Система и способ контроля подачи электроэнергии

Система и способ контроля подачи электроэнергии

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

По меньшей мере один вариант осуществления изобретения относится в целом к контролю входной схемы системы бесперебойной подачи электроэнергии.

Уровень техники

Выпрямители и другие нелинейные нагрузки искажают ток, получаемый от источника, что снижает коэффициент мощности различных систем распределения электроэнергии и снижает их эффективность. Реактивные элементы в этих системах могут, кроме того, создавать гармонический шум при переключении между включенным и выключенным состояниями и на некоторых рабочих частотах. Выпрямители, которые работают неэффективно, потребляют большое количество электроэнергии от источника, увеличивают издержки на электроснабжение и могут становиться слышимыми в условиях больших нагрузок, что снижает их рентабельность.

Раскрытие изобретения

По меньшей мере один аспект направлен на систему бесперебойной подачи электроэнергии, которая включает входную схему, имеющую первый транзистор, второй транзистор и индуктор. Система бесперебойной подачи электроэнергии также включает контроллер, имеющий процессор цифровых сигналов и программируемую пользователем вентильную матрицу. Контроллер присоединен к входной схеме для обнаружения тока в индукторе и предоставления величины обнаруженного тока в индукторе процессору цифровых сигналов. Контроллер может прикладывать управляющий сигнал широтно-импульсной модуляции к одному из первого транзистора и второго транзистора для регулировки частоты переключений одного из первого транзистора и второго транзистора.

По меньшей мере один аспект направлен на способ управления системой бесперебойной подачи электроэнергии, включающей входную схему и контроллер, при этом входная схема имеет первый транзистор, второй транзистор и индуктор, а контроллер имеет процессор цифровых сигналов и программируемую пользователем вентильную матрицу. Обнаруживают ток в индукторе входной схемы и предоставляют его величину процессору цифровых сигналов, который может генерировать величину отклонения тока на основании, в частности, величины обнаруженного тока в индукторе. Согласно способу, величина отклонения тока может предоставляться программируемой пользователем вентильной матрице, которая может генерировать управляющий сигнал широтно-импульсной модуляции на основании, в частности, величины отклонения тока. Согласно способу, управляющий сигнал широтно-импульсной модуляции может прикладываться к одному из первого транзистора и второго транзистора для управления частотой переключений одного из первого транзистора и второго транзистора.

По меньшей мере один аспект направлен на систему бесперебойной подачи электроэнергии, имеющей входную схему. Входная схема включает первый транзистор, второй транзистор и индуктор. Контроллер, имеющий процессор цифровых сигналов и программируемую пользователем вентильную матрицу, присоединен к входной схеме для обнаружения тока в индукторе и предоставления величины обнаруженного тока в индукторе процессору цифровых сигналов. Система бесперебойной подачи электроэнергии также включает средства для приложения управляющего сигнала широтно-импульсной модуляции к одному из первого транзистора и второго транзистора для регулировки частоты переключений одного из первого транзистора и второго транзистора.

По меньшей мере один аспект направлен на систему для распределения электроэнергии на нагрузку. Эта система включает входную схему с первым транзистором, вторым транзистором и индуктором. Система также включает контроллер, имеющий процессор цифровых сигналов и программируемую пользователем вентильную матрицу, присоединенный к входной схеме для обнаружения тока в индукторе и предоставления величины обнаруженного тока в индукторе процессору цифровых сигналов. Контроллер может прикладывать управляющий сигнал широтно-импульсной модуляции к одному из первого транзистора и второго транзистора для регулировки частоты переключений одного из первого транзистора и второго транзистора, и контроллер может прикладывать выходное напряжение к нагрузке.

В некоторых вариантах осуществления процессор цифровых сигналов может генерировать величину отклонения тока на основании, в частности, величины обнаруженного тока в индукторе и может предоставлять величину отклонения тока программируемой пользователем вентильной матрице. Программируемая пользователем вентильная матрица может генерировать управляющий сигнал широтно-импульсной модуляции на основании, в частности, величины отклонения тока.

В по меньшей мере одном варианте осуществления первый транзистор может формировать часть схемы первого вольтодобавочного преобразователя, а второй транзистор формирует часть схемы второго вольтодобавочного преобразователя. Входная схема может включать трехфазный выпрямитель, а контроллер может прикладывать управляющий сигнал широтно-импульсной модуляции к первому транзистору для переключения режима работы схемы первого вольтодобавочного преобразователя между условно прерывистым режимом работы с переменной частотой и непрерывным режимом работы с постоянной частотой. Контроллер может прикладывать второй управляющий сигнал широтно-импульсной модуляции ко второму транзистору для переключения режима работы схемы второго вольтодобавочного преобразователя между условно прерывистым режимом работы с переменной частотой и непрерывным режимом работы с постоянной частотой.

В некоторых вариантах осуществления схема первого вольтодобавочного преобразователя может работать в условно прерывистом режиме работы с переменной частотой, а схема второго вольтодобавочного преобразователя в это же самое время работает в непрерывном режиме работы с постоянной частотой. В различных вариантах осуществления контроллер может прикладывать управляющий сигнал широтно-импульсной модуляции к одному из первого транзистора и второго транзистора для переключения рабочего режима одной из схемы первого вольтодобавочного преобразователя и схемы второго вольтодобавочного преобразователя между условно прерывистым режимом работы с переменной частотой и непрерывным режимом работы с постоянной частотой. В некоторых вариантах осуществления по меньшей мере один из первого транзистора и второго транзистора может переключаться во включенное состояние, когда величина обнаруженного тока в индукторе падает, по существу, до нуля.

В некоторых вариантах осуществления трехфазный выпрямитель может быть сконфигурирован для работы во время цикла линии, имеющей напряжение первой фазы, напряжение второй фазы и напряжение третьей фазы, а контроллер может переключать рабочий режим одной из схемы первого вольтодобавочного преобразователя и схемы второго вольтодобавочного преобразователя во время той части цикла линии, при которой напряжение первой фазы, напряжение второй фазы и напряжение третьей фазы дают в сумме ноль. Процессор цифровых сигналов может генерировать величину отклонения напряжения и предоставлять величину отклонения напряжения программируемой пользователем вентильной матрице, а программируемая пользователем вентильная матрица может генерировать управляющий сигнал широтно-импульсной модуляции на основании, в частности, величины отклонения напряжения. По меньшей мере в одном варианте осуществления входная схема может включать трехфазный выпрямитель, имеющий первый индуктор, второй индуктор и третий индуктор, а обнаруживаемый ток в индукторе может включать ток от по меньшей мере двух из первого, второго и третьего индуктора.

Другие аспекты, варианты осуществления и преимущества будут раскрыты в нижеследующем подробном описании, которое приводится со ссылками на прилагаемые чертежи, где с помощью примеров иллюстрируются принципы изобретения. Необходимо понимать, что вышеизложенная информация и нижеследующее подробное описание включают пояснительные примеры различных аспектов и вариантов осуществления и имеют целью предоставить обзор или основу для уяснения сущности и объема заявляемых аспектов и вариантов осуществления. Чертежи вместе с нижеследующей частью настоящего документа служат для объяснения конструкции и работы описываемых и заявляемых аспектов и вариантов осуществления.

Краткое описание чертежей

Прилагаемые чертежи могут быть выполнены без соблюдения масштаба. На разных фигурах одни и те же или подобные компоненты обозначены одинаковыми позициями. Некоторые компоненты обозначены лишь на некоторых, а не на всех чертежах с тем, чтобы не затемнять чертежи. Среди чертежей

Фигура 1 - схема, показывающая систему бесперебойной подачи электроэнергии согласно варианту осуществления изобретения,

Фигура 2 - схема, показывающая входную схему согласно варианту осуществления изобретения,

Фигура 3 - схема, показывающая систему бесперебойной подачи электроэнергии согласно варианту осуществления изобретения,

Фигура 3А - схема, показывающая систему бесперебойной подачи электроэнергии согласно варианту осуществления изобретения,

Фигура 4 - схема, показывающая систему бесперебойной подачи электроэнергии, которая включает трехфазный выпрямитель, согласно варианту осуществления изобретения,

Фигура 4А - схема, показывающая систему бесперебойной подачи электроэнергии, которая включает трехфазный выпрямитель, согласно варианту осуществления изобретения,

Фигура 4В - схема, показывающая систему бесперебойной подачи электроэнергии, которая включает трехфазный выпрямитель, согласно варианту осуществления изобретения,

Фигура 4С - схема, показывающая систему бесперебойной подачи электроэнергии, которая включает трехфазный выпрямитель, согласно варианту осуществления изобретения,

Фигура 4D - схема, показывающая систему бесперебойной подачи электроэнергии, которая включает трехфазный выпрямитель согласно варианту осуществления изобретения,

Фигура 5 - график, показывающий цикл трехфазной линии согласно варианту осуществления изобретения,

Фигура 6 - схема, показывающая контроллер согласно варианту осуществления изобретения,

Фигура 7 - график, показывающий ток в индукторе во входной схеме, работающей в условно прерывистом режиме во время цикла линии, согласно варианту осуществления изобретения,

Фигура 8 - график, показывающий ток в индукторе во входной схеме, работающей в условно прерывистом режиме во время цикла линии, согласно варианту осуществления изобретения,

Фигура 9 - график, показывающий работу входной схемы в условно прерывистом режиме согласно варианту осуществления изобретения,

Фигура 10 - график, показывающий частоту переключений входной схемы во время цикла линии согласно варианту осуществления изобретения,

Фигура 11 - график, показывающий частоту переключений входной схемы во время цикла линии согласно варианту осуществления изобретения,

Фигура 12 - график, показывающий частоту переключений входной схемы во время цикла линии согласно варианту осуществления изобретения, и

Фигура 13 - блок-схема, показывающая способ управления системой бесперебойной подачи электроэнергии согласно варианту осуществления изобретения.

Осуществление изобретения

Системы и способы, описываемые в настоящем документе, не ограничены конкретными конструкциями и расположением компонентов, раскрываемыми в описании и изображенными на чертежах. Возможны другие варианты осуществления и различные способы практического воплощения изобретения. Далее, выражения и термины, используемые в настоящем документе, имеют лишь описательное, но не ограничительное назначение. Выражения «включающий», «содержащий», «имеющий» и их синонимы означают наличие перечисляемых компонентов и возможность наличия других компонентов.

Различные аспекты и варианты осуществления направлены на контроль рабочей частоты, коррекцию коэффициента мощности и уменьшение суммарного гармонического искажения систем, на системы бесперебойной подачи электроэнергии и на способы распределения электроэнергии на нагрузку. Как будет более подробно сказано ниже, например, система может включать входную схему, которая имеет транзистор и индуктор. Система может также включать контроллер. Датчик тока может быть сконфигурирован для обнаружения тока в индукторе и предоставления величины обнаруженного тока в индукторе контроллеру для генерации величины отклонения тока на основании, в частности, обнаруженного тока в индукторе и для генерации управляющего сигнала широтно-импульсной модуляции на основании, в частности, величины отклонения тока. Контроллер может прикладывать управляющий сигнал широтно-импульсной модуляции к транзистору для регулировки частоты переключений транзистора с целью обеспечения желаемых рабочих частот схемы, коррекции коэффициента мощности и уменьшения суммарного гармонического искажения.

Фигура 1 - схема системы 100 бесперебойной подачи электроэнергии (СБПЭ) согласно варианту осуществления. В одном варианте осуществления СБПЭ 100 подает электроэнергию по меньшей мере на одну нагрузку 105. Далее, СБПЭ 100 может включать по меньшей мере одну входную схему 110, такую как выпрямитель (например, со схемой промежуточного вольтодобавочного преобразователя, которая в настоящем документе может также быть названа схемой положительного преобразователя и отрицательного преобразователя, схемой вольтодобавочного преобразователя или просто вольтодобавочным преобразователем), по меньшей мере один инвертор 115, по меньшей мере одну батарею 120 и по меньшей мере один контроллер 125. В одном варианте осуществления СБПЭ 100 включает входные линии 130 и 135, присоединенные к токопроводящему и нейтральному проводам входного источника переменного тока. СБПЭ 100 может также включать выходные линии 140 и 145, служащие токопроводящим и нейтральным проводами для нагрузки 105.

В режиме питания СБПЭ 100 от электрической линии в одном варианте осуществления под контролем контроллера 125 входная схема 110 принимает входное напряжение переменного тока от входных линий 130 и 135 и выдает на выходные линии 150 и 155 положительное и отрицательное (относительно общей линии 160) напряжения постоянного тока. В режиме питания СБПЭ 100 от батареи, например, при прекращении подачи переменного тока из электрической линии, входная схема 110 может генерировать напряжение постоянного тока, питаясь от батареи 120. В этом примере общая линия 160 может быть присоединена к входной нейтральной линии 135 и выходной нейтральной линии 145 для обеспечения непрерывной нейтральной линии, проходящей через СБПЭ 100. Инвертор 115 принимает напряжения постоянного тока от входной схемы 110 и подает выходное напряжение переменного тока на линии 140 и 145.

Фигура 2 - схема, показывающая входную схему 110 согласно варианту осуществления изобретения. В этом варианте осуществления входная схема 110 включает входные диоды 205 и 210, входные конденсаторы 215 и 220, реле 225 и 230, индукторы 235 и 240, вольтодобавочные транзисторы 245 и 250, диод 255, выходные диоды 260 и 265, выходные конденсаторы 270, 275.

Как изображено на фигуре 2, входная схема 110 находится в режиме питания от электрической линии, при этом реле 225, 230 находятся в положении для соединения входных линий 130 и 135 переменного тока с индукторами 235, 240, так что положительное и отрицательное выпрямленные напряжения обеспечиваются на индукторах 235 и 240 соответственно. В одном варианте осуществления индуктор 235 работает совместно с транзистором 245 и выходным диодом 260 в качестве положительного вольтодобавочного преобразователя под контролем контроллера, такого как контроллер 125 (не изображен на фигуре 2), использующего широтно-импульсную модуляцию, для создания положительного напряжения постоянного тока на выходном конденсаторе 270. В этом примере транзистор 245 работает в качестве положительного вольтодобавочного транзистора. Аналогично, в одном варианте осуществления индуктор 240 работает совместно с транзистором 250 и выходным диодом 265 в качестве отрицательного вольтодобавочного преобразователя под контролем контроллера, такого как контроллер 125, использующего широтно-импульсную модуляцию, для создания отрицательного напряжения постоянного тока на выходном конденсаторе 275. В этом примере транзистор 250 работает в качестве отрицательного вольтодобавочного транзистора.

В одном варианте осуществления входная схема 110 может также включать транзистор 280, который образует часть промежуточного вольтодобавочного преобразователя при режиме питания от батареи. Например, в режиме питания от батареи контроллер 125 может приказать реле 225 и 230 переключиться с положений, изображенных на фигуре 2, в положения, при которых батарея 120 соединена с индукторами 235 и 240. Продолжая рассмотрение этого примера, положительная вольтодобавочная схема, которая включает индуктор 235, транзистор 245 и выходной диод 260, может генерировать положительное напряжение постоянного тока на конденсаторе 270, как описано выше применительно к режиму питания от электрической линии. В одном варианте осуществления для генерации отрицательного напряжения на выходном конденсаторе 275 в режиме питания от батареи транзисторы 245 и 250 работают в качестве промежуточной вольтодобавочной схемы с транзистором 280, циклично включаясь и выключаясь. Например, во время каждого цикла транзистор 250 может включаться на некоторый период времени (например, на 0,5 микросекунды) раньше транзистора 280, а транзистор 280 может оставаться включенным в течение некоторого периода времени (например, 0,5 микросекунды) после выключения транзистора 250, благодаря чему снижаются потери на переключение транзистора 280.

Как изображено на фигуре 2, транзистор 280 подключен между диодом 255 и вольтодобавочным транзистором 250. В этом изображенном варианте осуществления транзистор 280 может включать биполярный транзистор с изолированным затвором (БТИЗ) или МОП-транзистор малой мощности, предназначенный для его использования в режиме питания от батареи для создания отрицательного напряжения на конденсаторе 275, причем в этом примере напряжение на транзисторе 280 во время нормальной работы входной схемы 110 в режиме питания от батареи не превышает значение, по существу равное напряжению батареи. Необходимо понимать, что возможны и другие конфигурации. Например, транзистор 280 может быть подключен между индуктором 240 и выходным диодом 265.

В различных вариантах осуществления конфигурация входной схемы 110 отличается от той, что показана на фигуре 2. Например, как изображено на фигуре 2, входная схема 110 включает входные диоды 205 и 210 и входные конденсаторы 215 и 220. В одном варианте осуществления использование входных конденсаторов 215 и 220 не требуется. В некоторых вариантах осуществления, например, предназначенных для входного напряжения постоянного тока, использование входных диодов 205 и 210 не требуется. Далее, в различных вариантах осуществления реле 225 и 230 могут включать транзисторы и диоды, а СБПЭ 100 может получать электроэнергию как от электрической линии, так и от батареи, по существу, в одно и то же время. В некоторых вариантах осуществления источники электроэнергии могут представлять собой однофазные или многофазные источники различных напряжений.

В некоторых вариантах осуществления, как описано ниже, контроллер, такой как контроллер 125, контролирует работу входной схемы 110 для обеспечения коррекции коэффициента мощности на входе СБПЭ 100 таким образом, что входной ток и входное напряжение СБПЭ 100 находятся, по существу, в фазе. Контроллер 125 может также контролировать режим работы входной схемы 110, например, путем выборочного переключения между непрерывным и прерывистым режимами работы, для контроля рабочей частоты входной схемы 110.

Фигура 3 - схема, показывающая систему 100 бесперебойной подачи электроэнергии (СБПЭ 100) согласно изобретению. В одном варианте осуществления СБПЭ 100 включает по меньшей мере один контроллер 125. Например, контроллер 125 может включать по меньшей мере один процессор или другое логическое устройство. В некоторых вариантах осуществления контроллер 125 включает процессор 303 цифровых сигналов (ПЦС) и программируемую пользователем вентильную матрицу 305 (ППВМ). Контроллер 125 может также включать по меньшей мере одну специализированную интегральную схему (СИС) или другое аппаратное обеспечение, программное обеспечение, аппаратно реализованное программное обеспечение или их сочетания. В различных вариантах осуществления один или более контроллер 125 может быть частью СБПЭ 100 или быть внешним по отношению к СБПЭ 100, но оперативно соединенным с нею.

В одном варианте осуществления контроллер 125 включает по меньшей мере один генератор 307 управляющего сигнала. Генератор 307 управляющего сигнала может быть частью контроллера 125 или отдельным устройством, которая или которое выдает управляющий сигнал в ответ, по меньшей мере, в частности, на инструкции от контроллера 125. В одном варианте осуществления генератор 307 управляющего сигнала включает ПЦС 303 и ППВМ 305. Генератор 307 управляющего сигнала может генерировать, формировать или иным образом выдавать управляющий сигнал, такой как управляющий сигнал широтно-импульсной модуляции (управляющий сигнал ШИМ). В одном варианте осуществления генератор 307 управляющего сигнала, например, в сочетании с контроллером 125, может регулировать продолжительность включения управляющего сигнала ШИМ для переключения режимов работы входной схемы 110 между непрерывным, прерывистым и условно прерывистым режимами работы.

Как изображено на фигуре 3, датчик 310 тока может замерять или иным способом определять ток в индукторе 235, а датчик 315 тока может замерять или иным способом определять ток в индукторе 240. В одном варианте осуществления величины тока в индукторах, определенные датчиками 310 и 315 тока, предоставляются контроллеру 125. На основании, по меньшей мере, в частности, одной или более измеренной величины тока в индукторе контроллер 125 может переключать рабочий режим одного или обоих из транзисторов 245 и 250. В одном варианте осуществления, если датчик 310 тока показывает, что ток в индукторе 235 равен нулю, вентиль 325 может включить первый переключатель 320, который содержит транзистор 245. Например, транзистор 245 может включаться, когда определено, что ток в индукторе 235 равен нулю, и когда транзистор 245 был выключен в течение периода времени, который больше, чем предварительно определенный период времени, в результате чего ограничивается максимальная рабочая частота входной схемы 110.

Аналогично, в одном варианте осуществления, если датчик 315 тока показывает, что ток в индукторе 240 равен нулю, вентиль 335 может включить второй переключатель 330, который содержит транзистор 250. Например, транзистор 250 может включаться, когда определено, что ток в индукторе 240 равен нулю, и когда транзистор 250 был выключен в течение периода времени, который больше, чем предварительно определенный период времени, что тоже ограничивает максимальную рабочую частоту входной схемы 110. В различных вариантах осуществления вентили 325 и 335 могут включать и выключать соответствующие транзисторы 245 и 250 независимо друг от друга.

Фигура 3А - схема, показывающая систему 100 бесперебойной подачи электроэнергии (СБПЭ 100) согласно изобретению. Фигура 3А иллюстрирует вариант осуществления, содержащий однофазный выпрямитель с источником 340 входного напряжения переменного тока, выполненный с возможностью аварийного питания от батареи, для чего имеются линия, присоединенная к положительному полюсу 345 батареи, и линия, присоединенная к отрицательному полюсу 350 батареи. Как изображено на фигуре 3А, переключатель, такой как полупроводниковый управляемый вентиль 355, может электрически соединять положительный полюс 345 батареи с индуктором 235, а переключатель, такой как полупроводниковый управляемый вентиль 360, может электрически соединять отрицательный полюс 350 батареи с индуктором 240. Как изображено на фигуре 3А, генератор 307 управляющего сигнала контроллера 125 может генерировать управляющий сигнал широтно-импульсной модуляции для управления переключением первого переключателя 320 и второго переключателя 330, как описано со ссылкой на фигуру 3.

Фигура 4 - схема, показывающая трехфазный выпрямитель 400 согласно варианту осуществления изобретения. В одном варианте осуществления трехфазный выпрямитель 400 используется с системой бесперебойной подачи электроэнергии, такой как СБПЭ 100, или является частью этой системы. В одном варианте осуществления трехфазный выпрямитель 400 представляет собой входную схему, которая включает линии входа напряжения - Фаза А, Фаза В и Фаза С - соответственно, соединенные с первым индуктором 405, вторым индуктором 410 и третьим индуктором 415. Каждая фазовая линия может включать по меньшей мере один выпрямляющий диод 420 для работы положительного вольтодобавочного преобразователя и по меньшей мере один выпрямляющий диод 425 для работы отрицательного вольтодобавочного преобразователя. Трехфазный выпрямитель 400 может также включать выходные диоды 430 и 435 и выходные конденсаторы 440 и 445. В отношении фигуры 4 необходимо отметить, что первый переключатель 320, выходной диод 430 и любой из первого индуктора 405, второго индуктора 410 и третьего индуктора 415 могут образовывать часть положительного вольтодобавочного преобразователя, и что второй переключатель 330, выходной диод 435 и любой из первого индуктора 405, второго индуктора 410 и третьего индуктора 415 могут образовывать часть отрицательного вольтодобавочного преобразователя.

Продолжая рассмотрение фигуры 4, выпрямитель 400, когда он сконфигурирован как трехфазный выпрямитель с заземленной нейтралью, в одном варианте осуществления работает в условно прерывистом режиме работы. Например, время включенного состояния (T_ON) первого переключателя 320 и второго переключателя 330 может представлять собой фиксированный период времени для данных нагрузки и напряжения во входной линии. В этом примере контроллер 125 посредством широтно-импульсной модуляции может контролировать продолжительность выключенного состояния первого переключателя 320 и второго переключателя 330 на основании, например, суммарного исходного тока, т.е. тока в индукторах, определяемого по меньшей мере одним из датчика 310 тока и датчика 315 тока. В одном варианте осуществления первый переключатель 320 и второй переключатель 330 остаются выключенными до тех пор, пока исходный ток не станет равен нулю. Продолжительность выключенного состояния может изменяться во время цикла линии, в результате чего изменяется частота переключений, с которыми первый переключатель 320 и второй переключатель 330 включаются и выключаются во время всего цикла линии. Например, время включенного состояния (T_ON) первого переключателя 320 и второго переключателя 330 может быть одинаковым или по существу одинаковым, при этом частоты работы тоже могут быть одинаковыми или по существу одинаковыми в данный момент времени. Продолжая рассмотрение этого примера, токи в индукторах, определяемые датчиком 310 тока и датчиком 315 тока, могут падать до нуля в разные моменты времени. В этом случае первый переключатель 320 и второй переключатель 330 могут включаться в разные моменты времени (например, когда ток в индукторе становится нулевым), в то время как частоты их работы могут быть одинаковыми или по существу одинаковыми в данный момент времени.

В одном варианте осуществления, использующем условно прерывистый режим, описанный выше, элементы выпрямителя 400 (например, те, что работают в качестве положительного или отрицательного вольтодобавочного преобразователя) могут работать на низкой частоте, когда напряжение во входной линии на Фазе А, Фазе В и Фазе С выше определенного значения, например 240 В (переменный ток). Например, положительные или отрицательные вольтодобавочные преобразователи, которые являются частью входной схемы (например, выпрямителя 400), могут работать на частотах менее 20 кГц при высоком входном напряжении или высоких нагрузках, в результате становясь слышимыми, поскольку в этом примере пиковое напряжение во входной линии может приближаться к выходному напряжению вольтодобавочных преобразователей. Далее, при низких нагрузках рабочая частота входной схемы может возрастать до высокого уровня, который может быть неэффективным или неподдерживаемым.

В одном варианте осуществления для контроля рабочей частоты выпрямителя выпрямитель 400 включает по меньшей мере один положительный вольтодобавочный преобразователь (например, включающий первый переключатель 320, выходной диод 430 и по меньшей мере один из первого индуктора 405, второго индуктора 410 и третьего индуктора 415) и по меньшей мере один отрицательный вольтодобавочный преобразователь (например, включающий второй переключатель 330, выходной диод 435 и по меньшей мере один из первого индуктора 405, второго индуктора 410 и третьего индуктора 415), которые могут работать в режиме постоянной частоты в период от 60-го градуса до 120-го градуса цикла переменного тока, что ограничивает пиковый рабочий ток. В этом примере контроллер 125 может приказывать выпрямителю 400 работать в непрерывном или условно прерывистом режимах работы путем управления первым переключателем 320 и вторым переключателем 330, тем самым управляя минимальной и максимальной рабочей частотой выпрямителя 400.

В одном варианте осуществления выпрямитель 400 работает в режиме питания от батареи. Например, выпрямитель 400 может иметь двойную шину соединения с батарей, имеющую положительный полюс 450 батареи и отрицательный полюс 455 батареи. Продолжая рассмотрение этого примера, в режиме питания от батареи переключатель может электрически соединять положительный полюс 450 батареи с любым из первого индуктора 405 (как изображено на фигуре 4), второго индуктора 410 и третьего индуктора 415. Переключатель может также электрически соединять отрицательный полюс 455 батареи с любым из первого индуктора (405), второго индуктора 410 (как изображено на фигуре 4) и третьего индуктора 415.

Ссылаясь на фигуры 1-4, в одном варианте осуществления система 100 бесперебойной подачи электроэнергии включает выпрямитель 400, транзистор 245, транзистор 250, первый индуктор 405, второй индуктор 410 и третий индуктор 415. Во время работы выпрямитель 400 может быть оперативно соединен с контроллером 125, который может включать ПЦС 303 и ППВМ 305. Продолжая рассмотрение этого варианта осуществления, по меньшей мере один из датчиков 310 и 315 тока может обнаруживать ток по меньшей мере от одного из индукторов 405, 410 и 415 и может предоставлять величину обнаруженного тока в индукторах, например, ПЦС 303. В этом примере ПЦС 303 может генерировать величину отклонения тока на основании, в частности, величины обнаруженного тока в индукторах. Величина отклонения тока может предоставляться ППВМ 305. ППВМ 305 может генерировать управляющий сигнал широтно-импульсной модуляции на основании, в частности, величины отклонения тока, и контроллер 125 может прикладывать управляющий сигнал широтно-импульсной модуляции по меньшей мере к одному из транзисторов 245 и 250 для его обратимого и выборочного переключения между включенным и выключенным рабочими состояниями. При этом контроллер 125 может контролировать продолжительность включенного состояния и продолжительность выключенного состояния транзисторов 245 и 250 и их режим работы. Например, контроллер 125 может прикладывать управляющий сигнал широтно-импульсной модуляции для перевода по меньшей мере одного из транзисторов 245 и 250 в два режима работы, например, непрерывный и условно прерывистый, во время цикла линии.

Фигура 4А - схема, показывающая еще одну конфигурацию трехфазного выпрямителя 400 согласно варианту осуществления. Как изображено на фигуре 4А, три фазы - А, В и С - присоединены к выпрямителю 400, содержащему вольтодобавочный преобразователь, в состав которого входят, например, индуктор 460 и первый переключатель 320, и вольтодобавочный преобразователь, в состав которого входят, например, индуктор 465 и второй переключатель 330. Как изображено на фигуре 4А, контроллер 125 управляет работой первого переключателя 320 и второго переключателя 330 для регулировки формы выходного тока в период от 60-го до 120-го градусов цикла переменного тока, когда фазы А, В и С являются независимыми. В одном варианте осуществления выпрямитель 400, схема которого изображена на фигуре 4А, работает с усредненными уровнями суммарного гармонического искажения, составляющими 30% или меньше. Далее, применительно к фигуре 4А, во время режима питания от батареи переключатель, такой как полупроводниковый управляемый переключатель 470, может электрически соединять положительный полюс 450 батареи с индуктором 460, а переключатель, такой как полупроводниковый управляемый переключатель 475, может электрически соединять отрицательный полюс 455 батареи с индуктором 465.

Фигура 4В - схема, показывающая трехфазный частично разделенный выпрямитель 400, выполненный с возможностью перехода в режим питания от батареи, согласно варианту осуществления. Как видно на фигуре 4В, в режиме питания от батареи переключатель, такой как полупроводниковый управляемый вентиль, кремниевый управляемый вентиль или другой переключатель, может электрически соединять положительный полюс 450 батареи с первым индуктором 405 (как показано), вторым индуктором 410 или третьим индуктором 415 (в других конфигурациях). Переключатель может также электрически соединять отрицательный полюс 455 батареи со вторым индуктором 410 (как показано), первым индуктором 405 или третьим индуктором 415 (в других конфигурациях). В режиме питания от батареи комплект 480 батарей, который включает одну или более батарею, может подавать электроэнергию на выпрямитель 400.

Продолжая рассмотрение фигур 1 и 4В, в одном варианте осуществления, когда выпрямитель работает в режиме питания от батареи, порядок переключений первого переключателя 320 и второго переключателя 330 синхронизирован с нагрузкой (например, нагрузкой 105, показанной на фигуре 1, т.е. нагрузкой инвертора). Например, когда инвертор 105 производит положительную половину синусоиды, переключатель, работающий в качестве отрицательного вольтодобавочного переключателя (например, второй переключатель 330), может удерживаться во включенном положении, а переключатель, работающий в качестве положительного вольтодобавочного переключателя (например, первый переключатель 320), подвергается широтно-импульсной модуляции контроллером 125. Когда инвертор 105 производит отрицательную половину синусоиды, переключатель, работающий в качестве положительного вольтодобавочного переключателя (например, первый переключатель 320), может удерживаться во включенном положении, а переключатель, работающий в качестве отрицательного вольтодобавочного переключателя (например, второй переключатель 330), подвергается широтно-импульсной модуляции контроллером 125. В одном варианте осуществления выпрямитель 400 с конфигурацией, показанной на фигуре 4 В, работает с одним комплектом 480 батарей. В другом варианте осуществления выпрямитель с такой же конфигурацией работает с несколькими устройствами подачи электроэнергии, которые содержат комплекты батарей.

Фигура 4С - схема, показывающая еще один вариант осуществления трехфазного частично разделенного выпрямителя 400, который в режиме питания от батареи питается через шину батареи, содержащую промежуточный вольтодобавочный переключатель 485. Как показано на фигуре 4С, промежуточный вольтодобавочный переключатель 485 соединяет напряжение комплекта 480 батарей с диодом 435. В одном варианте осуществления промежуточный вольтодобавочный переключатель 485 включает переключатель с номинальным напряжением по меньшей мере 900 В. Как изображено на фигуре 4С, диод 435 работает в качестве отрицательного вольтодобавочного диода и в одном варианте осуществления, имеющем конфигурацию, изображенную на фигуре 4С, диод 435 имеет номинальное напряжение по меньшей мере 900 В. Конфигурация выпрямителя 400, изображенная на фигуре 4С, в одном варианте осуществления имеет рабочую частоту 30 кГц или меньше. В различных вариантах осуществления промежуточный вольтодобавочный переключатель 485 и диод 435 могут иметь и другие номинальные напряжения, больше или меньше 900 В, например 800 В или 1000 В, а р