電流傳感器裝置和用於不間斷電源的方法
2023-09-09 23:45:25
專利名稱：電流傳感器裝置和用於不間斷電源的方法
技術領域：
本發明的領域涉及用於不間斷電源(ups)的電流傳感器。
背景技術：
典型地，在具有功率因數校正的UPS中，使得流到前端整流器中的電流 是正弦的，並且與AC源12電壓Vj同相。圖1圖示了例如單相的、基於升壓 轉換器的UPS 10,該UPS 10具有前端整流器15,其中通過電流傳感器20 測量流過輸入電感器Li的電流Ij。控制開關S1，使得流過電感器Ij的電流服 a^正弦形狀，並且與AC源12電壓Vi同相。然而，UPS電路10的配置未能 考慮由UPS系統中的其它電路(如電池充電器18)所汲取的非線性電流，該 其它電路連接在AC源12和電流傳感器20之間。
美國專利4980812也描述了 一種具有直通的中線(through-going neutral) 和功率因數校正的單相ups。當流過線電感器的電流基本類似於線電壓並與 線電壓同相時，該受專利保護的UPS實現了一致的功率因數。然而，在US 4980812中描述的UPS不包括與源(電源(mains))電壓連接的任何額外的 UPS組件，如電池充電器。因此，US 4980812描述的UPS在嘗試改進功率因 數時也沒有考慮UPS系統中的其它電路的非線性電流。
因此，存在對於這樣的UPS的需要，其在考慮到UPS電路上除整流器 以外的元件並包括所述元件的同時，能夠以 一致的功率因數操作。
發明內容
在本發明的一個實施例中，在不間斷電源(UPS)中放置電流傳感設備， 使得從AC源汲取的淨電流關於AC源電壓具有期望波形和相位。汲取的淨 電流是由UPS的輸入整流器和電池充電器汲取的電流的和。在一種操作;漠式 中，以一致的功率因數操作UPS，使得即使流過電池充電器和輸入整流器的 各個電流分量不是正弦的或不與AC源同相，從效用(utility)汲取的電流也 是正弦的並與AC源同相。本發明可應用到三相以及單相UPS電路。在本發明另一實施例中，由電池充電器電^各汲取的電流和由UPS的主電
源(main power)電路汲取的電流佳J尋淨電流是正弦的並與AC源電壓同相。 表徵本發明的各種新穎特徵具體在權利要求中指出，權利要求附於本公 開並形成本公開的一部分。為了更好地理解本發明、本發明的操作優點和通 過本發明的使用獲得的好處，參照附圖和描述性內容。附圖意圖示出本發明 的許多形式的示例。附圖不意圖作為示出可以進行和4吏用本發明的所有方式 的限制。當然可以對本發明的各種組件進行變化和替換。本發明也存在於所 述的元件的子組合和子系統中、以及使用它們的方法中。
圖1是具有電流傳感器的現有^f支術的不間斷電源的電路圖； 圖2是本發明實施例的電路圖；以及
圖3是顯示圖2的電路中的代表性波形的、電流和電壓相對於時間的曲 線圖。
具體實施例方式
現在參照附圖，其中相同的參考標號用於指示相同或相關的元件，圖2 圖示單相UPS 100的前端部分，其中電池充電器18與主電源(mainpower) 電路50並聯連接到AC電源12。如果需要，可將電池升壓器19與電池充電 器18串聯連接。主電源電路50包括與升壓電感器Lj串聯連接的二極體橋15。 升壓電感器Lj然後與AC電源12串聯連接。
電池充電器18具有汲取高度變形的電流的傳統的二極體橋前端。如果測 量到經過升壓電感器Li的電流並控制開關S1 ，使得經過電感器Li的電流是正 弦的並與AC電源12同相，則作為升壓電感器電流Ij和電池充電器電流Ib的 和的淨源電流Iin將不是正弦的，並且相對於AC電源12將有微小相移。由於 在電池充電器18的前端二極體橋的輸出上存在電容性濾波器，因此電池充電 器18汲取稍微提前的電流。圖3中示出各種波形。
通過電流傳感器20測量從AC電源12流出的總電流L。電流傳感器20 可以是變流器、霍爾器件或分流(shunt)電阻器、或4是供電流測量信息的其 它結構。電流傳感器20與AC電源12串聯放置。因此，輸入到電流傳感器 20的電流包括流過主電源電^各50和電池充電器18的電流。該測量電流Iin用作控制電路(未示出)的電流迴路中的反々責。UPS控制器電路然後如通過
開關Sl的操作，促使經過電流傳感器20的電流Iin是正弦的，並與AC電源 電壓Vi同相，以產生一致的功率因數操作。基於來自電流傳感器20的反饋 來控制開關SI, 4吏得作為升壓電感器電流Ii和電池充電器電流Ib的和的淨電 流Iin是正弦的，並與AC電源12同相。即使UPS 100的各個組件自身不展 現正弦電流，也實現UPS 100的 一致的功率因數操作。
圖3中示出輸入電壓和分量電流的各種波形。如圖3中所示，AC電源 12的電源(mains)電壓Vi具有傳統的正弦波形。Ij和Ib包括電源電流Iin的 分量元素。如圖3所示，Ii和Ib不是完美的正弦形，但是對其求和以形成正
弦電流Iin。即，隨著電池充電電流Ib從零改變，流過升壓電感器Lj的電流Ii
從正弦改變，以反映電池充電電流Ib的扣除。隨著電池充電，到電池充電器 18的電流Ib減少，並且到主電源電路50的電流I;變為與電流Iin基本相同。
如將認識到的，將電流傳感器20移動到與輸入電壓源12串聯並提前於 任何UPS電路組件(如主電源電路或附屬電路)的位置，確保淨電流L與輸 入電壓Vi同相，以提供一致的功率因數操作。不管與UPS主電源電路50連 接的各組件，都實現一致的功率因數操作。
儘管已經參照優選實施例描述了本發明，但是屬於本發明領域的普通技 術人員可以對這些實施例進行各種改變或替換，而不背離本發明的技術範圍。 因此，本發明的技術範圍不僅包括上述這些實施例，而且包括落入權利要求 的範圍內的所有實施例。
權利要求
1.一種以一致的功率因數操作的不間斷電源(UPS)，包括輸入電源；與所述輸入電源連接的主電源電路；與所述主電源電路並聯連接到所述輸入電源的至少一個附屬電路；以及與所述輸入電源串聯連接的電流傳感器。
2. 根據權利要求1的不間斷電源(UPS),其中所述至少一個附屬電路 包括電池充電器。
3. 根據權利要求1的不間斷電源(UPS),其中所述主電源電路包括受 控開關，由所迷電流傳感器測量的輸入電流U是供用於控制所述受控開關的 反饋。
4. 根據權利要求1的不間斷電源(UPS)，其中所述電流傳感器的輸入 電流Iin與所述輸入電源的電壓Vi同相。
5. 根據權利要求1的不間斷電源(UPS),還包括與主電源電路串聯連 接到電流傳感器的升壓電感器。
6. —種配置不間斷電源(UPS)以一致的功率因凝j乘作的方法，包括 提供輸入電源；提供主電源電路； 提供至少一個附屬電路；將所述主電源電路和所述至少一個附屬電路與所述輸入電源並聯連接； 將電流傳感器與所述輸入電源串聯連接，用於測量在所述主電源電路和所述至少 一個附屬電路的每個中的淨電流；連接所述主電源電路中的受控開關，以接收由所述電流傳感器測量的輸入電流Iin,作為用於在所述UPS的操作期間控制所述受控開關的反饋，以實現一致的功率因數操作。
7. 根據權利要求6的方法，其中所述至少一個附屬電路包括電池充電器。
全文摘要
UPS具有電流傳感器，用於控制與AC源電壓串聯放置的UPS主電源電路的操作，以便測量由連接到UPS主電源電路的每個組件使用的淨電流。由控制電路接收的、來自電流傳感器的反饋用於UPS實現一致的功率因數操作。電流傳感器位置和操作適用於單相和三相操作。
文檔編號H02J9/06GK101563830SQ200780047243
公開日2009年10月21日 申請日期2007年11月6日 優先權日2006年12月19日
發明者克裡斯·范卡爾肯, 普拉迪普·V·, 福克·赫克斯特拉, 羅伯特·齊傑爾斯特拉, 雷詹德拉·奈克 申請人:通用電氣公司