[发明专利]多输入功率变换器及其控制方法和包括其的不间断电源

说明书

本发明提供了一种多输入功率变换器及其控制方法和包括其的不间断电源，所述多输入功率变换器包括：在正直流母线和负直流母线之间并联的n个桥臂，其中n为不小于3的正整数；电容组件，其连接在正直流母线和负直流母线之间；交流开关组件，其连接在第一个桥臂至第n‑1个桥臂的输入端与交流电之间；以及直流开关组件，其连接在第二个桥臂至第n个桥臂的输入端与可充电电池的正极之间。本发明的多输入功率变换器能够实现能量的双向流动、实现功率软切换且成本低。

技术领域

本发明涉及功率变换器，具体涉及一种多输入功率变换器及其控制方法和包括其的不间断电源。

背景技术

不间断电源能够持续不断地给负载进行供电，当市电电压正常时，由市电向负载供电；当市电电压不正常或停电时，可充电电池向负载供电。目前不间断电源已经被广泛地用于各个领域。

图1是现有技术中的第一种不间断电源的电路框图。如图1所示，不间断电源1包括在交流输入端11和交流输出端12之间依次连接的整流电路13、功率因数校正电路(PFC)14和逆变器15；以及充电器16、可充电电池17和开关装置18。其中整流电路13的输入端连接至或作为交流输入端11，其输出端连接至PFC 14的输入端。PFC 14的输出端连接至正直流母线191、负直流母线192。逆变器15的输入端连接至正直流母线191、负直流母线192，其输出端连接至或作为交流输出端12。充电器16的输入端连接至正直流母线191、负直流母线192，其输出端连接至可充电电池17的两端。可充电电池17通过开关装置18连接至PFC 14的输入端。

图1的不间断电源1中的交流输入端11的交流电或市电与可充电电池17不能同时给连接在交流输出端12的负载进行供电，无法实现功率软切换，影响了不间断电源的特性。而且无法实现将交流输出端12的电能传输至交流输入端11，其适用性和功能可扩展性能有限。

图2是现有技术中的第二种不间断电源的电路框图。如图2所示，不间断电源2包括脉宽调制整流电路23、逆变器25和双向DC-DC变换器26，其中脉宽调制整流电路23的输入端连接至或作为交流输入端21，其输出端连接至正直流母线291和负直流母线292。逆变器25的输入端连接至正直流母线291和负直流母线292，其输出端连接至或作为交流输出端22。双向DC-DC变换器26的输入端连接至可充电电池27的两端，其输出端连接至正直流母线291和负直流母线292。

图2的不间断电源2能够实现能量的双向流动，即将交流输出端22的电能传输至交流输出端21。脉宽调制整流电路23和双向DC-DC变换器26能够同时被控制为给连接在交流输出端22的负载进行供电，能够实现功率软切换。然而，脉宽调制整流电路23和双向DC-DC变换器26的功率之和为输出功率的2倍，因此增加了电子元器件的成本。

发明内容

针对现有技术中的功率变换器存在的上述技术问题，本发明提供了一种多输入功率变换器，所述多输入功率变换器包括：

在正直流母线和负直流母线之间并联的n个桥臂，其中n为不小于3的正整数；

电容组件，其连接在正直流母线和负直流母线之间；

交流开关组件，其连接在第一个桥臂至第n-1个桥臂的输入端与交流电之间；以及

直流开关组件，其连接在第二个桥臂至第n个桥臂的输入端与可充电电池的正极之间。

优选的，所述电容组件包括在正直流母线和负直流母线之间串联的第一电容和第二电容。

优选的，所述多输入功率变换器包括续流开关，所述续流开关的一端连接至第一个桥臂的输入端，其另一端连接至所述第一电容和第二电容相连接形成的节点。

优选的，所述交流电为三相交流电，所述n个桥臂包括第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂和第四桥臂，所述交流开关组件包括：