供電控制的制作方法

1.公開領域

本公開的實施方式一般涉及提供電力的系統和方法。

2.背景描述

諸如不間斷電源(UPS)之類的電源一般用于向電氣設備或負載提供電力。當主電源或電力網不可用時，UPS可提供電力。傳統的在線UPS利用功率因數校正電路(PFC)整流由電氣設施提供的輸入電力以向DC總線提供電力。當電力網可用時，整流的DC電壓一般用于給電池充電，同時也向DC總線提供電力。在沒有電力網電力時，電池向DC總線提供電力。逆變器從DC總線產生AC輸出電壓給負載。因為DC總線由電力網或電池供電，如果電力網故障并且電池被充足地充電，則UPS的輸出電力是不間斷的。

概述

本發明的至少一些方面和實施方式針對供電系統，該供電系統包括輸入端、輸出端、功率因數校正電路、逆變器、總線和開關電路，輸入端配置為接收來自輸入電源的輸入電力，輸出端配置為向負載提供輸出電力，功率因數校正電路耦合到輸入端并配置為從輸入端汲取輸入電流，逆變器耦合到輸出端并配置為向輸出端提供輸出電流，總線耦合到功率因數校正電路和逆變器，以及開關電路耦合到逆變器，開關電路配置為在第一操作模式將電力從功率因數校正電路引導到逆變器以及在第二操作模式將電力從總線引導到逆變器，其中，開關電路包括中性鉗位電路，中性鉗位電路耦合到功率因數校正電路和逆變器，中性鉗位電路配置為控制由功率因數校正電路汲取的輸入電流的電平以及由逆變器向輸出端提供的輸出電流的電平。

根據一個實施方式，開關電路配置為在第一操作模式中繞開總線將交流電流從功率因數校正電路引導到逆變器。

根據另一個實施方式，供電系統還包括控制器，該控制器耦合到開關電路并配置為向開關電路提供控制信號。在一個實施方式中，控制器配置為監控供電系統的至少一個電氣特性，并基于至少一個電氣特性，在第一操作模式、第二操作模式以及第一操作模式和第二操作模式的組合中的至少一個模式中提供控制信號來操作開關電路。在另一個實施方式中，在提供控制信號來操作開關電路時，控制器還配置為向中性鉗位電路提供控制信號以調整中性鉗位電路的占空比來調節由功率因數校正電路汲取的輸入電流的電平以及由逆變器向輸出端提供的輸出電流的電平中的至少一個。在另一個實施方式中，在提供控制信號來操作開關電路時，控制器還配置為向開關電路提供控制信號以調整開關電路的占空比來控制在功率因數校正電路、總線和逆變器間傳輸的電力的量。

根據一個實施方式，控制器還配置為監控由功率因數校正電路汲取的輸入電流，確定由功率因數校正電路汲取的輸入電流是否小于參考輸入電流電平，并響應于確定由功率因數校正電路汲取的輸入電流小于參考輸入電流電平，向中性鉗位電路提供控制信號以增加中性鉗位電路的第一占空比來增加由功率因數校正電路汲取的輸入電流。在一個實施方式中，控制器還配置為響應于確定由功率因數校正電路汲取的輸入電流大于參考輸入電流電平，向中性鉗位電路提供控制信號以降低中性鉗位電路的第一占空比來減少由功率因數校正電路汲取的輸入電流。

根據另一個實施方式，控制器還配置為確定由逆變器提供的輸出電流是否小于參考輸出電流電平，并響應于確定由逆變器提供的輸出電流小于參考輸出電流電平，向開關電路提供控制信號以增加開關電路的占空比來增加由逆變器提供的輸出電流。在一個實施方式中，控制器還配置為響應于確定由逆變器提供的輸出電流大于參考輸出電流電平，向中性鉗位電路提供控制信號以增加中性鉗位電路的第二占空比來減少由逆變器提供的輸出電流。

本發明的一個方面針對控制供電系統的方法，該供電系統包括輸入端、輸出端、功率因數校正電路、逆變器、總線和開關電路，輸入端配置為接收來自輸入電源的輸入電力，輸出端配置為向負載提供輸出電力，功率因數校正電路耦合到輸入端并配置為從輸入端汲取輸入電流，逆變器耦合到輸出端并配置為向輸出端提供輸出電流，總線耦合到功率因數校正電路和逆變器，以及開關電路耦合到逆變器，，開關電路包括耦合到功率因數校正電路和逆變器中性鉗位電路，，該方法包括確定供電系統的一個或多個電氣特性，基于確定提供控制信號以在將電力從功率因數校正電路引導到逆變器的第一操作模式或將電力從總線引導到逆變器的第二操作模式中的一個操作模式中操作開關電路，以及基于確定提供控制信號以操作中性鉗位電路來調節由功率因數校正電路汲取的輸入電流的電平以及由逆變器向輸出端提供的輸出電流的電平。

根據一個實施方式，以第一操作模式操作開關電路包括繞開總線將交流電流從功率因數校正電路引導到逆變器。在一個實施方式中，提供控制信號包括基于一個或多個電氣特性提供控制信號以在第一操作模式、第二操作模式以及第一操作模式和第二操作模式的組合中的至少一個模式下操作開關電路。在另一個實施方式中，提供控制信號來操作中性鉗位電路包括：向中性鉗位電路提供控制信號以控制中性鉗位電路的占空比來調節由功率因數校正電路汲取的輸入電流的電平以及由逆變器向輸出端提供的輸出電流的電平。在另一個實施方式中，提供控制信號包括向開關電路提供控制信號以調整開關電路的占空比來控制在功率因數校正電路、總線和逆變器間傳輸的電力的量。

根據另一個實施方式，確定一個或多個電氣特性包括監控由功率因數校正電路汲取的輸入電流，以及確定由功率因數校正電路汲取的輸入電流是否小于參考輸入電流電平，其中，提供控制信號以操作中性鉗位電路包括響應于確定由功率因數校正電路汲取的輸入電流小于參考輸入電流電平，向中性鉗位電路提供控制信號以增加中性鉗位電路的第一占空比來增加由功率因數校正電路汲取的輸入電流。在一個實施方式中，提供控制信號以操作中性鉗位電路包括響應于確定由功率因數校正電路汲取的輸入電流大于參考輸入電流電平，向中性鉗位電路提供控制信號以減少中性鉗位電路的第一占空比來減少由功率因數校正電路汲取的輸入電流。

根據一個實施方式，確定一個或多個電氣特性包括監控由逆變器提供的輸出電流，并確定由逆變器提供的輸出電流是否小于參考輸出電流電平，其中，提供控制信號以操作開關電路包括響應于確定由逆變器提供的輸出電流小于參考輸出電流電平，向開關電路提供控制信號以增加開關電路的占空比來增加由逆變器提供的輸出電流。在一個實施方式中，提供控制信號以操作中性鉗位電路包括：響應于確定由逆變器提供的輸出電流大于參考輸出電流電平，向中性鉗位電路提供控制信號以增加中性鉗位電路的第二占空比來減少由逆變器提供的輸出電流。

本發明的另一個方面針對供電系統，其包括輸入端、輸出端、功率因數校正電路、逆變器、DC總線，輸入端配置為接收來自輸入電源的輸入電力，輸出端配置為向負載提供輸出電力，功率因數校正電路耦合到輸入端并配置為從輸入端汲取輸入電力，逆變器耦合到輸出端并配置為向輸出端提供輸出電力，DC總線耦合到功率因數校正電路和逆變器，該供電系統還包括用于以混合模式(該混合模式至少部分地繞開DC總線)操作供電系統以產生供電系統所需的輸入電力和輸出電力以及用于利用供電系統的共享的部分來控制由功率因數校正電路汲取的輸入電流的電平和逆變器提供的輸出電流的電平的裝置。

附圖簡述

下文參考附圖討論了至少一個實施方式的各個方面，附圖不旨在按比例繪制。附圖被包含以提供對各個方面和實施方式的說明以及進一步的理解，并且被并入說明書且構成該說明書的一部分，但是不旨在作為對本公開的限制的定義。各圖中，在各個圖中示出的每個相同的或者接近相同的組件用相同的編號表示。出于清楚的目的，并非每一個組件都可在每一個圖中被標記出。在附圖中：

圖1是根據本公開的方面的UPS系統的框圖；

圖2是根據本公開的方面的UPS系統的一部分的電路圖；

圖3包括示出根據本公開的方面的UPS系統的開關循環的圖。

圖4是根據本公開的方面的UPS系統的一部分的又一實施方式的電路圖。

詳細描述

UPS系統一般包括輸入端、功率因數校正(PFC)電路、DC總線、逆變器和輸出端，輸入端用于接收輸入AC電力，功率因數校正(PFC)電路將AC電力轉換成DC電力，逆變器將DC電力轉換回AC電力，輸出端提供輸出AC電力。至少一些方面和實施方式針對UPS的混合模式的方法和裝置，其繞開從AC到DC的電力轉換，直接將電力從PFC電路引導到逆變器。混合模式可提供效率的增加，同時還提供對輸入電流和輸出電壓的控制以及浪涌處理能力，這可能在旁路模式或生態模式中是不可得到的。

本文公開的一個或多個特征可在配置為控制一個或多個UPS系統的一個或多個控制器或裝置中實現。在各種實施方式中，本文公開的控制器可包括在一個或多個UPS系統中或可與被控制的一個或多個UPS系統分離。下面更詳細地討論各個方面可在其上實現的示例UPS系統和基于各個方面可控制的示例UPS系統。

應當理解，本文所討論的方法和裝置的實施方式并不將其應用限于下面描述中闡述的或者在附圖中示出的組件的結構以及布置的細節。該方法和裝置能夠以其他實施方式或以各種方式被實踐或執行。本文提供的具體實施的示例僅用于說明性目的并不旨在限制。特別地，結合任何一個或者多個實施方式論述的動作、元素以及特征并不旨在排除任何其他的實施方式中的類似作用。

另外，本文所用的措辭和術語是出于描述的目的，不應視為具有限制性。對本文以單數形式提到的系統和方法的實施方式或元素或者動作的任何引用，也可以包括包含這些元素的復數的實施方式，以及本文以復數形式對任何實施方式或元素或者動作的任何引用也可以包括只包含單個元素的實施方式。本文中使用“包括(including)”、“包括(comprising)”、“具有”、“包含”、“涉及”、以及其變型意指涵蓋此后列出的項目和其等效物以及另外的項目。對“或”的引用應解釋為包含的，以便使用“或”描述的任何術語可以指示描述的術語的單個、多于一個和所有的任何一個。

圖1示出描繪不間斷電源(UPS)100的框圖。不間斷電源100包括輸入端102、功率因數校正(PFC)電路104、DC總線106、電池108、逆變器110和輸出端112。UPS100還包括混合電路114和控制器116，混合電路114允許UPS100在混合模式下運行，控制器116提供指令和命令以控制UPS100的模式。

輸入端102接收來自AC電源的輸入AC電力。PFC電路104濾波和整流輸入AC電力以將輸入AC電力轉換成DC電力，同時提供功率因數校正。傳統上，PFC電路104向DC總線106提供DC電力。電池108或其他儲能元件還可向DC總線106提供電力，DC總線106向逆變器110提供DC電力。逆變器將DC電力轉換成AC電力用于輸出端112。在一些實施方式中，混合電路114繞開AC電力到DC電力的轉換。因此，混合電路114繞開DC總線106。在一些實施方式中，根據配置和/或環境參數，混合電路114允許UPS100在混合模式下以及傳統模式下運行。環境參數可包括輸入電力和輸出電力的可測量的特性，包括諸如電壓、電流、頻率、電能質量和其他特性之類的電氣特性。例如，混合電路114可包括開關，其允許UPS100在傳統模式下運行，將AC電力轉換成DC電力以及利用UPS100的傳統組件。

UPS100操作的模式可由UPS100的控制器116來控制。控制器116可接收諸如環境參數輸入和用戶輸入，這可確定UPS100是在傳統模式、混合模式、旁路模式、UPS100提供的其他模式下運行還是在一些模式的組合下運行。在混合模式下，控制器116可取決于環境參數的時間的部分期間允許電流通過混合電路114和DC總線106。在一些實施方式中，混合模式包括在時間的部分期間運行在傳統模式下。例如，正如在下面進一步描述的那樣，控制器116可改變開關的占空比用于改變取決于環境參數的時間量。在一些實施方式中，控制器116包括至少一個處理器或其他邏輯設備。在一些實施方式中，控制器116包括數字信號處理器(DSP)。控制器116還可包括至少一個現場可編程門陣列(FPGA)和專用集成電路(ASIC)，或其它硬件、軟件、固件或它們的組合。在各種實施方式中，一個或多個控制器可作為UPS100的一部分，或在UPS100之外但與UPS100可操作地耦合。

在一些實施方式中，控制器116包括至少一個控制信號發生器。控制信號發生器可以是控制器116的部分或單獨的設備，該單獨的設備輸出至少部分響應于來自控制器116的指令的控制信號。在一些實施方式中，控制信號發生器包括至少一個DSP和FPGA。控制信號發生器可產生、形成，或以其他方式輸出控制信號，如脈寬調制(PWM)控制信號。

圖2示出UPS100的一部分的示例電路200的簡圖。電路200包括輸入端102，其接收輸入AC電力。電路200包括電感器L1 202和電感器L2228、二極管D1 204和二極管D2 206以及一系列開關S1 208、S2 210、S3 212、S4 214、S5 216、S6 218、S7 220和S8 222，這些開關可控制通過電路200的電能流。在一些實施方式中，開關S1-S8 208-222實現為功率晶體管，如金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)或絕緣柵雙極晶體管(IGBT)。在一些實施方式中，兩個開關S7 220和S8 222允許UPS100在混合模式下運行。用短路代替開關S7 220和S8 222將成為PFC電路和3級NPC-2逆變器。開關S7 220和S8 222允許電路200將電流從PFC104引導到DC總線106(通過開關S7 220或S8 222內部的二極管)或通過開關S1 208和S4 214直接到逆變器110。如果PFC輸入電流高于逆變器輸出電流，則過量的電流可通過開關S7 220流向DC總線106。如果PFC輸入電流低于逆變器輸出電流，則開關S7 220和S8 222可部分地接通以將外部電力從DC總線106引導到逆變器輸出端。

PFC的輸入電流可通過調整開關S5 216和S6 218的占空比來提高和控制。如果輸入電壓高于輸出電壓，則可通過調整S1 208和S4 214的占空比來限制電流。如果所需的輸出電流高于輸入電流，則可增加S7 220和S8 222的占空比以從DC總線抽運功率，將逆變器輸出電流提高到所需的電平。類似地，如果輸入電流高于輸出電流，則來自PFC的電流可通過開關S7 220和S8 222續流到DC總線。

在一些實施方式中，當輸入電壓和輸出電壓相同并且負載功率因數接近1時，S1 208和S4 214幾乎持續地保持接通，并且電流可在大部分時間繞開DC總線106，這可使節流圈芯損耗和開關損耗達到最小化，以及減少傳導損耗。剩下的開關S5 216/S6 218、S7 220/S8 222和S2 210/S3 212可在每個開關周期短時接通以補償輸入電流和輸出電流之間的任何差別。那么初級電流通路將包括D1 204和S1 208或D2 206和S4 214，減少了初級電流通路中的交叉點。

在低輸出負載功率因數處(例如，無功負荷)，UPS100可操作在傳統模式下，通過將S7 220和S8 222接通，將電流引導通過PFC電路104、DC總線106和逆變器110。根據一些實施方式，在低輸出負載功率因數處，UPS100還可操作在混合模式下，并且當來自PFC輸入端的電流可自動地在DC總線106和逆變器110之間分開時，部分地將AC電力從PFC輸入端直接引導到逆變器輸出端。根據一些實施方式，UPS100即可操作在傳統模式下也可操作在混合模式下(通過調整開關的占空比)以提供所需的輸出。

混合模式可適于208V和400/480V的系統以及其他電壓。在一些實施方式中，在400V的系統中，S2 210、S3 212、S5 216、S6 218、S7 220和S8 222是額定電壓為600V的組件，而D1 204、D2 206、S1 208和S4 214的額定擊穿電壓是1200V。在一些實施方式中，在208V的系統中，所有的組件的額定電壓是600V。在一些實施方式中，UPS100包括單獨的DC-DC轉換器，其用于提供電力到DC總線106并且接收從電池108到DC總線106的電力。

圖3包括示出UPS系統100的開關周期的圖300和圖320。第一圖300的y軸表示電壓(用伏表示)并且第一圖300的x軸表示時間(用毫秒表示)。第一圖300中的軌跡306表示逆變器110的脈寬調制(PWM)電壓。第二圖320的y軸表示電流(用Amps表示)并且第二圖320的x軸表示時間(用毫秒表示)。第二圖320中的第一軌跡326表示UPS系統100的逆變器電流。第二圖320中的第二軌跡328表示UPS系統100的PFC電流。第二圖320中的第三軌跡330表示通過開關S3 212的電流。第二圖320中的第四軌跡332表示通過開關S7 220的電流。

在第一時間308處，開關S7 220接通，并且逆變器110的PWM電壓306增加。假設開關S1 208已經接通，逆變器電流326利用由DC總線106(通過開關S7 220)提供的能量升高。同時，PFC電流328通過D1 204和開關S7 220續流到DC總線106，并因此，PFC的電流328減小了。

在第二時間310處，開關S7 220斷開，并且通過開關S7 220的電流332變為零。因此，由于逆變器電流326經由開關S2 210和開關S3 212續流(例如，正如在第二圖320中示出的通過開關S3 212的電流330中所見的)，逆變器110的PWM電壓306下降到零。隨著逆變器電流326下降以及PFC電流328增加，在時間312處，逆變器電流326和PFC電流328相等。一旦逆變器電流326和PFC電流328相等，逆變器110的PVM電壓306穩定在UPS100的輸入電壓和輸出電壓之間的平均值。此時，PFC 104和逆變器110兩端的電壓實際上是零，并因此電流的變化也接近為零。根據一個實施方式，此時的損耗也非常低。

雖然混合電路200已經用具體的拓撲描述，但是DC總線的旁路可通過各種不同的拓撲來實現，也具有上述類似的優點。本公開的不同實施方式提供電力從PFC電路引導到逆變器而無需將AC電力完全轉換成DC電力的電源。

圖4示出另一個示例電路400的圖，該示例電路400可在UPS100中實現以執行UPS100的PFC104、混合電路114、DC總線106和逆變器110的至少一些功能。電路400包括輸入端102，其接收輸入AC電力。電路400包括電感器L1 402和電感器L2 428、一系列電容器C1 420、C2 426、C3 422、C4 424、中性線405以及一系列開關S1 404、S2 406、S3 408、S4 410、S5 412、S6 414、S7 416和S8 418，這些開關可控制通過電路400的電能流。在一些實施方式中，開關S1-S8 404-418實現為功率晶體管，如金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)或絕緣柵雙極晶體管(IGBT)。二極管430耦合在開關404-418中的每一個開關的兩端。

輸入端102耦合到電感器L1 402的第一端子。電感器L1 402的第二端子耦合到開關S1 404的第一端子及開關S2 406的第一端子。開關S1 404的第二端子耦合到開關S7 416的第一端子。開關S7 416的第二端子耦合到電感器L2 428的第一端子。開關S2 406的第二端子耦合到開關S8 418的第一端子。開關S8的第二端子還耦合到電感器L2 428的第一端子。電容器C1 420耦合在輸入端102和中性線405之間。

開關S3 408的第一端子耦合到開關S1 404的第二端子。開關S3 408的第二端子耦合到電容器C3 422的第一端子。電容器C3 422的第二端子耦合到中性線405。開關S5 412的第一端子耦合到開關S7 416的第一端子。開關S5 412的第二端子耦合到中性線405。開關S4 410的第一端子耦合到開關S2 406的第二端子。開關S4 410的第二端子耦合到電容器C4 424的第一端子。電容器C4 424的第二端子耦合到中性線405。開關S6 414的第一端子耦合到開關S8 418的第一端子。開關S6 414的第二端子耦合到中性線405。電感器L2 428的第二端子耦合到輸出端112。電容器C2耦合在中性線405和輸出端112之間。

對一系列開關(S1-S8)404-418的操作(例如，通過控制器116)允許電路400運行在如上所述的混合模式和/或傳統模式下。開關(S1-S8)404-418允許電路400將電流從PFC電路104引導到DC總線106或者直接到逆變器110。電路400的控制器116操作開關(S1-S8)404-418以控制從PFC電路104到逆變器110(即，繞開DC總線106)的交流電流和/或從PFC電路104到DC總線106的直流電流。

例如，在電路400的操作期間，開關S7 416一般是閉合的，因此，使PFC電流能夠繞開DC總線106經由開關S1 404的二極管430和閉合的開關S7 416從輸入端102到輸出端112。繞開DC總線106可最小化節流圈芯損耗和開關損耗，同時減少傳導損耗。控制器116操作一系列開關(S1-S8)404-418(即，控制開關404-418的占空比)以對PFC輸入電流和逆變器電流進行所期望的調整。通常，通過控制器116的僅較小的校正對產生所期望的PFC電流和逆變器電流是有必要的。

如果電路400的PFC電流需要被增加，控制器116可增加開關S5 412的占空比。通過增加開關S5 412的占空比，經由開關S1 404和開關S5 412的二極管430從輸入端102到中性線405的PFC電流增加了。如果電路400的PFC電流需要被減少，控制器116可增加開關S3 408的占空比。通過增加開關S3 408的占空比，較大部分的逆變器電流從DC總線106汲取并且可減少通過開關S1 404的PFC電流。

如果需要增加逆變器電流，控制器116可在保持開關S7 416閉合時增加開關S3 408的占空比。通過在開關S7 416閉合時增加開關S3 408的占空比，從DC總線106汲取更多的電流，且逆變器電流增加。如果需要減少逆變器電流，可在開關S6 414接通時減少開關S7 416的占空比。因此，PFC電流將續流到DC總線106，且逆變器電流將通過開關S6 414和開關S8 418續流到中性線405，從而減少逆變器電流。

正如在上述場景中所見的，除了與DC總線耦合的開關(即，開關S3 408/S4 410)，中性鉗位開關(即，開關S5 412/S6 414)由PFC電路104和逆變器110利用(即，“共享”)，并且對中性鉗位開關S5 412/S6 414的控制控制PFC電路104和逆變器110。下面關于表1更詳細地討論對中性鉗位開關的控制。

表1 減少/增加PFC電流和逆變器電流的步驟

表1示出在電路400中實現關于D_S3_MIN減少/增加PFC和逆變器電流的步驟的一個實施方式。D_S3_MIN是開關S3 408的最小占空比，其可由PFC電路104、逆變器110或控制器116設置。控制器116監控PFC電路104的輸入電流(即，PFC電流)以及逆變器110的輸出電流(即，逆變器電流)。

如表1所見，如果需要減少PFC電流(例如，因為所測量的PFC電流電平大于參考PFC電流電平)，控制器116首先減少開關S2 406的占空比以減少從輸入端102經由開關S6 414的二極管430的PFC電流。如果仍然需要減少PFC電流并且開關S2 406的占空比是0％，控制器116減少開關S5 412的占空比從輸入端102以經由開關S1 404的二極管430汲取較少的電流。如果仍然需要減少PFC電流并且開關S5 412的占空比是0％，控制器116增加開關S3 408的占空比以從DC總線106汲取較多的電流(并且經由開關S1 404的二極管430從輸入端102汲取較少的電流)，直到PFC電流減少到所期望的電平(例如，參考PFC電流電平)。

如果需要增加PFC電流(例如，因為所測量的PFC電流電平小于參考PFC電流)，控制器116首先減少開關S3 408的占空比以從DC總線106汲取較少的電流(并且從輸入端102經由開關S1 404的二極管430汲取較多的電流)。如果仍然需要增加PFC電流而開關S3 408的占空比等于D_S3_MIN，控制器116增加開關S5 412的占空比以從輸入端102經由開關S1 404的二極管430汲取較多的電流。如果仍然需要增加PFC電流并且開關S5 412的占空比等于1-D_S3_MIN，控制器116增加開關S2 406的占空比以從輸入端102汲取較多的電流，直到PFC電流增加到所期望的電平(例如，參考PFC電流電平)。

如果需要減少逆變器電流(例如，因為所測量的逆變器電流電平大于參考逆變器電流電平)，控制器116首先減少開關S3 408的占空比以從DC總線106汲取較少的電流(并且從DC總線106提供較少電流到逆變器110)。如果仍然需要減少逆變器電流并且開關S3 408的占空比等于D_S3_MIN，控制器116減少開關S7 416的占空比(當開關S6 414閉合(即，其具有100％的占空比))以從PFC電路104汲取較少的電流(即，從輸入端102經由開關S1 404的二極管430)，直到逆變器電流減少到所期望的電平(例如，參考逆變器電流電平)。

如果需要增加逆變器電流(例如，因為所測量的逆變器電流電平小于參考逆變器電流電平)，控制器116首先增加開關S7 416的占空比以從PFC電路104汲取較多的電流(即，從輸入端102經由開關S1 404的二極管430)。如果仍然需要增加逆變器電流并且開關S7 416的占空比是100％，控制器116增加開關S3 408的占空比以從DC總線106汲取較多的電流(并且從DC總線106向逆變器110提供更多電流)，直到逆變器電流增加到所期望的電平(例如，參考逆變器電流電平)。

在上述的電路200中，由PFC電路104和逆變器110“共享”與DC總線耦合的開關S7 220和S8 222。在上述電路400中，除了與DC總線耦合的開關S3 408和S4 410,中性鉗位開關(即，開關S5 412/S6 414)還被PFC電路104和逆變器110利用(即，“共享”)(即，開關S5 412/S6 414的操作控制PFC電路104和逆變器110)。通過在PFC電路104和逆變器110之間“共享”中性鉗位開關(即，S5 412/S6 414)，可從電路400忽略兩個額外的中性鉗位開關。還如上所述，在一些實施方式中，開關S1 404/S2 406還可被用于轉換器104的中性鉗位。

本文描述的各個方面和功能可在配置為控制一個或多個UPS系統的一個或多個控制器或裝置中實現。在各種實施方式中，本文公開的控制器可包括在一個或多個UPS系統中或可與被控制的一個或多個UPS系統分離。

上述至少一些實施方式提供UPS中的混合電路。在其他實施方式中，混合電路可用在各種類型的電源和其他設備中。

此外，根據本公開在本文描述的各個方面和功能可實現為一個或多個計算機系統上的硬件、軟件或硬件和軟件的組合。該一個或多個計算機系統可配置為與被控制的一個或多個UPS系統通信。當前有許多計算機系統的示例在使用。其中，一些示例包括網絡設備、個人計算機、工作站、大型主機、聯網客戶端、服務器、媒體服務器、應用程序服務器、數據庫服務器、Web服務器和虛擬服務器。計算機系統的其他示例可以包括如手機和個人數字助理的移動計算裝置，以及如負載平衡器、路由器和交換機的網絡設備。額外地，根據本發明的方面可定位在單個計算機系統上或可分布在連接到一個或多個通信網絡的多個計算機系統中。

例如，各個方面和功能可分布在配置為向一個或多個客戶端計算機提供服務或作為分布式系統的部分執行全部的任務的一個或多個計算機系統中。此外，各方面可以在包括組件的客戶端服務器或者多層系統上執行，該組件分布在一個或者多個執行各種功能的服務器系統之間。因此，發明不限于在任何具體的系統或系統組上執行。此外，可以用軟件、硬件或者固件、或者它們的任何組合實施各個方面。因此，根據本發明的方面可以在使用各種硬件和軟件配置的方法、行為、系統、系統布置和組件內實現，并且本發明不局限于任何特定的分布的體系結構、網絡或通信協議。此外，根據本發明的方面可被實現為專門編程的硬件和/或軟件。

上述混合電路可適用于208V和400/480V的系統。例如，在一些400V的系統，開關S3 408、S4 410、S5 412和S6 414是額定電壓為600V的組件，而開關S1 404、S2 406、S7 416和S8 418的額定擊穿電壓是1200V。在一些208V的系統中，所有的組件的額定電壓是600V。

在一些其它實施方式中，UPS100可包括單獨的DC-DC轉換器，其用于提供電力到DC總線106并且接收從電池108到DC總線106的電力。

如上所述，表1示出減少/增加PFC和逆變器電流的步驟的一個實施方式；但是，在其他實施方式中，步驟的順序和/或配置可有不同的定義。

雖然已經討論了幾個示例拓撲，但是許多其他拓撲可實現本公開的特征，提供繞開DC總線以及允許電流無需AC到DC轉換從PFC電路傳到逆變器電路的混合模式。例如，在一些實施方式中，繞開DC總線可實現為類似于在題為“Power Supply Control”的PCT/US13/67478國際專利申請中描述的那樣，該申請在此以引用的方式全部并入本文。

上述混合模式允許UPS提供對輸入電流、輸出電流和輸出電壓的濾波和控制，以及提供浪涌處理能力。關于圖4描述的拓撲提供對輸入功率因數和輸出電壓的完全控制，而硬件復雜度和成本具有較低的整體水平(由于“共享的”中性鉗位開關)。因為“共享”的中性鉗位開關(即，開關S5 412/S6 414)在接通和斷開期間的電流僅等于PFC和逆變器電流的差(該差值通常是小的)，所以電路400還減少了開關損耗。此外，因為中性鉗位開關電壓通過單個二極管鉗位，所以在電路400中的過電壓風險可以更低。

在上面描述了至少一個實施方式的幾個方面后，應認識到，本領域中的技術人員將容易想到各種改變、修改和改善。這樣的改變、修改和改善旨在成為本公開的一部分并且旨在本公開的范圍內。因此，前文的描述和附圖僅僅是示例性的，并且本公開的范圍應基于所附的權利要求及其等價物的合適解釋來確定。