臂中处于工作状态的第一功率单元的个数及所述逆变模块的第一下桥臂中处于工作状态的第一功率单元的个数调节所述第一相输入电流的电平，将转换为交流电并调节电平后的第一相输入电流作为第一相输出电流输出，所述处于工作状态的第一功率单元为正在进行充电或放电的第一功率单元。