不间断电源及其控制方法与流程

本发明涉及供电电源领域，具体涉及一种不间断电源。

背景技术：

1、本部分的陈述仅仅是为了提供与本发明相关的背景信息，以帮助理解本发明，这些背景信息并不一定构成现有技术。

2、不间断电源（uninterruptible power supply，ups）是一种包含储能装置（如电池）的稳压稳频交流电源，主要由整流器、逆变器以及储能装置等部件组成。其核心功能是为计算机、服务器、存储设备、网络设备等计算机和通信网络系统，以及工业控制系统和需要持续运转的工业设备提供不间断的电力供应。在市电正常输入时，ups对市电进行稳压处理后向负载供电，并同时对储能装置进行充电；一旦市电中断，ups能够迅速切换至储能装置供电，持续向负载提供交流电，确保负载在市电中断期间仍能正常工作，从而有效避免因电力中断导致的数据丢失或设备损坏。

3、随着电力电子技术的不断发展，ups的电路拓扑结构经历了多种演变，其中三桥臂电路拓扑因其独特的结构而备受关注。与传统的双母线电路拓扑相比，三桥臂电路拓扑在器件数量和成本上具有明显优势。传统的双母线电路拓扑通常需要更多的开关器件和母线电容，这不仅增加了系统的复杂性，还提高了成本。相比之下，三桥臂电路拓扑通过复用部分桥臂，显著减少了母线电容和开关器件的使用数量，降低了系统成本并提高了器件利用率。此外，三桥臂电路拓扑的每个桥臂上的开关器件所承受的电压仅为直流侧输入电压的一半，这一特性使其在开关损耗方面具有显著优势。这种低开关损耗特性不仅提高了系统的效率，还使得三桥臂电路拓扑能够在更高频率下工作，实现高频化和快速性。

4、然而，目前具有三桥臂电路拓扑的ups还存在一些局限性，需要对其进行改进。

技术实现思路

1、因此，本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种不间断电源及其控制方法。

2、根据本技术实施例的一方面，提供了一种不间断电源，包括：

3、输入端，其被配置为能够电连接至交流电源；

4、输出端，其被配置为能够电连接至负载；

5、电连接至所述输入端和所述输出端之间的三桥臂电路，其被配置为提供从所述输入端到所述输出端的整流逆变输出，以及

6、控制器，所述控制器被配置为：

7、比较所述输入端接收的第一交流电压与所述输出端输出的第二交流电压；

8、在所述第一交流电压与所述第二交流电压发生反向时，比较所述第一交流电压与第一电压阈值；其中，所述反向包括所述第一交流电压大于零且所述第二交流电压小于零，或者所述第一交流电压小于零且所述第二交流电压大于零；

9、在所述第一交流电压大于所述第一电压阈值时，对所述三桥臂电路执行反向控制逻辑。

10、根据本发明的不间断电源，其中，所述控制器还被配置为：

11、确定所述第一交流电压与所述第二交流电压发生所述反向的反向开始时刻；

12、判断所述第二交流电压在所述反向开始时刻是否经过过零点，若是，则在所述第一交流电压大于所述第一电压阈值且所述第二交流电压的相位大于第一相位阈值时，对所述三桥臂电路执行所述反向控制逻辑。

13、根据本发明的不间断电源，其中，在所述第一交流电压与所述第二交流电压恢复为同为正电压或者同为负电压时，退出执行所述反向控制逻辑。

14、根据本发明的不间断电源，其中，所述三桥臂电路包括整流桥臂、公共桥臂以及逆变桥臂；所述整流桥臂具有高侧的第一开关模块和低侧的第二开关模块；所述公共桥臂具有高侧的第三开关模块和低侧的第四开关模块的公共桥臂；所述逆变桥臂具有高侧的第五开关模块和低侧的第六开关模块。

15、根据本发明的不间断电源，其中，所述反向控制逻辑包括：

16、控制所述第一开关模块中的可控开关和所述第二开关模块中的可控开关关断；

17、同时，分别向所述第三开关模块中的可控开关的控制端和所述第四开关模块中的可控开关的控制端发送具有第一频率的第一脉冲宽度调制信号和第二脉冲宽度调制信号，其中，所述第一脉冲宽度调制信号和所述第二脉冲宽度调制信号互补并且所述第一频率大于所述交流电源的频率；以及

18、在所述第二交流电压大于零时，控制所述第五开关模块中的可控开关导通并控制所述第六开关模块中的可控开关关断；在所述第二交流电压小于零时，控制第五开关模块中的可控开关关断并控制所述第六开关模块中的可控开关导通。

19、根据本发明的不间断电源，其中，所述反向控制逻辑包括：

20、在所述第一交流电压大于零时，向所述第一开关模块中的可控开关的控制端发送具有第二频率的第三脉冲宽度调制信号，并控制所述第二开关模块中的可控开关关断；在所述第一交流电压小于零时，控制所述第一开关模块中的可控开关关断并向所述第二开关模块中的可控开关的控制端输出具有所述第二频率的第四脉冲宽度调制信号，其中所述第二频率大于所述交流电源的频率；

21、同时，分别向所述第三开关模块中的可控开关的控制端和所述第四开关模块中的可控开关的控制端输出所述第三脉冲宽度调制信号和所述第四脉冲宽度调制信号，其中所述第三脉冲宽度调制信号和所述第四脉冲宽度调制信号互补；以及

22、在所述第二交流电压大于零时，控制所述第五开关模块中的可控开关导通并控制所述第六开关模块中的可控开关关断；在所述第二交流电压小于零时，控制所述第五开关模块中的可控开关关断并控制所述第六开关模块中的可控开关导通。

23、根据本发明的不间断电源，其中，所述交流电源为市电，所述第一电压阈值根据所述第一交流电压的有效值确定。

24、根据本发明的不间断电源，其中，所述第一相位阈值在8度至10度之间。根据本技术实施例的另一方面，还提供了一种不间断电源的控制方法，其中，所述不间断电源具有三桥臂电路，所述控制方法包括：

25、比较所述不间断电源的输入端接收的第一交流电压与所述不间断电源的输出端输出的第二交流电压；

26、在所述第一交流电压与所述第二交流电压发生反向时，比较所述第一交流电压与第一电压阈值；其中，所述反向包括所述第一交流电压大于零且所述第二交流电压小于零，或所述第一交流电压小于零且所述第二交流电压大于零；

27、在所述第一交流电压大于所述第一电压阈值时，对所述三桥臂电路执行反向控制逻辑。根据本发明的控制方法，还包括：确定所述第一交流电压与所述第二交流电压发生所述反向的反向开始时刻；

28、判断所述第二交流电压在所述反向开始时刻是否经过过零点，若是，则在所述第一交流电压大于所述第一电压阈值且所述第二交流电压的相位大于第一相位阈值时，对所述三桥臂电路执行所述反向控制逻辑。

29、本发明提供了一种不间断电源及其控制方法，通过引入容忍度判断机制，实现了不间断电源仅在反向事件突破严格设定的阈值条件时，才会启动响应机制进入反向控制，从而有效避免了对轻微或瞬时反向事件的过度反应。这一创新设计大幅减少了不必要的反向控制干预，显著降低了开关损耗和噪声，进而有效延长了设备的使用寿命。并且，还显著增强了不间断电源在复杂电网条件下的适应性和可靠性，使其能够在各种恶劣工况下稳定运行，为电力系统的安全可靠运行提供了有力保障。