一种UPS系统以及一种UPS系统的控制方法与流程

本发明涉及ups技术领域，特别涉及一种ups系统以及一种ups系统的控制方法。

背景技术：

ups(uninterruptedpowersupply，不间断电源)是一种能够给负载提供稳定、可靠高质量供电的系统设备。当市电输入正常时，ups会将市电进行稳压后供应给负载使用。同时，ups还会向系统内的电池进行充电；当市电中断或发生故障时，ups会立即将电池的直流电能通过逆变器向负载继续供应交流电，以使得负载可以维持正常的工作。

在现有技术当中，ups按输入输出相数分类，可以分为三进三出、三进单出、单进单出等类型。在不同的应用场景下，用户就需要根据不同的应用需求去采购不同类型的ups，这样就极大的降低了用户在使用ups时的用户体验，同时，采购不同类型的ups，也会导致成本极大地上升。目前，针对这一问题，还没有较为有效的解决办法。

由此可见，如何进一步提高用户在使用ups时的用户体验及降低成本，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种ups系统，以进一步提高用户在使用ups系统时的用户体验及降低成本。其具体方案如下：

一种ups系统，包括：

整流模块，用于将输入至目标ups的目标输入电压转换为直流电；

控制器，与所述整流模块相连，用于当所述目标输入电压为单相交流电时，则控制所述整流模块执行与所述单相交流电相对应的第一控制策略，以利用所述整流模块将所述单相交流电转换为所述直流电；或当所述目标输入电压为三相交流电时，则控制所述整流模块执行与所述三相交流电相对应的第二控制策略，以利用所述整流模块将所述三相交流电转换为所述直流电；

逆变模块，与所述整流模块和所述控制器相连，用于将所述直流电转换为目标交流电，以利用所述目标交流电对目标负载进行供电。

优选的，所述控制器具体为fpga或mcu。

优选的，所述整流模块包括第一电感、第二电感、第三电感、第四电感、第五电感、第六电感、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管、第六二极管、第一igbt、第二igbt、第三igbt、第四igbt、第五igbt、第六igbt、第一电容和第二电容；

其中，所述第一电感的第二端分别与所述第一二极管的正极和所述第一igbt的集电极相连，所述第二电感的第二端分别与所述第二二极管的正极和所述第二igbt的集电极相连，所述第三电感的第二端分别与所述第三二极管的正极和所述第三igbt的集电极相连，所述第一igbt的发射极与所述第四igbt的集电极相连，所述第二igbt的发射极与所述第五igbt的集电极相连，所述第三igbt的发射极与所述第六igbt的集电极相连，所述第四igbt的发射极分别与所述第六电感的第二端和所述第六二极管的负极相连，所述第五igbt的发射极分别与所述第五电感的第二端和所述第五二极管的负极相连，所述第六igbt的发射极分别与所述第四电感的第二端和所述第四二极管的负极相连，所述第一二极管的负极、所述第二二极管的负极和所述第三二极管的负极均与所述第一电容的正极相连，所述第一电容的负极与所述第二电容的正极相连，所述第二电容的负极分别与所述第四二极管的正极、所述第五二极管的正极和所述第六二极管的正极相连；

相应的，所述第一电感的第一端、所述第二电感的第一端、所述第三电感的第一端、所述第四电感的第一端、所述第五电感的第一端和所述第六电感的第一端共同构成所述整流模块的输入端，所述第一电容的正极和所述第二电容的负极共同构成所述整流模块的输出端。

优选的，还包括：

第一滤波模块，与所述整流模块相连，用于对所述目标输入电压进行滤波。

优选的，还包括：

第二滤波模块，与所述逆变模块相连，用于对所述目标交流电进行滤波。

优选的，还包括：

蓄电池，用于当所述目标输入电压异常时，对所述目标负载进行供电。

优选的，还包括：

充电电路，与所述整流模块相连，用于当所述目标输入电压正常时，则对所述蓄电池进行充电。

优选的，还包括：

手动旁路，用于对所述目标ups进行手动维修。

优选的，还包括：

静态旁路，用于当所述目标ups发生故障时，对所述目标负载进行供电。

相应的，本发明还公开了一种ups系统的控制方法，应用于前述所公开的一种ups系统中的控制器，包括：

当所述目标输入电压为单相交流电时，则控制所述整流模块执行与所述单相交流电相对应的第一控制策略，以利用所述整流模块将所述单相交流电转换为所述直流电；或当所述目标输入电压为三相交流电时，则控制所述整流模块执行与所述三相交流电相对应的第二控制策略，以利用所述整流模块将所述三相交流电转换为所述直流电。

可见，在本发明中，首先是利用整流模块将输入至目标ups的目标输入电压转换为直流电，并且，当目标输入电压为单相交流电时，则利用控制器控制整流模块执行与单相交流电相对应的第一控制策略，以利用整流模块将单相交流电转换为直流电；或者是当目标输入电压为三相交流电时，则利用控制器控制整流模块执行与三相交流电相对应的第二控制策略，以利用整流模块将三相交流电转换为直流电；然后，再利用逆变器将整流器所输出的直流电转换为目标交流电，以利用目标交流电对目标负载进行供电。显然，在本发明所提供的ups系统中，既可以对单相交流电进行整流逆变，也可以对三相交流电进行整流逆变，这样用户就不需要采购不同类型的ups系统去适应不同的应用场景，由此就可以进一步提高用户在使用ups系统时的用户体验，同时降低成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所提供的一种ups系统的控制装置的结构图；

图2为本发明实施例所提供的另一种ups系统的控制装置的结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参见图1，图1为本发明实施例所提供的一种ups系统的结构图，该ups系统包括：

整流模块11，用于将输入至目标ups的目标输入电压转换为直流电；

控制器12，与整流模块11相连，用于当目标输入电压为单相交流电时，则控制整流模块11执行与单相交流电相对应的第一控制策略，以利用整流模块11将单相交流电转换为直流电；或当目标输入电压为三相交流电时，则控制整流模块11执行与三相交流电相对应的第二控制策略，以利用整流模块11将三相交流电转换为直流电；

逆变模块13，与整流模块11和控制器12相连，用于将直流电转换为目标交流电，以利用目标交流电对目标负载进行供电。

在本实施例中，提供了一种新型的ups系统，该ups系统既可以应用在单相交流电的应用场景下，也可以应用在三相交流电的应用场景下。具体的，该ups系统包括整流模块11、控制器12和逆变模块13。

在该ups系统的工作过程中，控制器12可以通过对输入至目标ups的目标输入电压中的电压有效值、频率以及相位关系等参数进行检测，来判断输入至目标ups的目标输入电压是为单相交流电，还是三相交流电。

当控制器12判断出输入至目标ups的目标输入电压为单相交流电时，则控制器12控制整流模块11执行与单相交流电相对应的第一控制策略，也即，控制器12按照单相交流电的输入模式来控制整流模块11的工作模式，以利用整流模块11将输入至目标ups的单相交流电转换为直流电；如果控制器12判断出输入至目标ups的目标输入电压为三相交流电时，则控制器12控制整流模块11执行与三相交流电相对应的第二控制策略，也即，控制器12按照三相交流电的输入模式来控制整流模块11的工作模式，以使得整流模块11可以将输入至目标ups的三相交流电转换为直流电。

当整流模块11将输入至目标ups的目标输入电压转换为直流电时，则利用逆变模块13将整流模块11所输出的直流电转换为目标交流电，以利用目标交流电来对目标负载进行供电。

需要说明的是，在本实施例中，第一控制策略是指三个单相功率因素校正控制策略，也即，通过对开关管的控制，将输入至控制器的单相交流电升压到稳定的正负直流母线电压，同时使得输入电流跟踪输入电压相位，以获得高输入功率因素，并对三相电路执行相同的控制算法，以及相同的输入电压参考相位；第二控制策略是指三相六开关功率因素校正控制策略，也即，通过对开关管的控制，将输入至控制器的三相交流电升压到稳定的正负直流母线电压，同时分别使得三相输入电流跟踪各自的输入电压相位，以获得高输入功率因素。

此外，在本实施例中，由于在对单相交流电和三相交流电进行切换时，不需要工作人员再对目标ups进行设置与切换，这样就不会影响逆变模块13在输出目标交流电时的稳定性，由此也可以进一步提高目标ups在对目标负载进行供电时的稳定性。而且，利用本实施例所提供的ups系统也不需要工作人员根据不同的应用场景去采购不同类型的ups系统，这样就可以相对降低ups系统在购买时的整体造价成本。

可见，在本实施例中，首先是利用整流模块将输入至目标ups的目标输入电压转换为直流电，并且，当目标输入电压为单相交流电时，则利用控制器控制整流模块执行与单相交流电相对应的第一控制策略，以利用整流模块将单相交流电转换为直流电；或者是当目标输入电压为三相交流电时，则利用控制器控制整流模块执行与三相交流电相对应的第二控制策略，以利用整流模块将三相交流电转换为直流电；然后，再利用逆变器将整流器所输出的直流电转换为目标交流电，以利用目标交流电对目标负载进行供电。显然，在本实施例所提供的ups系统中，既可以对单相交流电进行整流逆变，也可以对三相交流电进行整流逆变，这样用户就不需要采购不同类型的ups系统去适应不同的应用场景，由此就可以进一步提高用户在使用ups系统时的用户体验，同时降低成本。

基于上述实施例，本实施例对技术方案作进一步的说明与优化，作为一种优选的实施方式，控制器12具体为fpga或mcu。

在本实施中，可以将控制器12设置为fpga(fieldprogrammablegatearray，现场可编程逻辑门阵列)，因为fpga是由逻辑单元、arm(advancedriscmachines，arm处理器)、乘法器等硬件资源所组成的硬件逻辑电路，所以，fpga具有极为快速的并行逻辑计算能力。显然，当将控制器12设置为fpga时，就可以进一步提高整流模块11在将目标输入电压转换为直流电时的转换速度。

除了可以将控制器12设置为fpga之外，还可以将控制器12设置为mcu(microcontrollerunit，微控制单元)，因为mcu除了有逻辑计算能力之外，还具有体积小巧、价格低廉的优点，所以，当将控制器12设置为mcu时，也可以相对降低控制器12的空间占用量以及设计成本。

基于上述实施例，本实施例对技术方案作进一步的说明与优化，请参见图2，图2为本发明实施例所提供的另一种ups系统的结构图。具体的，整流模块11包括第一电感l1、第二电感l2、第三电感l3、第四电感l4、第五电感l5、第六电感l6、第一二极管d1、第二二极管d2、第三二极管d3、第四二极管d4、第五二极管d5、第六二极管d6、第一igbtq1、第二igbtq2、第三igbtq3、第四igbtq4、第五igbtq5、第六igbtq6、第一电容c01和第二电容c02；

其中，第一电感l1的第二端分别与第一二极管d1的正极和第一igbtq1的集电极相连，第二电感l2的第二端分别与第二二极管d2的正极和第二igbtq2的集电极相连，第三电感l3的第二端分别与第三二极管d3的正极和第三igbtq3的集电极相连，第一igbtq1的发射极与第四igbtq4的集电极相连，第二igbtq2的发射极与第五igbtq5的集电极相连，第三igbtq3的发射极与第六igbtq6的集电极相连，第四igbtq4的发射极分别与第六电感l6的第二端和第六二极管d6的负极相连，第五igbtq5的发射极分别与第五电感l5的第二端和第五二极管d5的负极相连，第六igbtq6的发射极分别与第四电感l4的第二端和第四二极管d4的负极相连，第一二极管d1的负极、第二二极管d2的负极和第三二极管d3的负极均与第一电容c01的正极相连，第一电容c01的负极与第二电容c02的正极相连，第二电容c02的负极分别与第四二极管d4的正极、第五二极管d5的正极和第六二极管d6的正极相连；

相应的，第一电感l1的第一端、第二电感l2的第一端、第三电感l3的第一端、第四电感l4的第一端、第五电感l5的第一端和第六电感l6的第一端共同构成整流模块11的输入端，第一电容c01的正极和第二电容c02的负极共同构成整流模块11的输出端。

在本实施例中，是提供了整流模块11的一种具体实施方式，通过该整流模块11既可以将单相交流电转换为直流电，也可以将三相交流电转换为直流电。

具体的，当输入至目标ups的目标输入电压为单相交流电时，输入端a、b、c接同一相电源，控制器12控制整流模块11按照与单相交流电相对应的第一控制策略来控制三个桥臂上各个igbt的导通或关断状态；当输入至目标ups的目标输入电压为三相交流电时，输入端a、b、c、n分别接入市电的a、b、c、n，控制器12控制整流模块11按照与三相交流电相对应的第二控制策略来控制三个桥臂上各个igbt的导通或关断状态，从而使得整流模块11可以将单相交流电或者三相交流电转换为直流电。

请参见图2，本实施例还公开了一种逆变模块13的具体实施方式，在图2当中，由igbtq7、q8、q9、q10、q11、q12、q13、q14、q15、q16、q17和q18组成逆变模块13，通过该逆变模块13可以将整流模块11所输出的直流电转换为目标交流电，当逆变模块13将整流模块11所输出的直流电转换为目标交流电时，就可以利用目标交流电来对目标负载进行供电。

显然，通过本实施例所提供的技术方案，进一步保证了整流模块11在实际应用中的可操作性。

基于上述实施例，本实施例对技术方案作进一步的说明与优化，请参见图2，图2为本发明实施例所提供的另一种ups系统的结构图。作为一种优选的实施方式，上述ups系统还包括：

第一滤波模块14，与整流模块11相连，用于对目标输入电压进行滤波。

可以理解的是，在实际应用中，输入至目标ups的目标输入电压中必定会存在波纹或者是杂质，所以，在本实施例中，还在ups系统中设置了第一滤波模块14，并利用第一滤波模块14来对目标输入电压进行滤波处理，并以此来提高目标输入电压的电能质量。

具体的，可以将第一滤波模块设置为lc滤波电路，请参见图2，图2当中的第一滤波模块14是由电感l01、l02、l03以及电容c1、c2和c3所组成。显然，当利用第一滤波模块14来对目标输入电压进行滤波处理时，就能够相对提高目标输入电压的电能质量。

基于上述实施例，本实施例对技术方案作进一步的说明与优化，请参见图2，图2为本发明实施例所提供的另一种ups系统的结构图。作为一种优选的实施方式，上述ups系统还包括：

第二滤波模块15，与逆变模块13相连，用于对目标交流电进行滤波。

可以理解的是，逆变模块13在将直流电转换为目标交流电的过程中，目标交流电中肯定会存在有波纹和杂质，从而影响逆变模块13所输出目标交流电的质量。因此，在本实施例中，还在ups系统中设置了用于对目标交流电进行滤波的第二滤波模块15，也即，利用第二滤波模块15来滤除目标交流电中的杂质干扰。

具体的，可以将第二滤波模块设置为lc滤波电路，请参见图2，在图2当中，第二滤波模块15由电感l04、l05、l06、电容c4、c5和c6所构成，通过该lc滤波电路可以对逆变模块13所输出的目标交流电进行滤波。

基于上述实施例，本实施例对技术方案作进一步的说明与优化，请参见图2，图2为本发明实施例所提供的另一种ups系统的结构图。作为一种优选的实施方式，上述ups系统还包括：

蓄电池16，用于当目标输入电压异常时，对目标负载进行供电。

可以理解的是，在实际应用过程中，如果目标输入电压出现异常，ups系统则无法对目标负载进行正常供电，所以，在本实施例中，为了避免上述情况的发生，还在ups系统中设置了蓄电池16，具体请参见图2中蓄电池16的设置结构，此处不作具体赘述。

能够想到的是，当在ups系统中设置了蓄电池16之后，这样当目标输入电压出现异常时，蓄电池16进行放电操作，就可以使得ups系统输出正常的目标交流电，由此就可以保证目标负载的正常运行。

显然，通过本实施例所提供的技术方案，可以进一步提高ups系统在使用过程中的安全性。

作为一种优选的实施方式，上述ups系统还包括：

充电电路17，与整流模块11相连，用于当目标输入电压正常时，则对蓄电池进行充电。

在本实施例中，还在ups系统中设置了充电电路17，也即，当目标输入电压正常时，利用充电电路17来对目标ups的蓄电池16进行充电；当目标输入电压异常时，蓄电池16放电，以保证ups系统可以正常输出目标交流电。

请参见图2，图2中的保险(fuse)f1、保险(fuse)f2、继电器(relay)rly1、继电器(relay)rly2、电感l07、电感l08、igbtq19、igbtq20、电容c7、电容c8、电容c9和电容c10共同构成充电电路。具体的，在实际应用中，ups系统中的蓄电池16会与batt+、batt-、batt-n三个端子进行连接，这样设置的目的是为了在目标输入电压正常时，ups系统通过充电器对蓄电池16进行充电。当充电电路17需要蓄电池16进行放电时，则将开关管s7、s8、s9、s10、s11和s12闭合，以利用蓄电池16来对目标ups进行供电；当不需要蓄电池16供电时，则将开关管s7、s8、s9、s10、s11和s12关断，并利用充电电路17来对蓄电池16进行充电。

显然，通过本实施例所提供的技术方案，可以进一步提高ups系统在使用过程中的整体可靠性。

基于上述实施例，本实施例对技术方案作进一步的说明与优化，请参见图2，图2为本发明实施例所提供的另一种ups系统的结构图。作为一种优选的实施方式，上述ups系统还包括：

手动旁路18，用于对目标ups进行手动维修。

在实际应用过程中，ups系统在使用过程中不可避免地会遇到一些意外情况或故障，从而导致ups系统无法正常运行，因此，在本实施例中，为了更加方便工作人员对ups系统的维修与处理，还在ups系统中设置了手动旁路18。也即，当ups系统发生故障时，工作人员就可以通过手动旁路18来对ups系统进行维修与处理，由此就可以进一步提高ups系统在使用过程中的安全性与可靠性。

基于上述实施例，本实施例对技术方案作进一步的说明与优化，请参见图2，图2为本发明实施例所提供的又一种ups系统的结构图。作为一种优选的实施方式，上述ups系统还包括：

静态旁路19，用于当目标ups发生故障时，对目标负载进行供电。

在本实施例中，为了进一步提高ups系统在使用过程中的安全性，还在ups系统中设置了静态旁路19，也即，当目标ups发生故障时，此时，ups系统就可以直接切换至静态旁路19。能够想到的是，当将ups系统切换至静态旁路19时，静态旁路19就可以直接对目标负载进行供电，由此就避免了目标负载由于无法供电而不能正常使用的问题。显然，通过本实施例所提供的技术方案，可以进一步ups系统在使用过程中的整体执行效率。

相应的，本发明实施例还公开了一种ups系统的控制方法，应用于前述所公开的一种ups系统中的控制器，包括：

当目标输入电压为单相交流电时，则控制整流模块执行与单相交流电相对应的第一控制策略，以利用整流模块将单相交流电转换为直流电；或当目标输入电压为三相交流电时，则控制整流模块执行与三相交流电相对应的第二控制策略，以利用整流模块将三相交流电转换为直流电。

基于上述实施例所公开的ups系统，在本实施例中，还公开了一种应用于前述ups系统的控制方法。具体的，当控制器检测到输入至目标ups的目标输入电压为单相交流电时，则控制器控制整流模块执行与单相交流电相对应的第一控制策略，也即，按照单相交流电的输入模式来控制整流模块中各个桥臂的通断状态，以使得整流模块可以将单相交流电转换为直流电。

当控制器检测到输入至目标ups的目标输入电压为三相交流电时，则控制控制器控制整流模块执行与三相交流电相对应的第二控制策略，也即，按照三相交流电的输入模式来控制整流模块中各个桥臂的通断状态，以使得整流模块可以将三相交流电转换为直流电。

显然，通过本实施例所提供的技术方案，既可以使得前述的ups系统能够应用在单相交流电的应用场景下，也可以使得前述的ups系统能够应用在三相交流电的应用场景下，由此可以显著提高用户在使用ups系统时的用户体验。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的一种ups系统以及一种ups系统的控制方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。