不间断电源系统,电压调节器和操作方法技术方案

一种用于从至少一个直流电源或交流电源产生交流电压的不间断电源系统，所述系统包括：被配置用于接收来自交流电源的交流电压的输入端；和通过操作在其输出端由直流电源产生交流电压的逆变器。一种铁磁谐振电路，其包括变压器，所述变压器具有输入绕组，输出绕组和形成谐振电路的一部分的第三绕组，所述谐振电路当输入绕组上的交流电压超过预定幅值时在所述输出绕组中产生饱和。变压器输入控制电路，其和所述输入端相连，并和所述逆变器的输出相连，并且通过操作使所述输入端和所述逆变器的输出中的至少一个和所述输入绕组相连。所述变压器输入控制电路响应所述输入端上的电压、所述输出绕组中的电流、所述输出绕组上的电压和所述输入端上的电流中的至少一个，可变地使所述输入端和所述输入绕组相连。还描述了相关的电压调节器及方法。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电源系统和电源系统的操作方法，具体地说，涉及一种不间断电源(UPS)系统，电压调节器和电压调节方法。不间断电源(UPS)系统被用于多种场合，例如用于对计算机系统、电信交换设备和有线电视传输设备提供可靠的并且能够调节的交流电源。一般的UPS系统包括电池，独立的发电机或其它交流电源，如果交流电网电源失效，所述UPS系统可以投入工作，以便满足预定的电压或其它性能准则，例如在“灯火管制”的条件下。此外，UPS系统通常包括功率调节电路，其被设计用于减少尖峰，频率改变，电压偏移和通常存在于交流输电线中的其它不规则现象。因而，交流电压调节通常是UPS系统的一个关键功能，因而，最普通的UPS系统包括某种类型的交流电压调节电路。UPS电压调节电路通常被设计用于满足UPS操作环境中的特定要求。例如，在用于有线电视的情况下，一般使用UPS为电缆网络分配交流功率。电视信号趋于具有比电缆系统中使用的一般为60Hz的功率信号高得多的频率，交流功率信号一般在同轴电缆本身分配，和电视信号多路传输，例如利用转发器，其通过利用被连接在同轴导体上的谐振槽路接收来自电缆的信号。一个单极安装的UPS系统可以供应包括分布在多个分支和大的地理区域上的多个这种装置的电缆网络。因为一般的有线电视电源系统的大的分散性，当网络的一部分故障时切断由UPS系统供电的整个网络是不方便的。代替切断UPS系统，工作人员一般短路通向网络的可疑故障部分的同轴导体，更换可疑的元件，然后除去短路，看是否所作的更换克服了故障。因为这种操作，并由于可能存在的由故障的树形支路而形成的非特意的短路等原因，一般需要有线电视的UPS系统具有好的短路电流限制特性。其它的环境因素也影响电压调节技术的选择。例如，有线电视和电话系统易于受到闪电和开关感应瞬变过程的影响，它们可以引起能够导致设备破坏的短时间的或长时间的浪涌电压。虽然线路设备一般具有短期的电压尖峰保护装置，例如金属氧化物压敏电阻(MOV)，但是这些装置对于抑制较长期的电压偏移，例如由切断负载引起的多个周期的浪涌电压，并不是非常有效。因而，一般需要用于这种设备的UPS系统还具有良好的浪涌抑制特性。使用过几种不同类型的交流电压调节器来满足UPS的操作要求。许多UPS使用自调节的铁磁谐振变压器调节器，因为它们的简单性、稳定性和所需的操作特性，这种调节器长期来一直在电话系统和类似的系统中使用。铁磁谐振变压器调节器一般具有良好的电压调节特性，在故障条件下的良好的输出电流限制特性，和好的浪涌抑制特性。不过，铁磁谐振变压器调节器的效率一般低于和其相当的线性变压器调节器，并且在存在负载阶跃变化和低频的输入间断时易于受分谐波过调和瞬时扰动的影响。因为具有附加的绕组和需要相当大的谐振电容器，和具有相当的功率处理能力的线性变压器调节器相比，铁磁谐振变压器调节器还趋于具有大的尺寸和重量，因而具有更高的成本。其它常规的UPS使用利用线性变压器代替铁磁谐振变压器的电压调节器，其中依靠附加的电子电路提供所需的调节。和相当的铁磁谐振变压器相比，线性变压器调节器具有较高的效率，并且在受到线路或负载的干扰时，一般具有很小的过调和分谐波瞬时扰动，但是，一般具有比所需的浪涌抑制或电流限制特性差的特性。由上述可见，本专利技术的目的在于，提供一种不间断电源(UPS)系统，其可以提供关于调节、效率、浪涌抑制和短路电流限制所需的组合。本专利技术的另一个目的在于，提供一种电压调节器和电压调节方法，其可以提供关于调节、效率、浪涌抑制和短路电流限制所需的组合。本专利技术的另一个目的在于，提供一种铁磁谐振电压调节器，其具有所需的尺寸和重量特征。按照本专利技术，这些和其它的目的特点和优点由本专利技术的电压调节器、不间断电源和电压调节方法实现了，其中，响应输入端电压和铁磁谐振变压器的输出绕组中的电流中的至少一个，用于接收交流电压例如电网电压的输入端被选择地和铁磁谐振变压器的输入绕组相连。在优选实施例中，例如，通过利用继电器或其它的开关元件改变抽头，把电压调节器的输入端选择地连接到沿着输入绕组的一个位置上，使输入绕组上的每匝电压被控制。通过控制和铁磁谐振变压器相关的铁磁谐振电路的谐振，例如通过在铁磁谐振电路中添加或除去电容，可以实现附加的输出控制。本专利技术是根据这样一个认识提出的，即，通过调节铁磁谐振变压器调节器的输入绕组上的每匝电压，例如使用相对简单的抽头改变技术，可以控制铁磁谐振变压器调节器电路的饱和特性，从而提供改进的性能。因而，铁磁谐振变压器调节器电路可以被这样设计，使得能够利用在其谐振电路中的较小的循环电流操作，同时获得所需的铁磁谐振变压器的特性，例如固有的浪涌抑制和电流限制特性。减少循环电流使得能够减少绕组、电容器和其它元件的尺寸，因而可以提高效率。通过在交流电源和电池供电的逆变器之间转换铁磁谐振变压器的输入绕组，或者通过使交流电源和逆变器分别和铁磁谐振变压器的第一、第二输入绕组相连，可以实现UPS操作。具体地说，按照本专利技术，一种用于从至少一个直流电源或交流电源产生交流电压的不间断电源系统包括被配置用于接收来自交流电源的交流电压的输入端，和通过操作在其输出端产生最好是被调节的交流电压的逆变器。一种铁磁谐振电路包括变压器，其具有输入绕组，输出绕组和形成谐振电路的一部分的第三绕组，所述谐振电路当输入绕组上的交流电压超过预定幅值时在输出绕组中产生饱和。变压器输入控制电路和输入端相连，并和所述逆变器的输出相连，并且通过操作使所述输入端和逆变器的输出中的至少一个和输入绕组相连。所述变压器输入控制电路响应输入端上的电压、输出绕组中的电流、输出绕组上的电压和输入端上的电流中的至少一个，可变地使输入端和输入绕组相连。按照本专利技术的一个方面，所述变压器输入控制电路响应输出绕组中电流的增加、输入端的电压的减少和输出绕组的电压的减少中的至少一个，通过操作增加输入绕组上的每匝电压，并响应输出绕组中电流的减少、输入端的电压的增加和输出绕组的电压的增加中的至少一个，通过操作减少输入绕组上的每匝电压。所述变压器输入控制电路可以响应增加到超过第一预定门限的输出绕组中的电流，通过操作增加输入绕组上的每匝电压，并可以响应降低到到小于第二预定门限的输出绕组中的电流，减少输入绕组上的每匝电压。所述变压器输入控制电路还可以响应增加到超过第一预定门限的输入端的电压，通过操作减少输入绕组上的每匝电压，并可以响应降低到到小于第二预定门限的输入端的电压，增加输入绕组上的每匝电压。所述变压器输入控制电路还可以响应增加到超过第一预定门限的输出绕组上的电压，通过操作减少输入绕组上的每匝电压，并可以响应降低到到小于第二预定门限的输出绕组上的电压，增加输入绕组上的每匝电压。在按照本专利技术的实施例中，变压器输入控制电路响应输入端的电压、输出绕组中的电流、输出绕组上的电压和输入端的电流中的至少一个，通过操作使输入端和沿着输入绕组所选择的一个位置的输入绕组相连。例如，所述输入绕组可以具有多个抽头，使得变压器输入控制电路响应输入端的电压、输出绕组中的电流、输出绕组上的电压和输入端的电流中的至少一个，通过操作使输入端和在多个抽头中选择的一个抽头相连。在按照本专利技术的另一个实施例中，所述系统还可以包括谐振控制电路，其和第三绕组相连，并通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于从至少一个直流电源或交流电源产生交流电压的不间断电源系统，所述系统包括：被配置用于接收来自交流电源的交流电压的输入端；通过操作在其输出端产生交流电压的逆变器；一种铁磁谐振电路，其包括变压器，所述变压器具有输入绕组，输出绕 组和形成谐振电路的一部分的第三绕组，所述谐振电路当输入绕组上的交流电压超过预定幅值时在所述输出绕组中产生饱和；以及变压器输入控制电路，其和所述输入端相连，并和所述逆变器的输出相连，并且通过操作使所述输入端和所述逆变器的输出中的至少一个和 所述输入绕组相连，所述变压器输入控制电路响应所述输入端上的电压、所述输出绕组中的电流、所述输出绕组上的电压和所述输入端上的电流中的至少一个，可变地使所述输入端和所述输入绕组相连。

【技术特征摘要】
US 1998-10-2 09/165,8591．一种用于从至少一个直流电源或交流电源产生交流电压的不间断电源系统，所述系统包括被配置用于接收来自交流电源的交流电压的输入端；通过操作在其输出端产生交流电压的逆变器；一种铁磁谐振电路，其包括变压器，所述变压器具有输入绕组，输出绕组和形成谐振电路的一部分的第三绕组，所述谐振电路当输入绕组上的交流电压超过预定幅值时在所述输出绕组中产生饱和；以及变压器输入控制电路，其和所述输入端相连，并和所述逆变器的输出相连，并且通过操作使所述输入端和所述逆变器的输出中的至少一个和所述输入绕组相连，所述变压器输入控制电路响应所述输入端上的电压、所述输出绕组中的电流、所述输出绕组上的电压和所述输入端上的电流中的至少一个，可变地使所述输入端和所述输入绕组相连。2．如权利要求1所述的系统，其中所述变压器输入控制电路响应所述输出绕组中电流的增加、所述输入端的电压的减少和所述输出绕组的电压的减少中的至少一个，通过操作增加所述输入绕组上的每匝电压，并响应所述输出绕组中电流的减少、所述输入端的电压的增加和所述输出绕组的电压的增加中的至少一个，通过操作减少所述输入绕组上的每匝电压。3．如权利要求2所述的系统，所述变压器输入控制电路响应增加到超过第一预定门限的所述输出绕组中的电流，通过操作增加所述输入绕组上的每匝电压，并响应降低到到小于第二预定门限的所述输出绕组中的电流，减少输入绕组上的每匝电压。4．如权利要求2所述的系统，其中所述变压器输入控制电路响应增加到超过第一预定门限的所述输入端的电压，通过操作减少所述输入绕组上的每匝电压，并响应降低到到小于第二预定门限的所述输入端的电压，增加输入绕组上的每匝电压。5．如权利要求2所述的系统，其中所述变压器输入控制电路响应增加到超过第一预定门限的所述输出绕组上的电压，通过操作减少所述输入绕组上的每匝电压，并响应降低到到小于第二预定门限的所述输出绕组上的电压，增加所述输入绕组上的每匝电压。6．如权利要求1所述的系统，其中所述变压器输入控制电路响应所述输入端的电压、所述输出绕组中的电流、所述输出绕组上的电压和所述输入端的电流中的至少一个，通过操作使所述输入端和沿着所述输入绕组选择的一个位置上的所述输入绕组相连。7．如权利要求6所述的系统，其中所述输入绕组具有多个抽头；以及其中所述变压器输入控制电路响应所述输入端的电压、所述输出绕组中的电流、所述输出绕组上的电压和所述输入端的电流中的至少一个，通过操作使所述输入端和在多个抽头中选择的一个抽头相连。8．如权利要求7所述的系统，其中所述变压器输入控制电路包括一个开关，所述开关通过操作使所述输入端和在所述多个抽头中选择的一个抽头相连。9．如权利要求1所述的系统，还包括谐振控制电路，所述谐振控制电路和所述第三绕组相连，并通过操作控制所述谐振电路的谐振，借以控制所述输出绕组的饱和特性。10．如权利要求9所述的系统，其中所述谐振控制电路包括用于增加和减少所述谐振电路的电容的装置。11．如权利要求1所述的系统，其中所述变压器输入控制电路响应所述输入端的电压、所述输出绕组中的电流、所述输出绕组上的电压和所述输入端的电流中的至少一个，通过操作控制所述输入绕组上的每匝电压，从而使浪涌抑制特性、短路电流、效率、线路调节和负载调节中的至少一个最佳。12．如权利要求7所述的系统，其中所述变压器输入控制电路和所述谐振控制电路响应所述输入端的电压、所述输出绕组中的电流、所述输出绕组上的电压和所述输入端的电流中的至少一个，通过操作分别控制所述输入绕组上的每匝电压和所述谐振电路的谐振，从而使浪涌抑制特性、短路电流、效率、线路调节和负载调节中的至少一个最佳。13．如权利要求1所述的系统，其中所述变压器输入控制电路通过操作使在所述输入端连接的交流电源或所述逆变器输出中选择的一个和所述输入绕组相连。14．如权利要求1所述的系统，其中所述输入绕组包括第一输入绕组和第二输入绕组；其中所述变压器输入控制电路响应所述输入端的电压和所述输出绕组中的电流的至少一个，通过操作可变地连接所述输入端和所述第一输入绕组；以及其中所述逆变器输出和所述第二输入绕组相连。15．如权利要求14所述的系统，其中所述逆变器通过操作在所述逆变器的输出端产生一个被维持在一个预定电压范围内的被调节的交流电压。16．如权利要求1所述的系统，其中结合有和所述逆变器连接的直流电源。17．一种电压调节器，包括被配置用于接收输入的交流电压的输入端；铁磁谐振变压器电路，其包括变压器，所述变压器具有输入绕组，输出绕组和形成谐振电路的一部分的第三绕组，所述谐振电路当输入绕组上的交流电压超过预定幅值时在输出绕组中产生饱和；以及变压器输入控制电路，其和所述输入端相连，并响应所述电压调节器的操作参数，通过操作可变地使所述输入端和所述输入绕组相连。18．如权利要求17所述的电压调节器，其中所述变压器输入控制电路响应所述输入端的电压、所述输出绕组中的电流、所述输出绕组的电压、和所述输入端的电流中的至少一个，通过操作可变地使所述输入端和所述输入绕组相连。19．如权利要求18所述的电压调节器，其中所述变压器输入控制电路响应所述输出绕组中电流的增加、所述输入端的电压的减少和所述输出绕组的电压的减少中的至...

【专利技术属性】
技术研发人员：小GW奥顿，JK伊尔勒，
申请(专利权)人：帕尔威电力器具公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]