[发明专利]DC链路总线平衡器

说明书

本公开涉及但不限于DC链路总线平衡器。根据一个方面，本发明的实施方式提供一种UPS，其包括：配置成从转换器接收DC功率的多个DC总线，多个DC总线包括配置成维持正DC电压电平的正DC总线、中点DC总线和配置成维持负DC电压电平的负DC总线；耦合到多个DC总线并配置成将来自多个DC总线的DC功率转换成输出AC功率的3电平逆变器；以及控制器，所述控制器配置成监测正和负DC电压电平、识别在正和负DC电压电平之间的不平衡并基于该不平衡来选择性地控制3电平逆变器以在2电平操作模式和3电平操作模式中操作以在正和负DC总线之间转移能量。

发明背景

1.发明领域

本发明总体上涉及用于控制不间断电源(UPS)的系统和方法。

2.相关技术的讨论

使用功率设备(例如不间断电源(UPS))来为敏感和/或关键负载(如计算机系统和其它数据处理系统)提供经调节的不间断功率是已知的。已知的不间断电源包括在线式UPS、离线式UPS、在线交互式UPS以及其它。在线式UPS提供经调节的AC功率以及在主AC功率源中断时提供备用AC功率。离线式UPS一般不提供输入AC功率的调节，但在主AC功率源中断时提供备用AC功率。在线交互式UPS类似于离线式UPS，因为它们在电力中断出现时切换到电池功率，但一般也包括用于调节由UPS提供的输出电压的多抽头变压器。

概述

本发明的至少一个方面针对不间断电源(UPS)系统，UPS系统包括配置成耦合到AC源并从AC源接收输入AC功率的输入端；配置成将输出AC功率提供到负载的输出端；耦合到输入端并配置成将输入AC功率转换成具有正DC电压电平和负DC电压电平的DC功率的转换器；耦合到转换器并配置成从转换器接收DC功率的多个DC总线，多个DC总线包括配置成维持正DC电压电平的正DC总线、中点DC总线和配置成维持负DC电压电平的负DC总线；耦合到多个DC总线并配置成将来自多个DC总线的DC功率转换成输出AC功率并将输出AC功率提供到输出端的3电平逆变器；以及配置成监测正DC电压电平和负DC电压电平、识别在正DC电压电平和负DC电压电平之间的不平衡并基于该不平衡来选择性地控制3电平逆变器以在2电平操作模式和3电平操作模式中操作以在正DC总线和负DC总线之间转移能量的控制器。在一个实施方式中，3电平逆变器基于NPC-2拓扑。

根据一个实施方式，在选择性地控制3电平逆变器以在2电平操作模式和3电平操作模式中操作时，控制器还配置成在工频周期(line cycle)的正半周期期间在2电平操作模式中操作3电平逆变器以将能量从正DC总线转移到负DC总线。

根据另一实施方式，在工频周期的正半周期期间在2电平操作模式中操作3电平逆变器以将能量从正DC总线转移到负DC总线时，控制器还配置成在正半周期的一部分期间在2电平操作模式中操作3电平逆变器。在一个实施方式中，在工频周期的正半周期期间在2电平操作模式中操作3电平逆变器以将能量从正DC总线转移到负DC总线时，控制器还配置成操作3电平逆变器以在正半周期期间在2电平操作模式和3电平操作模式之间交替。在另一实施方式中，在工频周期的正半周期期间在2电平操作模式中操作3电平逆变器以将能量从正DC总线转移到负DC总线时，控制器还配置成在整个正半周期期间在2电平操作模式中操作3电平逆变器。在一个实施方式中，在选择性地控制3电平逆变器以在2电平操作模式和3电平操作模式中操作时，控制器还配置成在在工频周期的负半周期期间在2电平操作模式中操作3电平逆变器以将能量从负DC总线转移到正DC总线。

根据一个实施方式，3电平逆变器包括耦合在多个DC总线之间的多个开关，以及其中在选择性地控制3电平逆变器以在2电平操作模式和3电平操作模式中操作时，控制器还配置成控制多个开关在第一操作模式中操作以产生从正DC总线汲取能量并增加穿过输出端的电流的第一电流路径，在第二操作模式中操作以在中点DC总线和输出端之间产生第二电流路径，并在第三操作模式中操作以产生将能量输送到负DC总线的第三电流路径。