專利名稱：電流傳感器裝置和用于不間斷電源的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的領(lǐng)域涉及用于不間斷電源(ups)的電流傳感器。
背景技術(shù)：
典型地，在具有功率因數(shù)校正的UPS中，使得流到前端整流器中的電流 是正弦的，并且與AC源12電壓Vj同相。圖1圖示了例如單相的、基于升壓 轉(zhuǎn)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(cè)量流過輸入電感器Li的電流Ij?？刂崎_關(guān)S1，使得流過電感器Ij的電流服 a^正弦形狀，并且與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(tǒng)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(guó)專利4980812也描述了 一種具有直通的中線(through-going neutral) 和功率因數(shù)校正的單相ups。當(dāng)流過線電感器的電流基本類似于線電壓并與 線電壓同相時(shí)，該受專利保護(hù)的UPS實(shí)現(xiàn)了一致的功率因數(shù)。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(jìn)功率因 數(shù)時(shí)也沒有考慮UPS系統(tǒng)中的其它電路的非線性電流。
因此，存在對(duì)于這樣的UPS的需要，其在考慮到UPS電路上除整流器 以外的元件并包括所述元件的同時(shí)，能夠以 一致的功率因數(shù)操作。
發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，在不間斷電源(UPS)中放置電流傳感設(shè)備， 使得從AC源汲取的凈電流關(guān)于AC源電壓具有期望波形和相位。汲取的凈 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(shù)操作UPS，使得即使流過電池充電器和輸入整流器的 各個(gè)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 是正弦的并與AC源同相。本發(fā)明可應(yīng)用到三相以及單相UPS電路。在本發(fā)明另一實(shí)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尋凈電流是正弦的并與AC源電壓同相。 表征本發(fā)明的各種新穎特征具體在權(quán)利要求中指出，權(quán)利要求附于本公 開并形成本公開的一部分。為了更好地理解本發(fā)明、本發(fā)明的操作優(yōu)點(diǎn)和通 過本發(fā)明的使用獲得的好處，參照附圖和描述性內(nèi)容。附圖意圖示出本發(fā)明 的許多形式的示例。附圖不意圖作為示出可以進(jìn)行和4吏用本發(fā)明的所有方式 的限制。當(dāng)然可以對(duì)本發(fā)明的各種組件進(jìn)行變化和替換。本發(fā)明也存在于所 述的元件的子組合和子系統(tǒng)中、以及使用它們的方法中。
圖1是具有電流傳感器的現(xiàn)有^f支術(shù)的不間斷電源的電路圖； 圖2是本發(fā)明實(shí)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(duì)于時(shí)間的曲 線圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在參照附圖，其中相同的參考標(biāo)號(hào)用于指示相同或相關(guān)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并聯(lián)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(lián)連接。主電源電路50包括與升壓電感器Lj串聯(lián)連接的二極管橋15。 升壓電感器Lj然后與AC電源12串聯(lián)連接。
電池充電器18具有汲取高度變形的電流的傳統(tǒng)的二極管橋前端。如果測(cè) 量到經(jīng)過升壓電感器Li的電流并控制開關(guān)S1 ，使得經(jīng)過電感器Li的電流是正 弦的并與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 和的凈源電流Iin將不是正弦的，并且相對(duì)于AC電源12將有微小相移。由于 在電池充電器18的前端二極管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(cè)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(cè)量信息的其 它結(jié)構(gòu)。電流傳感器20與AC電源12串聯(lián)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(cè)量電流Iin用作控制電路(未示出)的電流回路中的反々責(zé)。UPS控制器電路然后如通過
開關(guān)Sl的操作，促使經(jīng)過電流傳感器20的電流Iin是正弦的，并與AC電源 電壓Vi同相，以產(chǎn)生一致的功率因數(shù)操作?；趤碜噪娏鱾鞲衅?0的反饋 來控制開關(guān)SI, 4吏得作為升壓電感器電流Ii和電池充電器電流Ib的和的凈電 流Iin是正弦的，并與AC電源12同相。即使UPS 100的各個(gè)組件自身不展 現(xiàn)正弦電流，也實(shí)現(xiàn)UPS 100的 一致的功率因數(shù)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(tǒng)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(duì)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，并且到主電源電路50的電流I;變?yōu)榕c電流Iin基本相同。
如將認(rèn)識(shí)到的，將電流傳感器20移動(dòng)到與輸入電壓源12串聯(lián)并提前于 任何UPS電路組件(如主電源電路或附屬電路)的位置，確保凈電流L與輸 入電壓Vi同相，以提供一致的功率因數(shù)操作。不管與UPS主電源電路50連 接的各組件，都實(shí)現(xiàn)一致的功率因數(shù)操作。
盡管已經(jīng)參照優(yōu)選實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是屬于本發(fā)明領(lǐng)域的普通技 術(shù)人員可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行各種改變或替換，而不背離本發(fā)明的技術(shù)范圍。 因此，本發(fā)明的技術(shù)范圍不僅包括上述這些實(shí)施例，而且包括落入權(quán)利要求 的范圍內(nèi)的所有實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種以一致的功率因數(shù)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；與所述主電源電路并聯(lián)連接到所述輸入電源的至少一個(gè)附屬電路；以及與所述輸入電源串聯(lián)連接的電流傳感器。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的不間斷電源(UPS),其中所述至少一個(gè)附屬電路 包括電池充電器。
3. 根據(jù)權(quán)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(guān)，由所迷電流傳感器測(cè)量的輸入電流U是供用于控制所述受控開關(guān)的 反饋。
4. 根據(jù)權(quán)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(jù)權(quán)利要求1的不間斷電源(UPS),還包括與主電源電路串聯(lián)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(gè)附屬電路；將所述主電源電路和所述至少一個(gè)附屬電路與所述輸入電源并聯(lián)連接； 將電流傳感器與所述輸入電源串聯(lián)連接，用于測(cè)量在所述主電源電路和所述至少 一個(gè)附屬電路的每個(gè)中的凈電流；連接所述主電源電路中的受控開關(guān)，以接收由所述電流傳感器測(cè)量的輸入電流Iin,作為用于在所述UPS的操作期間控制所述受控開關(guān)的反饋，以實(shí)現(xiàn)一致的功率因數(shù)操作。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中所述至少一個(gè)附屬電路包括電池充電器。
全文摘要
UPS具有電流傳感器，用于控制與AC源電壓串聯(lián)放置的UPS主電源電路的操作，以便測(cè)量由連接到UPS主電源電路的每個(gè)組件使用的凈電流。由控制電路接收的、來自電流傳感器的反饋用于UPS實(shí)現(xiàn)一致的功率因數(shù)操作。電流傳感器位置和操作適用于單相和三相操作。
文檔編號(hào)H02J9/06GK101563830SQ200780047243
公開日2009年10月21日 申請(qǐng)日期2007年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月19日
發(fā)明者克里斯·范卡爾肯, 普拉迪普·V·, ?？恕ず湛怂固乩? 羅伯特·齊杰爾斯特拉, 雷詹德拉·奈克 申請(qǐng)人:通用電氣公司