專利名稱：用于不間斷電源控制的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實(shí)施方案一般地涉及不間斷電源電壓和電流控制。更明確地說，至少一 個(gè)實(shí)施方案涉及不間斷電源反相器的預(yù)計(jì)的電壓或預(yù)計(jì)的電流控制。
背景技術(shù)：
不間斷電源(UPS)用來(lái)把可靠的電力提供給許多不同類型的電子設(shè)備。時(shí)常，這 電子的設(shè)備需要來(lái)自UPS的特定的電壓和/或電流輸入。UPS功率輸出的意外變動(dòng)可能損 害用電設(shè)備，導(dǎo)致生產(chǎn)力的損失而且可能需要昂貴的維修或更換用電元件。圖1提供把穩(wěn)定功率和備用功率提供給負(fù)荷140的典型的在線UPS 100的方框 圖。類似于圖1所示者的UPS可從WestKingston，RI.的美國(guó)能量變換公司(APC)購(gòu)買。 UPS 100包括整流器/升壓轉(zhuǎn)換器110、反相器120、控制器130和電池150。UPS有輸入112 和114分別與交流電源的輸入線和中性線連接而且有輸出116和118提供通向負(fù)荷140的 輸出線和中性線。在線路操作模式中，在控制器130的控制下，整流器/升壓轉(zhuǎn)換器110接受輸入的 交流電壓并且以輸出線121和122相對(duì)于公用線124提供正的和負(fù)的直流輸出電壓。在電 池操作模式中，在失去輸入的交流功率之時(shí)，整流器/升壓轉(zhuǎn)換器110產(chǎn)生來(lái)自電池150的 直流電壓。公用線124可能被接到輸入中性線114和輸出中性線118上以便通過UPS 100 提供連續(xù)的中性線。反相器120接受來(lái)自整流器/升壓轉(zhuǎn)換器110的直流電壓并且以線路 116和118提供輸出交流電壓?，F(xiàn)有的用來(lái)控制UPS功率輸出的方案利用比例積分型電壓和電流控制器，有超前 滯后補(bǔ)償器補(bǔ)償數(shù)字落實(shí)的計(jì)算延遲。然而，這種類型的UPS功率控制并非沒有缺點(diǎn)，因?yàn)?這些控制系統(tǒng)通常屬于復(fù)雜且昂貴的設(shè)計(jì)。

發(fā)明內(nèi)容
在此揭示的系統(tǒng)和方法控制不間斷電源對(duì)負(fù)荷的分配。為了提高效率，預(yù)計(jì)的電 壓控制和預(yù)計(jì)的電流控制管理UPS輸出電壓和/或電流。這將改善可靠性和降低成本。此 外，減少總的諧波畸變輸出水平是令人想要的。本發(fā)明的至少一個(gè)方面指向使用不間斷電 源把功率分配給負(fù)荷的方法。不間斷電源包括輸出反相器和濾波器，而濾波器包括電感線 圈和電容器。將脈寬調(diào)制控制信號(hào)應(yīng)用于輸出反相器，而電感線圈電流將在第一抽樣時(shí)間 和在第二抽樣時(shí)間被定期地抽取子樣。第一抽樣時(shí)間的電感線圈電流將與第一抽樣時(shí)間的 參考電流進(jìn)行比較，而脈寬調(diào)制控制信號(hào)的工作循環(huán)將被調(diào)整以便將第二抽樣時(shí)間的電感 線圈電流向?qū)嵸|(zhì)上等于第一抽樣時(shí)間的參考電流的值驅(qū)動(dòng)，而且不間斷電源的輸出電壓將 被應(yīng)用于負(fù)荷。本發(fā)明的至少一個(gè)其它方面指向不間斷電源。該不間斷電源包括輸出反相器和濾 波器，而該濾波器包括電感線圈和電容器。不間斷電源包括配置成把脈寬調(diào)制控制信號(hào)應(yīng) 用于輸出反相器并且在第一抽樣時(shí)間和第二抽樣時(shí)間定期地抽取電感線圈電流子樣的處
7理器。該處理器被進(jìn)一步配置成將第一抽樣時(shí)間的電感線圈電流與第一抽樣時(shí)間的參考電 流進(jìn)行比較。脈寬調(diào)制控制信號(hào)的工作循環(huán)通過調(diào)整把第二抽樣時(shí)間的電感線圈電流向?qū)?質(zhì)上等于第一抽樣時(shí)間的參考電流的值驅(qū)動(dòng)，而且不間斷電源把輸出電壓應(yīng)用于負(fù)荷。在本發(fā)明的至少一個(gè)其它方面中，不間斷電源包括配置成接受脈寬調(diào)制控制信號(hào) 的輸入模塊。該不間斷電源包括有輸出反相器和濾波器的控制模塊和與輸入模塊和脈寬調(diào) 制控制信號(hào)兩者耦合響應(yīng)該脈寬調(diào)制控制信號(hào)把輸出功率提供給負(fù)荷的輸出模塊。該不間 斷電源包括用來(lái)調(diào)整脈寬調(diào)制控制信號(hào)的工作循環(huán)把通過電感線圈的電流向?qū)嵸|(zhì)上等于 某時(shí)段的參考電流值的值驅(qū)動(dòng)的裝置，其中所述時(shí)段小于或等于與脈寬調(diào)制控制信號(hào)相關(guān) 聯(lián)的載波信號(hào)的開關(guān)周期時(shí)段。這些方面的各種不同的實(shí)施方案可能包括在第一抽樣時(shí)間在電容器兩端抽取電 壓子樣并且至少部分地根據(jù)第一抽樣時(shí)間的電容器電壓和電感線圈電流獲得第一抽樣時(shí) 間的參考電流。在實(shí)施方案中，第一抽樣時(shí)間的參考電流在第二抽樣時(shí)間的電感線圈電流 值的10%之內(nèi)，而不間斷電源的電感線圈電流可能供應(yīng)給負(fù)荷。在各種不同的實(shí)施方案中， 第一抽樣時(shí)間是在與脈寬調(diào)制控制信號(hào)相關(guān)聯(lián)的載波信號(hào)的第一峰值的10%之內(nèi)的時(shí)間， 第二抽樣時(shí)間是在載波信號(hào)的第二峰值的10%之內(nèi)的時(shí)間。第一和第二峰值可能是載波信 號(hào)的相繼峰值，而工作循環(huán)的調(diào)整可能每次在載波信號(hào)波谷的10%之內(nèi)開始。在實(shí)施方案 中，參考電流是通過實(shí)現(xiàn)部份地基于電容器電壓的預(yù)計(jì)的電壓控制和部份地基于電感線圈 電流的預(yù)計(jì)的電流控制的任何組合確定的。在一個(gè)實(shí)施方案中，調(diào)整工作循環(huán)將第二抽樣 時(shí)間的電容器電壓向等于第一抽樣時(shí)間的參考電壓的值驅(qū)動(dòng)。在一個(gè)實(shí)施方案中，應(yīng)用脈 寬調(diào)制控制信號(hào)、定期地抽取電感線圈電流子樣、把電感線圈電流與參考電流進(jìn)行比較、調(diào) 整工作循環(huán)和應(yīng)用輸出電壓是由處理器完成的而且是在儲(chǔ)存在計(jì)算機(jī)可讀的媒體之中由 處理器運(yùn)行的程序中實(shí)現(xiàn)的。此外，在各種不同的實(shí)施方案中都將諧波畸變從輸出反相器 濾掉。在此揭示的系統(tǒng)和方法的其它方面和優(yōu)勢(shì)通過結(jié)合附圖僅僅作為范例舉例說明 本發(fā)明的原則的下列詳細(xì)描述將變得明顯。


這些附圖不打算依比例繪制。在這些附圖中，在各種不同的附圖中舉例說明的每 個(gè)同一的或幾乎同一的組成部分是用相似的數(shù)字表現(xiàn)的。為了清楚，并非每個(gè)組成部分可 能在每幅附圖中都被分標(biāo)注出來(lái)。在這些附圖中圖1是舉例說明不間斷電源處于工作狀態(tài)的功能方框圖；圖2是舉例說明在工作狀態(tài)下把功率分配給負(fù)荷的方法的流程圖；圖3是舉例說明不間斷電源處于工作狀態(tài)的功能方框圖；圖4是舉例說明來(lái)自工作狀態(tài)下不間斷電源的非線性負(fù)荷電流輸出的曲線圖；圖5是舉例說明工作狀態(tài)下不間斷電源的輸出反相器的電路圖；圖6是舉例說明與工作狀態(tài)下不間斷電源相關(guān)聯(lián)的控制信號(hào)脈沖的曲線圖；圖7是舉例說明在工作狀態(tài)期間不間斷電源的反相器輸出電壓的電路圖；圖8是舉例說明在不間斷電源工作狀態(tài)期間在轉(zhuǎn)換周期內(nèi)電感線圈電流變化的 開關(guān)圖9是舉例說明工作狀態(tài)下不間斷電源的電路圖；圖10是舉例說明工作狀態(tài)下不間斷電源的替代電路圖；圖11是舉例說明工作狀態(tài)下不間斷電源濾波器的電感線圈電流變化的曲線圖；圖12是舉例說明不間斷電源濾波器在工作狀態(tài)下抽樣的電感線圈電流的曲線 圖；圖13是舉例說明工作狀態(tài)下不間斷電源的預(yù)計(jì)的電流控制的方框圖；圖14是舉例說明工作狀態(tài)下不間斷電源的電感線圈電流跟蹤的曲線圖；圖14a是舉例說明工作狀態(tài)下不間斷電源的電感線圈電流跟蹤的曲線圖；圖15是舉例說明工作狀態(tài)下不間斷電源濾波器的電路圖；圖16是舉例說明工作狀態(tài)下不間斷電源的預(yù)計(jì)的電壓控制的方框圖；圖17是舉例說明工作狀態(tài)下不間斷電源的電容器電壓跟蹤的曲線圖；圖17a是舉例說明工作狀態(tài)下不間斷電源的電容器電壓跟蹤的曲線圖；圖18是舉例說明工作狀態(tài)下不間斷電源的預(yù)計(jì)的電流控制和預(yù)計(jì)的電壓控制的 方框圖；圖19是舉例說明工作狀態(tài)下不間斷電源的輸出電容器電壓和負(fù)荷電流的曲線 圖；圖20是舉例說明工作狀態(tài)下不間斷電源的負(fù)荷電流的曲線圖；圖21是舉例說明用于工作狀態(tài)下不間斷電源的負(fù)荷電流推斷法的曲線圖；圖22是舉例說明用于工作狀態(tài)下不間斷電源的負(fù)荷電流推斷法的曲線圖；圖23是舉例說明包括負(fù)荷電流推斷法的工作狀態(tài)下不間斷電源的預(yù)計(jì)的電流控 制和預(yù)計(jì)的電壓控制的方框圖在；圖24是舉例說明工作狀態(tài)下不間斷電源的電容器參考電壓的曲線圖；圖25是舉例說明工作狀態(tài)下不間斷電源的電容器參考電壓的曲線圖；而圖26是舉例說明工作狀態(tài)下不間斷電源的包括負(fù)荷電流推斷法和均方根電壓校 正在內(nèi)的預(yù)計(jì)的電流控制和預(yù)計(jì)的電壓控制的方框圖。
具體實(shí)施例方式這項(xiàng)發(fā)明在其應(yīng)用方面不局限于在下列的描述中陳述的和在附圖中舉例說明的 組成部分的構(gòu)造和安排的細(xì)節(jié)。本發(fā)明能夠有其它實(shí)施方案和以各種不同的方式實(shí)踐或?qū)?施。本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案在，舉例來(lái)說，圖1的不間斷電源中，提供改良的對(duì)負(fù) 荷的功率分配。然而，本發(fā)明的實(shí)施方案不局限于供不間斷電源使用，而是通?？梢杂糜谄?它的電源或其它的系統(tǒng)。如用于舉例說明的附圖所示，本發(fā)明可以體現(xiàn)在使用不間斷電源把功率分配給負(fù) 荷的系統(tǒng)和方法之中。這些系統(tǒng)和方法能調(diào)整脈沖寬度控制信號(hào)的工作循環(huán)改變輸出功 率、電壓和/或電流。在此揭示的系統(tǒng)和方法的實(shí)施方案考慮到諧波畸變的濾除。簡(jiǎn)單扼要地說，圖2是依照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案描繪把功率分配給負(fù)荷的方法 200的流程圖。在操作模式中，方法200包括帶輸出反相器和濾波器的不間斷電源，而濾 波器包括電感線圈和電容器。在一個(gè)實(shí)施方案中，方法200包括把控制信號(hào)應(yīng)用于輸出反相器的行為(ACT205)。在一個(gè)實(shí)施方案中，這個(gè)應(yīng)用行為(ACT205)能包括產(chǎn)生脈寬調(diào)制 (PWM)控制信號(hào)的脈寬調(diào)制信號(hào)發(fā)生器。諸如PWM控制信號(hào)之類的控制信號(hào)可能是，舉例 來(lái)說，其工作循環(huán)被調(diào)制從而導(dǎo)致波形平均值變化的方波。在各種不同的實(shí)施方案中，應(yīng) 用PWM控制信號(hào)(ACT205)包括把控制信號(hào)輸入輸出反相器。舉例來(lái)說，應(yīng)用PWM控制信號(hào) (ACT205)可能包括產(chǎn)生或接收所產(chǎn)生的PWM控制作信號(hào)并且把該P(yáng)WM控制信號(hào)傳送到輸出 反相器。在這個(gè)說明性實(shí)施方案中，輸出反相器接收足以使輸出反相器能夠操作的控制信 號(hào)。在一個(gè)實(shí)施方案中，當(dāng)PWM控制信號(hào)應(yīng)用于輸出反相器的時(shí)候(ACT205)，電流流 過輸出反相器。這個(gè)反相器輸出電流可能被稱為電感線圈電流，而且在這個(gè)范例中，被輸入 濾波器，例如包括電感線圈和電容器的低通濾波器。繼續(xù)討論這個(gè)說明性的實(shí)施方案，方法 200可能包括定期抽取電感線圈電流子樣的行為(ACT210)。定期抽取電感線圈電流子樣 (ACT210)包括，舉例來(lái)說，在第一抽樣時(shí)間抽取電感線圈電流子樣和在第二抽樣時(shí)間抽取 電感線圈電流子樣。定期抽取電感線圈電流子樣(ACT210)可能包括在第一抽樣時(shí)間和在 第二抽樣時(shí)間測(cè)量或接受在與PWM控制信號(hào)相關(guān)聯(lián)的載波信號(hào)的峰值期間輸出反相器的 電感線圈電流的指示。在一個(gè)實(shí)施方案中，這包括在抽樣時(shí)間[即在或作為替代在載波信 號(hào)峰值的10%之內(nèi)]抽取電感線圈電流子樣(ACT210)。然而，人們將領(lǐng)會(huì)到電感線圈電流 可能是在載波信號(hào)波形的任何瞬間被抽樣的(ACT210)，包括在或接近載波信號(hào)峰值、載波 信號(hào)波谷的時(shí)間，或在后續(xù)載波信號(hào)峰值之間的任何瞬間。在一種操作模式中，方法200包括在第一抽樣時(shí)間抽取電容器電壓子樣的行為 (ACT215)。抽取電容器電壓子樣(ACT215)的電容器通常是與濾波器相關(guān)聯(lián)的電容器。抽 取電容器電壓子樣(ACT215)通常包括及時(shí)取得、獲得或接受電容器兩端的電壓測(cè)量結(jié)果。 在一些實(shí)施方案中，抽取電容器電壓子樣(ACT215)可能包括估計(jì)電容器電壓數(shù)值，而抽取 電感線圈電流子樣(ACT210)可能包括估計(jì)電感線圈電流數(shù)值。關(guān)于電感線圈電流的周期 性抽樣(ACT210)，在各種不同的實(shí)施方案中，抽取電容電壓子樣(ACT215)發(fā)生在載波信號(hào) 的任何瞬間，包括在或接近載波信號(hào)波形的峰值或波谷。在一個(gè)實(shí)施方案中，方法200能包括對(duì)負(fù)荷電流I進(jìn)行抽樣的行為(ACT217)。 通常，對(duì)負(fù)荷電流Ife^進(jìn)行抽樣的行為(ACT217)可能發(fā)生在任何抽樣時(shí)間，而且可能包括 在載波信號(hào)的任何瞬間取得、獲得或接受負(fù)荷電流Ifei的測(cè)量結(jié)果。在一些實(shí)施方案中，抽 取負(fù)荷電流I 子樣可能包括估計(jì)或推斷I 的數(shù)值。方法200可能還包括在第一抽樣時(shí)間獲得參考電流的行為(ACT220)。在一個(gè)包括 這個(gè)行為的實(shí)施方案中，獲得參考電流(ACT220)包括在第一抽樣時(shí)間至少部分地根據(jù)第 一抽樣時(shí)間的電感線圈電流和第一抽樣時(shí)間的電容器電壓獲得參考電流。依照在此進(jìn)一步 的討論，參考電流通常是后續(xù)抽樣時(shí)間的預(yù)計(jì)的電感線圈電流。舉例來(lái)說，電感線圈參考電 流(ID可能是第η個(gè)抽樣時(shí)間的預(yù)計(jì)的電感線圈電流I“n+1)。換句話說，在第一抽樣時(shí)間 已經(jīng)抽取電感線圈電流子樣(IL(n)) (ACT210)，電感線圈參考電流可能包括在第(n+1)個(gè)或 下一個(gè)抽樣時(shí)間確定電感線圈電流的數(shù)值。給出在第一抽樣時(shí)間抽取的電感線圈電流的數(shù) 值(ACT210)和開關(guān)周期或抽樣周期內(nèi)電感線圈電流上升或下降的斜率，就能相對(duì)于負(fù)荷 比Dn確定參考電流(Ι;)，其中負(fù)荷比是脈沖持續(xù)時(shí)間(例如，PWM控制信號(hào)非零的時(shí)候) 和控制信號(hào)周期(例如，矩形波波形)之比。
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再一次依照在此進(jìn)一步的討論，在一個(gè)實(shí)施方案中，抽取電容電壓(V。)的子樣 (ACT215)而且能部份地基于抽取(ACT215)的電容電壓(ν。)確定參考電容器電流Ic(/。 因?yàn)橥ǔＴ谥T如LC濾波器之類的濾波器中電感線圈電流込=I ^+Ic,它遵循電感線圈 參考電流I“/= I_+Ic(/。在這個(gè)說明性的范例中，人們能看到參考電流可以 至少部分地根據(jù)在第一抽樣時(shí)間抽取(ACT210)的電感線圈電流(IJ、在第一抽樣時(shí)間 抽取(ACT215)的電容電壓(ν。)或在第一抽樣時(shí)間抽取(ACT217)的負(fù)荷電流Iilffi獲得 (ACT220)。在實(shí)施方案中，方法200包括將第一抽樣時(shí)間的電感線圈電流與在第一抽樣時(shí)間 經(jīng)過電感線圈的參考電流進(jìn)行比較的行為(ACT225)。將電感線圈電流與電感線圈參考電流 進(jìn)行比較(ACT225)通常包括確定這兩個(gè)電流的差異，在此稱之為電流誤差值。舉例來(lái)說， 比較(ACT225)可能包括對(duì)兩個(gè)電流數(shù)值完成邏輯或處理操作確定它們相對(duì)于對(duì)方的差異 的邏輯裝置。在說明性的實(shí)施方案中，除了將第一抽樣時(shí)間的電感線圈電流與第一抽樣時(shí) 間的參考電流進(jìn)行比較(ACT225)之外，方法200包括調(diào)整PWM控制信號(hào)的工作循環(huán)把第二 抽樣時(shí)間的電感線圈電流向?qū)嵸|(zhì)上等于第一抽樣時(shí)間的參考電流的數(shù)值驅(qū)動(dòng)(ACT230)。在一個(gè)實(shí)施方案中，調(diào)整PWM控制信號(hào)工作循環(huán)(ACT230)包括把第二抽樣時(shí)間 的電容器電壓向?qū)嵸|(zhì)上等于第一抽樣時(shí)間的電容器參考電壓的數(shù)值驅(qū)動(dòng)。通常，調(diào)整工作 循環(huán)(ACT230)導(dǎo)致電感線圈電流I“n)調(diào)整到實(shí)質(zhì)上等于第一抽樣時(shí)間(Tfc))之后和第二 抽樣時(shí)間(T0m))之前的某個(gè)時(shí)間點(diǎn)的電感線圈參考電流Iun)*的數(shù)值驅(qū)動(dòng)。繼續(xù)討論這 個(gè)范例，在第二抽樣時(shí)間T_，電感線圈參考電流I./可能由于，舉例來(lái)說，非線性負(fù)荷 的功率需求有不同于電感線圈參考電流的數(shù)值。然而，調(diào)整PWM控制信號(hào)工作循環(huán) (ACT230)在實(shí)施方案中導(dǎo)致第(η+1)個(gè)抽樣時(shí)間的電感線圈電流Ι“η+1)實(shí)質(zhì)上等于第η個(gè) 抽樣時(shí)間的電感線圈參考電流同樣，在各種不同的實(shí)施方案中，電感線圈電流或電容 器電壓或兩者都可能被分別地驅(qū)動(dòng)向或跟隨電感線圈參考電流或電容器參考電壓一個(gè)抽 樣周期，即，一個(gè)開關(guān)周期的延遲。在一些實(shí)施方案中，在第η個(gè)抽樣時(shí)間電感線圈電流Ι“η)和電感線圈參考電流 之間的差異可以被稱為電流誤差eI(n)。因?yàn)樵诟鞣N不同的實(shí)施方案中，許多負(fù)荷就電
流或耗電量而論以非線性的方式操作，所以負(fù)荷所需的負(fù)荷電流Ife^可能頻繁地改變。作 為結(jié)果，電感線圈電流IL通常必須得到控制和調(diào)整，以便控制送給負(fù)荷的輸出功率。一般 地說，當(dāng)電流誤差eI(n)是零的時(shí)候，負(fù)荷電流I負(fù)荷在適合負(fù)荷起作用的數(shù)值。因?yàn)橐勒涨?面的討論電感線圈參考電流能相對(duì)于工作循環(huán)Dn表達(dá)，所以PWM控制信號(hào)的工作循 環(huán)Dn能在獲取第(η+1)個(gè)子樣(例如，第二抽樣時(shí)間的子樣)之前被調(diào)整成在第η個(gè)抽樣 時(shí)間把電流誤差eI(n)向零驅(qū)動(dòng)。以這種方式改變工作循環(huán)Dn通常把第一抽樣時(shí)間的電感 線圈電流l·驅(qū)動(dòng)到實(shí)質(zhì)上等于第一抽樣時(shí)間之后和第二抽樣時(shí)間之前的電感線圈參考電 流的水平。通常，新的電流誤差eI(n)可能發(fā)生在第二抽樣時(shí)間。然而，繼續(xù)這個(gè)說明 性的實(shí)施方案，在第二抽樣時(shí)間，電感線圈電流I“n)已經(jīng)被控制或驅(qū)動(dòng)到接近第一抽樣時(shí) 間的電感線圈參考電流水平的數(shù)值。因此，依照在此更詳細(xì)的討論，在一個(gè)實(shí)施方案 中，調(diào)整PWM控制信號(hào)的工作循環(huán)(ACT230)導(dǎo)致電感線圈電流L用一次抽樣延遲跟蹤電 感線圈參考電流ΙΛ人們將領(lǐng)會(huì)到在各種不同的實(shí)施方案中第二抽樣時(shí)間的電感線圈參考電流或電容器電壓并非精確地等于第一抽樣時(shí)間的電感線圈電流或電容器電壓。在各種不同的實(shí)施 方案中，這兩個(gè)數(shù)值可能實(shí)質(zhì)上相等。舉例來(lái)說，在一個(gè)實(shí)施方案中，第二抽樣時(shí)間的電感 線圈電流驅(qū)向在第一抽樣時(shí)間的參考電流的10% (即正負(fù)10% )之內(nèi)的數(shù)值。在各種不 同的其它實(shí)施方案中，這些數(shù)值可能彼此偏離士 10%以上而且依照本文的定義仍然實(shí)質(zhì)上相等。此外，在實(shí)施方案中，調(diào)整PWM控制信號(hào)的工作循環(huán)(ACT230)包括在載波信號(hào)波 谷的10%之內(nèi)的某個(gè)時(shí)間點(diǎn)將工作循環(huán)的調(diào)整初始化的行為。在一個(gè)實(shí)施方案中，抽取濾 波器的電感線圈電流子樣(ACT210)在載波信號(hào)的峰值初始化，而調(diào)整PWM控制信號(hào)的工作 循環(huán)(ACT230)在載波信號(hào)的波谷初始化。在這個(gè)說明性的實(shí)施方案中，電感線圈電流抽 樣(ACT210)和工作循環(huán)調(diào)整(ACT230)的之間的延遲s時(shí)間實(shí)質(zhì)上是開關(guān)周期的一半，即， Ts/2。把這個(gè)時(shí)間延遲減少到Ts/2將減少計(jì)算的延遲和導(dǎo)致有效的電流和電壓控制。人 們將領(lǐng)會(huì)到在其它的實(shí)施方案中這個(gè)調(diào)整能在載波信號(hào)峰值的10%之內(nèi)或在載波信號(hào)的 任何其它瞬間初始化。這個(gè)瞬間通?？赡鼙环Q為更新瞬間。在一個(gè)實(shí)施方案中，電感線圈 電流能在調(diào)整控制信號(hào)(ACT230)的瞬間被預(yù)測(cè)。在一些實(shí)施方案中，方法200包括濾除來(lái)自輸出反相器的諧波畸變的行為 (ACT235)。通常，諧波畸變包括反相器產(chǎn)生的開關(guān)頻率電壓諧波，而濾除諧波畸變(ACT235) 可能包括使用低通濾波器。濾除諧波畸變(ACT235)通常通過除去不想要的噪音或其它干 擾改善反相器輸出信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施方案中，濾除諧波畸變(ACT235)包括把諧波畸變水平 濾除到小于反相器輸出的4. 4%的水平。在替代實(shí)施方案中，諧波畸變被濾除到8%以下的 水平，在一些實(shí)施方案中，濾除諧波畸變(ACT235)可能包括濾除來(lái)自信號(hào)的反相器輸出， 以便諧波畸變組成小于3%的反相器輸出。在一個(gè)實(shí)施方案中，推斷更新瞬間的負(fù)荷電流I
能把諧波畸變總水平減少到小于或等于反相器輸出的3. 4%。在一種操作狀態(tài)中，方法200包括把不間斷電源的輸出電壓應(yīng)用于負(fù)荷的行為 (ACT240)。在一個(gè)實(shí)施方案中，這包括反相器輸出電壓，而在另一個(gè)實(shí)施方案中，這包括 濾除來(lái)自電壓信號(hào)的諧波畸變(ACT235)之后反相器輸出電壓。將輸出電壓應(yīng)用于負(fù)荷 (ACT240)通常包括將不間斷電源輸出電壓輸出或輸送到任何負(fù)荷，在這種情況下負(fù)荷接受 這個(gè)電壓作為輸入。在一個(gè)實(shí)施方案中，將輸出電壓應(yīng)用于負(fù)荷(ACT240)包括將輸出電壓 應(yīng)用于二極管橋式整流器，或可能作為負(fù)荷部份被包括在內(nèi)的任何其它整流電路。在一個(gè) 實(shí)施方案中，應(yīng)用輸出電壓(ACT240)包括使輸出電壓變成負(fù)荷可得的，不管該負(fù)荷是否實(shí) 際存在。方法200在一個(gè)實(shí)施方案中還包括將不間斷電源的輸出電流應(yīng)用于負(fù)荷的行為 (ACT245)。應(yīng)用輸出電流(ACT245)可能但不需要包括將諸如LC濾波器之類的濾波器的 輸出電流應(yīng)用于負(fù)荷。在各種不同的實(shí)施方案中，將輸出電流應(yīng)用于負(fù)荷(ACT245)包括 使輸出電流通過二極管橋式整流電路或其它整流電路。在一個(gè)實(shí)施方案中，應(yīng)用輸出電流 (ACT245)包括使輸出電流變成負(fù)荷可得的，不管該負(fù)荷是否實(shí)際存在。簡(jiǎn)單扼要地說，圖3是依照本發(fā)明的實(shí)施方案不間斷電源300的功率的功能方框 圖。不間斷電源(UPS)300通常包括維持對(duì)各種不同的負(fù)荷的連續(xù)的或幾乎連續(xù)的電力供 應(yīng)的裝置。UPS300可能是在線或脫機(jī)多樣性的。本發(fā)明的實(shí)施方案不局限于在不間斷電源 中使用，而是通?？梢杂糜谄渌碾娫椿蚱渌南到y(tǒng)。
12
在一個(gè)實(shí)施方案中，UPS 300包括至少一個(gè)處理器305。處理器305可能包括有 足以完成在此揭示的邏輯運(yùn)算的處理能力的任何裝置。處理器305可能但不需要被整合到 UPS 300之中。舉例來(lái)說，處理器305可以實(shí)際上被包括在UPS 300之內(nèi)，或作為替代，處理 器305可能是遠(yuǎn)程的但是與UPS 300相關(guān)聯(lián)。在一個(gè)實(shí)施方案中，可能有眾多處理器305， 這些處理器可能位于UPS300的殼體之內(nèi)，UPS 300之外或一些處理器305可能在UPS 300 里面而其它的處理器305位于UPS 300之外。處理器305可能包括任何輸入模塊、控制模 塊或輸出模塊。在一個(gè)實(shí)施方案中，處理器305包括至少一個(gè)控制信號(hào)發(fā)生器310。控制信號(hào)發(fā) 生器310可能與處理器305成一整體或相關(guān)聯(lián)，而且在一個(gè)實(shí)施方案中控制信號(hào)發(fā)生器 310包括至少一個(gè)載波信號(hào)。通常，控制信號(hào)發(fā)生器310是能夠創(chuàng)造、形成或輸出諸如脈 寬調(diào)制(PWM)控制信號(hào)之類控制信號(hào)的裝置。在各種不同的實(shí)施方案中，控制信號(hào)發(fā)生器 310或任何處理器305能夠調(diào)整PWM控制信號(hào)的工作循環(huán)把第二抽樣時(shí)間的電感線圈電 流向第一抽樣時(shí)間的參考電流值驅(qū)動(dòng)。在一個(gè)實(shí)施方案中，控制信號(hào)發(fā)生器310包括至少 一個(gè)適合輸出脈寬信號(hào)的數(shù)字電路?？刂菩盘?hào)發(fā)生器310可能包括，舉例來(lái)說，用相交法 (intersective method)、Δ 法(delta method)、Σ - Δ 法(sigma delta method)或其它 產(chǎn)生和操縱波形的形式之中的任何一種產(chǎn)生PWM控制信號(hào)的電路或其它發(fā)生器。在一個(gè)實(shí)施方案中，控制信號(hào)發(fā)生器310把諸如PWM控制信號(hào)之類的控制信號(hào)供 應(yīng)給至少一個(gè)輸出反相器315。輸出反相器315可能是構(gòu)成UPS 300不可缺少的部分或者 是外部的但與UPS300相關(guān)聯(lián)。輸出反相器315通常接受直流(DC)電壓輸入并且把交流 (AC)電壓輸出提供給負(fù)荷，該負(fù)荷可能包括，舉例來(lái)說，非線性負(fù)荷，例如，計(jì)算機(jī)負(fù)荷。在 各種不同的實(shí)施方案中，輸出反相器315包括三相反相器或單相反相器。在一個(gè)實(shí)施方案 中，輸出反相器315可能包括至少一個(gè)三級(jí)反相器(three levelinverter)，例如，在此通 過引證將其揭示并入的兩份授權(quán)給Nielsen的美國(guó)專利第6，838，925號(hào)和第7，126，409號(hào) 所揭示的那些。輸出反相器315的輸出在一個(gè)實(shí)施方案中被饋送給至少一個(gè)濾波器320。在各種 不同的實(shí)施方案中，濾波器320可能包括無(wú)源的、有源的、模擬的或數(shù)字式的濾波器。在一 個(gè)實(shí)施方案中，濾波器320包括有至少一個(gè)電感線圈325和至少一個(gè)電容器330的低通LC 濾波器，雖然可能使用電感線圈、電容器和電阻的其它組合。濾波器320通常是配置成修改 信號(hào)的諧波內(nèi)容的裝置。舉例來(lái)說，濾波器320可能濾掉開關(guān)頻率電壓諧波，包括輸出反相 器315產(chǎn)生的全部諧波畸變。在一個(gè)實(shí)施方案中，濾波器320的輸出饋送給至少一個(gè)整流電 路335。整流電路335通常包括把交流輸入(例如，來(lái)自濾波器320)轉(zhuǎn)換成直流輸出的裝 置。在各種不同的實(shí)施方案中，整流電路335可能提供半波或全波整流。但是，濾波器320 可能無(wú)需對(duì)UPS 300來(lái)說是內(nèi)在的。在一個(gè)實(shí)施方案中，UPS 300的整流電路335把電壓和/或電流輸出到至少一個(gè) 負(fù)荷340。負(fù)荷340可能包括直流負(fù)荷或非線性負(fù)荷或線性負(fù)荷，而且在一個(gè)實(shí)施方案中 負(fù)荷340可以包括整流電路335。舉例來(lái)說，負(fù)荷340可能包括計(jì)算機(jī)、服務(wù)器或其它需要 輸入功率的用電設(shè)備。在各種不同的實(shí)施方案中，濾波器320、整流電路335或其它的UPS 300部件可能把電壓或電流供應(yīng)給負(fù)荷340。圖3舉例說明的UPS 300描繪輸出反相器315把電壓和/或電流供應(yīng)給負(fù)荷340的操作模式，其中負(fù)荷包括，舉例來(lái)說，非線性負(fù)荷，例如，計(jì)算機(jī)負(fù)荷。在各種不同的實(shí)施 方案中，負(fù)荷340包括服務(wù)器、計(jì)算機(jī)、通信設(shè)備、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備、插件模塊或任何需要功率 的用電裝置或設(shè)備。在這個(gè)說明性的實(shí)施方案中，濾波器320包括由電感線圈325和電容 器330組成的低通濾波器，以便濾除輸出反相器315產(chǎn)生的開關(guān)頻率諧波或其它不想要的 畸變。如圖3所示，V1代表輸出反相器315的電極電壓，ν。代表橫跨電容器330兩端的電 壓，込代表電感線圈325的電流，Ie代表電容器330充電電流，而I _代表在此用方程⑴ 表示的負(fù)荷電流。Il =I 負(fù)荷+Ic (1)在說明性的實(shí)施方案中，參照方程(1)，Ie可能小于Iilffi,雖然不需要總是這種情 形。圖4是舉例說明依照本發(fā)明的實(shí)施方案從不間斷電源300輸出的正弦曲線電容器 電壓ν。和非線性負(fù)荷電流Ife^的曲線圖。如同圖4的實(shí)施方案舉例說明的那樣，Ife^包括 非線性負(fù)荷電流，Vc包括正弦曲線電壓。在一個(gè)實(shí)施方案中，If^包括濾波器320的電流 込減電容器330的電流Ic，而ν。包括電容器330的電壓。簡(jiǎn)單扼要地說，圖5包括依照本發(fā)明的實(shí)施方案按某種操作模式舉例說明輸出反 相器315的電路圖。在一個(gè)實(shí)施方案中，輸出反相器315包括三級(jí)反相器。圖5舉例說明 在某種操作模式中輸出反相器315的相位，其中輸出反相器315包括電壓V1，在這個(gè)說明 性的實(shí)施方案中，該電壓是幅度Vd。的控制信號(hào)(例如，PWM)脈沖的函數(shù)，如圖6所示。圖 6包括舉例說明輸出反相器315的電壓V1和輸出反相器參考電壓V/的曲線圖。在一個(gè)實(shí) 施方案中，圖6的控制信號(hào)脈沖是由控制信號(hào)發(fā)生器310產(chǎn)生的。在圖6的正半周的說明 性實(shí)施方案中，反相器開關(guān)Sl和S2如圖5所示永久地以與開關(guān)S3斷開互補(bǔ)的方式被接通 (即，被選通)和斷開。相反，在圖6的負(fù)半周的說明性實(shí)施方案中，圖5的反相器開關(guān)S3 和S2以與開關(guān)Sl斷開互補(bǔ)的方式被接通。圖7是依照本發(fā)明的實(shí)施方案包括圖6所描繪的正半周期間的反相器315的輸出 電壓V1的電路圖的說明性實(shí)施方案。舉例來(lái)說，在一個(gè)實(shí)施方案中，開關(guān)周期Ts= l/fsw(其 中fsw是開關(guān)頻率)。在這個(gè)范例中，開關(guān)Sl被接通特定的持續(xù)時(shí)間(TJ，開關(guān)S2被接通 該時(shí)間間隔的剩余部分[即(Ts-TJ]，D是開關(guān)Sl的工作循環(huán)。繼續(xù)這個(gè)說明性的實(shí)施方 案，圖8依照本發(fā)明的實(shí)施方案舉例說明有開關(guān)周期Ts的輸出反相器315的開關(guān)圖。圖8 依照本發(fā)明的實(shí)施方案舉例說明包括在開關(guān)周期Ts范圍內(nèi)電感線圈325的電流IL的說明 性變化的開關(guān)圖。在這個(gè)說明性的實(shí)施方案中，輸入量是在抽樣瞬間抽取的，該抽樣瞬間在 載波信號(hào)的峰值處或在其附近，控制信號(hào)的工作循環(huán)(即工作狀態(tài)D)是在圖示的載波波谷 處或其附近調(diào)整的，從而導(dǎo)致輸入抽樣和工作循環(huán)調(diào)整之間有Ts/2的時(shí)間延遲。在各種不同的實(shí)施方案中，被抽樣的輸入量(例如，電感線圈325的電流込和/或 被抽樣的電容器330電壓ν。)可能是在載波信號(hào)的任何時(shí)間點(diǎn)抽樣的，而且控制信號(hào)的工 作循環(huán)也可能從載波信號(hào)的任何時(shí)間點(diǎn)開始調(diào)整。在此抽樣的數(shù)值(例如，負(fù)荷電流、電感 線圈電流或電容器電壓)可能是用電流或電壓傳感器抽樣的。在圖8舉例說明的范例中， 電感線圈325的電流L在開關(guān)Sl接通的時(shí)候增加并且開關(guān)Sl斷開的時(shí)候減少。這個(gè)范 例的電路圖是分別用圖9和圖10舉例說明的，其中圖9舉例說明當(dāng)圖5的開關(guān)Sl接通而 開關(guān)S2斷開的時(shí)候不間斷電源300的電路圖；圖10舉例說明當(dāng)圖5的開關(guān)Sl斷開而開關(guān)S2接通的時(shí)候不間斷電源300的電路圖，全部依照本發(fā)明的各種不同實(shí)施方案。簡(jiǎn)單扼要地說，圖11是依照本發(fā)明的實(shí)施方案舉例說明不間斷電源濾波器320在 某工作狀態(tài)下電感線圈電流IL的變化的曲線圖。在圖11舉例說明的實(shí)施方案中，I廣是參 考電流，l·是電感線圈325的抽樣電流，而eI(n)是第η個(gè)抽樣時(shí)間的電流誤差。通過調(diào)整控 制信號(hào)的工作循環(huán)Dn，在接下來(lái)的第η+1個(gè)抽樣時(shí)間到達(dá)之前，例如，在一個(gè)開關(guān)周期Ts時(shí) 限(即，一個(gè)抽樣周期)之后，電流誤差ei(n)能被驅(qū)向零。然而，在有非線性負(fù)荷340的 實(shí)施方案中，通過在第n+1個(gè)抽樣時(shí)間之前將eI(n)向或朝零驅(qū)動(dòng)，可能在第n+1個(gè)抽樣時(shí)間 有新的電流誤差(eI(n+1))，這個(gè)范例的電感線圈325的抽樣電流込用一個(gè)抽樣時(shí)間跟蹤電 感線圈參考電流ΙΛ如圖12的曲線圖所示。舉例來(lái)說，參照?qǐng)D8，在第η個(gè)抽樣時(shí)間抽取電感線圈325的電流的子樣1&)。在 這個(gè)說明性的實(shí)施方案中，為了在開關(guān)周期Ts內(nèi)估計(jì)第(n+1)個(gè)抽樣時(shí)間的電感線圈電流 IL(n+1)的數(shù)值，人們將領(lǐng)會(huì)到電感線圈電流込以斜率(Vrc-v。)/L上升(見圖9)和以斜率-ν。/ L(見圖10)下降。繼續(xù)這個(gè)范例，IL(n+1)的表達(dá)是如方程(2)所示導(dǎo)出的。
權(quán)利要求
一種使用有輸出反相器和濾波器的不間斷電源把功率分配給負(fù)荷的方法，其中濾波器有電感線圈和電容器，該方法包括把脈寬調(diào)制控制信號(hào)應(yīng)用于輸出反相器；定期在第一抽樣時(shí)間和第二抽樣時(shí)間抽取電感線圈電流子樣；將第一抽樣時(shí)間的電感線圈電流與第一抽樣時(shí)間的參考電流進(jìn)行比較；調(diào)整脈寬調(diào)制控制信號(hào)的工作循環(huán)把第二抽樣時(shí)間的電感線圈電流向?qū)嵸|(zhì)上等于第一抽樣時(shí)間的參考電流的數(shù)值驅(qū)動(dòng)；以及把不間斷電源的輸出電壓應(yīng)用于負(fù)荷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步包括 濾掉來(lái)自輸出反相器的諧波畸變。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中諧波畸變輸出小于或等于反相器輸出信號(hào)的3.4%。
4.根據(jù)權(quán)利要求的方法，進(jìn)一步包括 在第一抽樣時(shí)間對(duì)電容器的電壓進(jìn)行采樣； 至少部份地根據(jù)第一抽樣時(shí)間的電感線圈電流和第一抽樣時(shí)間的電容器電壓獲得在 第一抽樣時(shí)間的參考電流。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，進(jìn)一步包括在載波信號(hào)波形的第一波谷的10%范圍內(nèi)在第一時(shí)間對(duì)工作循環(huán)進(jìn)行初始化調(diào)整；以及在載波信號(hào)波形的第二波谷的10%范圍內(nèi)在第二時(shí)間獲得參考電流的更新值。
6.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，進(jìn)一步包括在第二抽樣時(shí)間對(duì)電容器電壓進(jìn)行抽樣；其中調(diào)整工作循環(huán)包括在第二抽樣時(shí)間將電 容器電壓向?qū)嵸|(zhì)上等于第一抽樣時(shí)間的電容器參考電壓的數(shù)值驅(qū)動(dòng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，進(jìn)一步包括 調(diào)整參考電壓以將輸出電壓向無(wú)負(fù)荷電壓驅(qū)動(dòng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中無(wú)負(fù)荷電壓大于119V。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中第一抽樣時(shí)間的參考電流是在第二抽樣時(shí)間的電感線 圈電流的10%的范圍內(nèi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步包括 把不間斷電源的負(fù)荷電流應(yīng)用于負(fù)荷。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中第一抽樣時(shí)間包括載波信號(hào)第一峰值的10%范圍內(nèi) 的時(shí)間；以及其中第二抽樣時(shí)間包括載波信號(hào)第二峰值的10%范圍內(nèi)的時(shí)間。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中調(diào)整工作循環(huán)包含在第二抽樣時(shí)間之后，在小于或等于載波信號(hào)轉(zhuǎn)換周期一半的時(shí)段內(nèi)初始化工作循環(huán) 的調(diào)整。
13.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中第一峰值和第二峰值是載波信號(hào)連續(xù)的峰值。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中調(diào)整工作循環(huán)包括每次在載波信號(hào)波谷的10%之內(nèi)初始化工作循環(huán)的調(diào)整。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，進(jìn)一步包括在第一抽樣時(shí)間對(duì)來(lái)自不間斷電源的負(fù)荷電流輸出進(jìn)行抽樣；以及至少部份地根據(jù)該負(fù)荷電流的估值確定參考電流。
16.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，進(jìn)一步包括在第一抽樣時(shí)間對(duì)來(lái)自不間斷電源的負(fù)荷電流輸出進(jìn)行抽樣； 推斷負(fù)荷電流以確定在載波信號(hào)波谷的負(fù)荷電流值；以及 至少部分地根據(jù)推斷的負(fù)荷電流的估值確定參考電流。
17.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中第一抽樣時(shí)間包括在載波信號(hào)第一波谷的10%之內(nèi) 的時(shí)間；而第二抽樣時(shí)間包括在載波信號(hào)的第二波谷的10%之內(nèi)的時(shí)間。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中第一波谷和第二波谷是載波信號(hào)的連續(xù)的波谷。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其中調(diào)整工作循環(huán)包括在載波信號(hào)的峰值的10%之內(nèi)的一個(gè)時(shí)間對(duì)工作循環(huán)的調(diào)整進(jìn)行初始化。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的方法，進(jìn)一步包括在第一抽樣時(shí)間對(duì)來(lái)自不間斷電源的負(fù)荷電流輸出進(jìn)行抽樣；以及 至少部分地根據(jù)負(fù)荷電流的估值確定參考電流。
21.根據(jù)權(quán)利要求19的方法，進(jìn)一步包括在第一抽樣時(shí)間對(duì)來(lái)自不間斷電源的負(fù)荷電流的輸出進(jìn)行抽樣； 推斷負(fù)荷電流以確定在載波信號(hào)峰值的負(fù)荷電流值；以及 至少部分地根據(jù)推斷的負(fù)荷電流的估值確定參考電流。
22.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中調(diào)整工作循環(huán)包括通過下列方法確定參考電流 至少部分地根據(jù)電容器的電容電壓實(shí)現(xiàn)預(yù)計(jì)的不間斷電源反相器電壓控制；以及 至少部分地根據(jù)電感線圈電流實(shí)現(xiàn)預(yù)計(jì)的不間斷電源反相器電流控制。
23.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中定期對(duì)電感線圈電流進(jìn)行抽樣包括用至少一個(gè)電流 傳感器定期地對(duì)電感線圈電流進(jìn)行抽樣。
24.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中負(fù)荷包括計(jì)算機(jī)、服務(wù)器、電子通信設(shè)備和數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 設(shè)備中的至少一個(gè)。
25.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中應(yīng)用脈寬調(diào)制控制信號(hào)、周期性的對(duì)電感線圈電流抽 樣、把電感線圈電流與參考電流進(jìn)行比較、調(diào)整工作循環(huán)和應(yīng)用輸出電壓是用處理器來(lái)完 成的，而且其中所述的方法是由存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀媒體中的程序來(lái)實(shí)現(xiàn)的并由處理器來(lái)執(zhí) 行的。
26.一種具有輸出反相器和濾波器的不間斷電源，其中濾波器有電感線圈和電容器，該 不間斷電源包括配置成把脈寬調(diào)制控制信號(hào)應(yīng)用于輸出反相器上的處理器；配置成在第一抽樣時(shí)間和第二抽樣時(shí)間周期性的對(duì)電感線圈電流進(jìn)行抽樣的處理器；配置成把第一抽樣時(shí)間的電感線圈電流與第一抽樣時(shí)間的參考電流進(jìn)行比較的處理器；配置成調(diào)整脈寬調(diào)制控制信號(hào)的工作循環(huán)以將第二抽樣時(shí)間的電感線圈電流向?qū)嵸|(zhì) 上等于第一抽樣時(shí)間的參考電流的值驅(qū)動(dòng)的處理器；以及 配置成把輸出電壓應(yīng)用于負(fù)荷的不間斷電源。
27.根據(jù)權(quán)利要求26的不間斷電源，進(jìn)一步包括適合濾除來(lái)自輸出反相器的諧波畸變的濾波器。
28.根據(jù)權(quán)利要求27的不間斷電源，其中諧波畸變輸出大于或等于反相器輸出信號(hào)的 3. 4%。
29.根據(jù)權(quán)利要求26的不間斷電源，進(jìn)一步包括 配置成在第一抽樣時(shí)間對(duì)電容器電壓進(jìn)行抽樣的處理器；配置成至少部分地根據(jù)第一抽樣時(shí)間的電感線圈電流和第一抽樣時(shí)間的電容器電壓 確定第一抽樣時(shí)間的參考電流的處理器。
30.根據(jù)權(quán)利要求29的不間斷電源，其中電容器電壓實(shí)質(zhì)上等于輸出電壓。
31.根據(jù)權(quán)利要求29的不間斷電源，進(jìn)一步包括配置成在載波信號(hào)波形的第一波谷的10%之內(nèi)的第一時(shí)間將工作循環(huán)的調(diào)整進(jìn)行初 始化的處理器；以及配置成在載波信號(hào)波形的第二波谷的10%之內(nèi)第二時(shí)間確定參考電流的更新值的處理器。
32.根據(jù)權(quán)利要求29的不間斷電源，其中第一峰值發(fā)生在實(shí)質(zhì)上為在第一波谷之后載 波信號(hào)轉(zhuǎn)換周期一半的時(shí)段內(nèi)。
33.根據(jù)權(quán)利要求29的不間斷電源，進(jìn)一步包括 配置成在第二抽樣時(shí)間對(duì)電容器電壓進(jìn)行抽樣的處理器；其中處理器調(diào)整工作循環(huán)把第二抽樣時(shí)間的電容器電壓朝實(shí)質(zhì)上等于第一抽樣時(shí)間 的電容器參考電壓的值驅(qū)動(dòng)。
34.根據(jù)權(quán)利要求26的不間斷電源，其中第一抽樣時(shí)間包括載波信號(hào)的第一峰值的 10%之內(nèi)的時(shí)間；而第二抽樣時(shí)間包括載波信號(hào)的第二峰值的10%之內(nèi)的時(shí)間。
35.根據(jù)權(quán)利要求34的不間斷電源，其中第一峰值和第二峰值是載波信號(hào)的連續(xù)的峰值。
36.根據(jù)權(quán)利要求34的不間斷電源，其中處理器配置成每次在載波信號(hào)的波谷10%之 內(nèi)將工作循環(huán)的調(diào)整進(jìn)行初始化。
37.根據(jù)權(quán)利要求34的不間斷電源，其中處理器在第一抽樣時(shí)間之后在小于或等于載 波信號(hào)的轉(zhuǎn)換周期一半的時(shí)段內(nèi)調(diào)整工作循環(huán)。
38.根據(jù)權(quán)利要求26的不間斷電源，其中輸出電壓實(shí)質(zhì)上等于120V。
39.根據(jù)權(quán)利要求26的不間斷電源，其中第一抽樣時(shí)間包括在載波信號(hào)的第一波谷的 10%之內(nèi)的時(shí)間；而第二抽樣時(shí)間包括載波信號(hào)的第二波谷的10%之內(nèi)的時(shí)間。
40.根據(jù)權(quán)利要求39的不間斷電源，其中第一波谷和第二波谷是載波信號(hào)的連續(xù)的波谷。
41.根據(jù)權(quán)利要求39的不間斷電源，其中處理器配置成每次在載波信號(hào)的峰值10%之 內(nèi)將工作循環(huán)的調(diào)整初始化。
42.根據(jù)權(quán)利要求26的不間斷電源，其中負(fù)荷包括計(jì)算機(jī)、服務(wù)器、電子通信設(shè)備和數(shù) 據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備中的至少一個(gè)。
43.根據(jù)權(quán)利要求26的不間斷電源，進(jìn)一步包括至少一個(gè)與處理器相關(guān)聯(lián)并且配置成在第一抽樣時(shí)間或在第二抽樣時(shí)間對(duì)電感線圈 電流進(jìn)行抽樣的電流傳感器。
44.根據(jù)權(quán)利要求26的不間斷電源，其中不間斷電源包括三相不間斷電源。
45.一種不間斷電源，其中包括配置成接受脈寬調(diào)制控制信號(hào)的輸入模塊； 包括輸出反相器和濾波器的控制模塊，其中濾波器有電感線圈； 與輸入模塊和控制模塊耦合響應(yīng)脈寬調(diào)制控制信號(hào)把輸出功率提供給負(fù)荷的輸出模 塊；以及一種裝置，其用來(lái)調(diào)整脈寬調(diào)制控制信號(hào)的工作循環(huán)從而把通過電感線圈的電流在小 于或等于與脈寬調(diào)制控制信號(hào)相關(guān)聯(lián)的載波信號(hào)的轉(zhuǎn)換周期時(shí)段的時(shí)段內(nèi)向?qū)嵸|(zhì)上等于 參考電流的值驅(qū)動(dòng)。
46.一種計(jì)算機(jī)可讀媒體，其具有存儲(chǔ)在其中的指令序列，所述的指令包括將會(huì)引起處 理器進(jìn)行如下動(dòng)作的指令把脈寬調(diào)制控制信號(hào)應(yīng)用于電源的輸出反相器，該電源包括有電感線圈和電容器的濾 波器；在第一抽樣時(shí)間和第二抽樣時(shí)間對(duì)電感線圈電流進(jìn)行抽樣； 將第一抽樣時(shí)間的電感線圈電流與第一抽樣時(shí)間的參考電流進(jìn)行比較； 調(diào)整脈寬調(diào)制控制信號(hào)的工作循環(huán)從而把第二抽樣時(shí)間的電感線圈電流向?qū)嵸|(zhì)上等 于第一抽樣時(shí)間的參考電流的值驅(qū)動(dòng)；以及 把不間斷電源的輸出電壓應(yīng)用于負(fù)荷。
47.根據(jù)權(quán)利要求46的計(jì)算機(jī)可讀的媒體，進(jìn)一步包括將引起處理器完成下列動(dòng)作的 指令在第一抽樣時(shí)間對(duì)電容器電壓進(jìn)行抽樣；至少部分地根據(jù)第一抽樣時(shí)間的電感線圈電流和第一抽樣時(shí)間的電容器電壓獲得第 一抽樣時(shí)間的參考電流。
48.根據(jù)權(quán)利要求47的計(jì)算機(jī)可讀的媒體，進(jìn)一步包括將引起處理器完成下列動(dòng)作的 指令在第二抽樣時(shí)間對(duì)電容器電壓進(jìn)行抽樣；以及調(diào)整工作循環(huán)從而把第二抽樣時(shí)間的電容器電壓向?qū)嵸|(zhì)上等于在第一抽樣時(shí)間電容 器的參考電壓的值驅(qū)動(dòng)。
49.一種用來(lái)把功率分配給負(fù)荷的系統(tǒng)，該系統(tǒng)有輸出反相器和濾波器，該濾波器有電 感線圈和電容器，該系統(tǒng)包括配置成把脈寬調(diào)制控制信號(hào)應(yīng)用于輸出反相器的處理器； 配置成在第一抽樣時(shí)間和第二抽樣時(shí)間定期抽取電感線圈電流子樣的處理器； 配置成將第一抽樣時(shí)間的電感線圈電流與第一抽樣時(shí)間的參考電流進(jìn)行比較的處理器；配置成調(diào)整脈寬調(diào)制控制信號(hào)的工作循環(huán)把第二抽樣時(shí)間的電感線圈電流向?qū)嵸|(zhì)上 等于第一抽樣時(shí)間的參考電流的值驅(qū)動(dòng)的處理器；以及 配置成把輸出電壓應(yīng)用于負(fù)荷的處理器。
50.根據(jù)權(quán)利要求49的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括配置成在第一抽樣時(shí)間對(duì)電容器電壓進(jìn)行抽樣的處理器；配置成至少部分地根據(jù)第一抽樣時(shí)間的電感線圈電流和第一抽樣時(shí)間的電容器電壓 確定第一抽樣時(shí)間的參考電流的處理器。
51.根據(jù)權(quán)利要求49的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括配置成在載波信號(hào)波形的第一波谷的10%之內(nèi)的第一時(shí)間將工作循環(huán)的調(diào)整初始化 的處理器；以及配置成在載波信號(hào)波形的第二波谷的10%之內(nèi)第二時(shí)間確定參考電流的更新值的處理器。
全文摘要
這項(xiàng)發(fā)明提供用來(lái)通過控制有反相器(315)和濾波器(320)的不間斷電源(300)把功率分配給負(fù)荷(340)的系統(tǒng)和方法，其中濾波器有電感線圈(325)和電容器(330)。這些系統(tǒng)和方法把脈寬調(diào)制控制信號(hào)加給反相器，抽取反相器電感線圈電流(IL)子樣并且將電感線圈電流與參考電流進(jìn)行比較。調(diào)整脈寬調(diào)制控制信號(hào)的工作循環(huán)把第二抽樣時(shí)間的電感線圈電流驅(qū)動(dòng)到實(shí)質(zhì)上等于第一抽樣時(shí)間參考電流的值。這些系統(tǒng)和方法能將來(lái)自輸出信號(hào)的諧波畸變?yōu)V掉而且能控制不間斷電源輸出。
文檔編號(hào)H02M7/538GK101960692SQ200980108129
公開日2011年1月26日 申請(qǐng)日期2009年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月7日
發(fā)明者D·克里基克, M·阿格沃, P·M·普瑞薩德, R·格霍什 申請(qǐng)人:美國(guó)能量變換公司