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Solicitud de patente de Estados Unidos 20010033505
Tipo de código A1
Reilly, David E.; & nbsp et al. 25 De octubre de 2001

Método y aparato para convertir un voltaje DC a un voltaje CA

Resumen

Personificaciones de la presente invención se dirigen a una fuente de alimentación ininterrumpida para proporcionar alimentación de CA a una carga. En personificaciones de la invención de la presente, la fuente de alimentación ininterrumpida incluye una entrada para recibir alimentación de CA de una fuente de alimentación de CA, una salida que proporciona AC de potencia, una fuente de tensión de DC que proporciona alimentación de CC, la fuente de voltaje DC tener un dispositivo de almacenamiento de energía, un inversor operativamente junto a la fuente de tensión de DC para recibir alimentación de CC y para proporcionar alimentación de CA. El inversor incluye primero y segundo nodos de salida para proporcionar AC de energía a la carga, primero y segundo de entrada de nodos para recibir alimentación de CC de la DC fuente de tensión, un elemento resonante tener una terminal primera y una segunda terminal, la segunda terminal eléctricamente siendo junto al primer nodo de salida, un primer conmutador eléctricamente acoplado entre la primera terminal del elemento resonante y el primer nodo de entrada,

en el que durante un primer tiempo, el primer switch es controlado para permitir una ruta de acceso actual eléctrica conectar el elemento resonante para el elemento capacitivo, una corriente eléctrica de la ruta de almacenamiento de energía en el elemento resonante y carga el elemento capacitivo a un primer nivel de voltaje, y durante un segundo período de tiempo, el primer switch es controlado para bloquear la ruta de acceso actual a causar la energía almacenada en el elemento resonante a cargo adicional el elemento capacitivo a un segundo nivel de tensión durante el segundo periodo de tiempo. La fuente de alimentación ininterrumpida más incluye un conmutador de transferencia construidos y dispuestos para seleccionar uno de la fuente de alimentación de CA y la fuente de voltaje DC como una fuente de alimentación de la salida de la fuente de alimentación ininterrumpida.
Inventores: Reilly, David e.; (concord, MA) ; Landsman, Emanuel e.; (lexington, MA) ; Curtis, Jeffrey; (dunstable, MA)
Dirección de correspondencia:
    A. Mirabito de Jason, Esq.
    Mintz, Levin, Cohn, Ferris,
    Glovsky y Popeo, P.C.
    Un centro financiero
    Boston
    MA
    02111
    nos
Nº de serie: 811974
Código de serie: 09
Presentada: 19 De marzo de 2001

Actual de los Estados Unidos clase: 363/125
Clase de publicación: 363/125
Clase internacional: H02M 007/00


Reclamaciones



Lo que se afirma es:

1. Una fuente de alimentación ininterrumpida para proporcionar alimentación de CA a una carga teniendo un elemento capacitivo, el sistema de alimentación ininterrumpida de suministro que comprende: una entrada para recibir alimentación de CA de una fuente de alimentación de CA; una salida que proporciona alimentación de CA; una fuente de tensión de DC que proporciona alimentación de CC, la DC fuente de tensión con un dispositivo de almacenamiento de energía; un inversor operativamente junto a la fuente de tensión de DC para recibir alimentación de CC y proporcionar AC de la alimentación, el inversor incluyendo: nodos de salida de la primera y la segunda para proporcionar alimentación de CA a la carga el elemento capacitivo; nodos de entrada primeros y segundo para recibir alimentación de CC de la fuente de voltaje DC; un elemento resonante con un terminal primero y una segunda terminal, la segunda terminal eléctricamente siendo junto al primer nodo de salida; un primer conmutador eléctricamente acoplado entre la primera terminal del elemento resonante y el primer nodo de entrada, en donde durante un primer tiempo, el primer switch es seleccionado para habilitar una ruta de acceso actual eléctrico desde el elemento resonante para el elemento capacitivo, una corriente eléctrica de la ruta de almacenamiento de energía en el elemento resonante y carga el elemento capacitivo a un primer nivel de voltaje, y durante un segundo período de tiempo, el primer switch para bloquear la ruta actual eléctrica para causar la energía almacenada en el elemento resonante a cargo adicional el elemento capacitivo a un segundo nivel de tensión durante el segundo período de tiempo; un conjunto de modificadores operativamente, Unido entre los nodos de salida de la primera y segunda y los nodos de entrada de primeros y segundo y controlado para generar energía de CA de la potencia de la DC; y un conmutador de transferencia construido y seleccionar uno de la fuente de alimentación de CA y la fuente de voltaje DC como una fuente de alimentación de la salida de la fuente de alimentación ininterrumpida.

2. La fuente de alimentación ininterrumpida de reclamación 1, en la que el primer nivel de voltaje es una porción de una fuente de tensión y el segundo nivel de voltaje es sustancialmente la fuente de tensión.

3. La fuente de alimentación ininterrumpida de reclamación 1, en el que se incluye la serie de conmutadores: un segundo switch eléctricamente acoplados entre el segundo nodo de salida y el segundo nodo de entrada; un tercer cambiar eléctricamente acoplados entre el segundo nodo de salida y el primer nodo de entrada; un conmutador de cuarto eléctricamente acoplados entre el primer nodo de salida y el primer nodo de entrada; y un quinto conmutador eléctricamente acoplados entre el primer nodo de salida y el segundo nodo de entrada.

4. La fuente de alimentación ininterrumpida de reclamación 3, en el que se incluye el inversor más: un sexto cambiar eléctricamente acoplados entre la primera terminal del elemento resonante y el segundo nodo de entrada.

5. La fuente de alimentación ininterrumpida de reclamación 4, en donde el elemento resonante incluye un inductor.

6. La fuente de alimentación ininterrumpida de reclamación 5, en el que cada uno de los conmutadores incluye un transistor.

7. La fuente de alimentación ininterrumpida de reclamación 6, en la que el dispositivo de almacenamiento de energía incluye una batería.

8. El sistema de alimentación ininterrumpida suministro de reclamación 7, en el que el conmutador de transferencia es construido y dispuesto a recibir la alimentación de CA de la entrada y para recibir la alimentación de CA desde el inversor y proporcionar una de la alimentación de CA de la entrada y la alimentación de CA desde el inversor a la carga.

9. La fuente de alimentación ininterrumpida de reclamación 1, en donde el elemento resonante incluye un inductor.

10. La fuente de alimentación ininterrumpida de reclamación 1, en el que cada uno de los conmutadores incluye un transistor.

11. La fuente de alimentación ininterrumpida de reclamación 1, en la que el dispositivo de almacenamiento de energía incluye una batería.

12. El sistema de alimentación ininterrumpida suministro de reclamación 1, en el que el conmutador de transferencia es construido y dispuesto a recibir la alimentación de CA de la entrada y para recibir la alimentación de CA desde el inversor y para proporcionar una de la alimentación de CA de la entrada y la alimentación de CA desde la salida del inversor a la carga.

13. Un suministro de alimentación ininterrumpida para proporcionar alimentación de CA a una carga teniendo un elemento capacitivo, el sistema de alimentación ininterrumpida de suministro que comprende: una entrada para recibir alimentación de CA de una fuente de alimentación de CA; una salida que proporciona alimentación de CA; una fuente de tensión que proporciona alimentación de CC, la fuente de tensión con un dispositivo de almacenamiento de energía; un inversor operativamente junto a la fuente de tensión para recibir alimentación de CC y tener una salida para proporcionar alimentación de CA, el inversor incluyendo: significa para el elemento capacitivo a un primer nivel de voltaje de carga mediante la creación de una ruta de acceso actual eléctrico desde el inversor a la carga a través de un elemento resonante, en donde el elemento resonante almacena energía a partir de una corriente eléctrica de la ruta de acceso; medios para el bloqueo de la ruta actual eléctrica después de que el elemento capacitivo ha sido acusado al primer nivel de voltaje para causar energía desde el elemento resonante de transferirse al elemento capacitivo a cargo adicional el elemento capacitivo a un segundo nivel de voltaje; y un conmutador de transferencia construido y seleccionar uno de la fuente de alimentación de CA y la fuente de tensión como una fuente de alimentación de la salida de la fuente de alimentación ininterrumpida.

14. La fuente de alimentación ininterrumpida de reclamación 13, en la que el dispositivo de almacenamiento de energía incluye una batería.

15. La fuente de alimentación ininterrumpida de reclamación 14, en donde el elemento resonante incluye un inductor.

16. El sistema de alimentación ininterrumpida suministro de reclamación 15, en el que el conmutador de transferencia es construido y dispuesto a recibir la alimentación de CA de la entrada y a recibir la alimentación de CA de la salida del inversor y para proporcionar una de la alimentación de CA de la entrada y la alimentación de CA desde la salida del inversor a la carga.

17. La fuente de alimentación ininterrumpida de reclamación 13, en el que el elemento resonante incluye un inductor.

18. El sistema de alimentación ininterrumpida suministro de reclamación 13, en el que el conmutador de transferencia es construido y dispuesto a recibir la alimentación de CA de la entrada y a recibir la alimentación de CA de la salida del inversor y para proporcionar una de la alimentación de CA de la entrada y la alimentación de CA desde la salida del inversor a la carga.

19. Un método de suministrar un voltaje de CA ininterrumpido a una carga teniendo un elemento capacitivo utilizando una fuente de alimentación ininterrumpida tener un DC fuente de tensión con un dispositivo de almacenamiento de energía, el método que comprende medidas de: el elemento capacitivo a un primer nivel de voltaje de carga mediante el suministro de corriente eléctrica de la fuente de voltaje DC a la carga a través de un elemento resonante en la fuente de alimentación ininterrumpida, almacenamiento de energía en el elemento resonante de la corriente eléctrica; bloqueo de la corriente eléctrica de la fuente de voltaje DC a la carga a través del elemento resonante después de que se ha cargado el elemento capacitivo para el primer nivel de voltaje; y transferencia de la energía almacenada desde el elemento resonante para el elemento capacitivo cobrar aún más el elemento capacitivo a un segundo nivel de tensión.

20. El método de reclamación 19, integrado además por pasos de : suministro de cargar actual de la fuente de tensión de la DC a la carga después de qu'el elemento capacitivo ha sido acusado en el segundo nivel de tensión ; bloqueo de la carga actual de la tensión de la DC, a la carga después de un período predeterminado; Descargando el elemento capacitivo a través del elemento resonante ; y la transferencia de energía desde el elemento resonante para el dispositivo de almacenamiento de energía en la fuente de voltaje DC.

21. El método de reclamación 19, integrado además por pasos de: recibir un AC voltaje de una fuente de alimentación de CA; selección de una de la fuente de alimentación de CA y la fuente de voltaje DC como una fuente de alimentación de la salida de la fuente de alimentación ininterrumpida.

22. El método de reclamación 19, en el que el elemento resonante incluye un inductor.
Descripción



CRUCE DE REFERENCIA A LA APLICACIÓN RELACIONADO

[0001] Esta aplicación es una continuación en parte de la aplicación no. de ser. 09/311,043 titulado "Método y aparato para convertir un DC voltaje a un voltaje," presentó el 13 de mayo de 1999, que se incorpora en el presente documento por referencia.

[0002] Esta aplicación está relacionada con una solicitud titulada "Excesiva carga condensador detección circuito para UPS," presentó el 19 de marzo de 2001, que se incorpora en el presente documento por referencia.

CAMPO DE LA INVENCIÓN

Personificaciones [0003] de la presente invención se dirigen generalmente a un método y un aparato para convertir un voltaje DC a un voltaje de CA. Más específicamente, personificaciones de la presente invención se dirigen a los métodos y aparatos para la conversión de voltajes de DC a AC voltajes utilizando resonante puente inversor circuitos en dispositivos tales como fuentes de alimentación ininterrumpida.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

[0004] El uso de fuentes de alimentación ininterrumpida (SAI) tener sistemas de back-up de batería para proporcionar alimentación ininterrumpida regulado para cargas críticas o sensibles, tales como los sistemas informáticos y otros sistemas de procesamiento de datos es bien conocido. Figura 1 muestra un típico arte previa 10 de UPS que se utiliza para proporcionar energía ininterrumpida regulado. El 10 de UPS incluye un filtro de entrada/oleada protector 12, un conmutador de transferencia 14, un controlador de 16, una batería de 18, un cargador de batería 19, un inversor de 20 y un convertidor DC-DC 23. El UPS también incluye una entrada 24 para el acoplamiento de una fuente de alimentación de CA y una salida 26 para el acoplamiento a una carga.

[0005] Los 10 de UPS funciona como sigue. El protector de filtro/sobretensión 12 recibe la entrada de alimentación de CA de la fuente de alimentación de CA a través de la entrada 24, filtra la entrada alimentación de CA y proporciona filtrado de alimentación de CA para el conmutador de transferencia y el cargador de batería. El conmutador de transferencia 14 recibe el AC de alimentación desde el protector de la oleada de filtro/12 y también recibe alimentación de CA desde el inversor 20. El controlador de 16 determina si la alimentación de CA disponible en el protector de filtro/oleada está dentro de las tolerancias predeterminadas, y si así, controles de la transferencia cambiar para proporcionar el AC potencia desde el protector de filtro/aumento a la salida de 26. Si la alimentación de CA desde el rectificador es no dentro de las tolerancias predeterminadas, lo que pueden ocurrir debido a "brown fuera", "alta línea", o las condiciones de "black out", o debido a sobrecargas, entonces el controlador controla el conmutador de transferencia para proporcionar la alimentación de CA desde el inversor 20. El convertidor CC-CC 23 es un componente opcional que convierte la salida de la batería a una tensión que es compatible con el inversor. Dependiendo del inversor particular y el batería utilizada el inversor puede ser operativamente junto a la batería directamente o a través de un convertidor CC-CC.

[0006] El inversor 20 de estado de la técnica UPS 10 recibe alimentación de CC de la DC-DC converter 23, convierte el voltaje DC a AC voltaje y regula la tensión de CA especificaciones predeterminadas. El inversor 20 proporciona el voltaje regulado al conmutador de transferencia. Dependiendo de la capacidad de la batería y los requisitos de energía de la carga, el 10 de UPS puede proporcionar energía a la carga durante la fuente de alimentación breve de "desertores" o para apagones extendidos.

[0007] Poder en típico medio, inversores de bajo costos, tales como inversor 20 de UPS (10), la forma de onda de la tensión de CA tiene forma rectangular, en lugar de una forma sinusoidal. Un circuito de inversor de arte previo típico 100 se muestra en la figura 2, junto a una fuente de voltaje DC 18 bis y junto a una carga típica 126 compuesto por una resistencia de carga 128 y un condensador de carga 130. La fuente de voltaje DC 18 bis puede ser una batería, o puede incluir una batería 18 junto a un convertidor CC-CC 23 y un condensador de 25 como se muestra en la figura 2A. Cargas típicas tienen un componente capacitivo debido a la presencia de un EMI filtrar en la carga. El circuito de inversor 100 incluye cuatro switches S1, S2, S3 y S4. Cada uno de los conmutadores se implementa mediante el poder MOSFET dispositivos que consisten en un transistor 106, 112, 118, 124, tener un diodo intrínseco, 104, 110, 116 y 122. Cada uno de los transistores de 106, 112, 118 y 124 tiene una puerta, respectivamente 107, 109, 111 y 113. Tal como se entiende por aquellos experta en la materia, cada uno de los interruptores S1-S4 puede controlarse mediante un control de señal de entrada a su puerta. Fig. 3 proporciona formas de onda de calendario para los switches generar una onda de voltaje de salida AC Vout (también se muestra en la figura 3) en el condensador 130 y el resistor de 128.

[0008] A gran inconveniente del Estado de la técnica inversor circuito 100 es que una cantidad significativa de energía es disipada para cargas con un componente capacitivo, como la capacidad de carga es cargada y descargada durante cada ciclo de mitad de la forma de onda AC. Este poder es absorbida por los interruptores S1, S2, S3, S4, que normalmente requiere los conmutadores para montar en relativamente grandes de disipadores térmicos. La cuestión de la disipación de energía se hace mayor para sistemas de alto voltaje, en la que la energía requerida para cobrar la capacitancia de carga es mayor. La disipación de energía en los conmutadores reduce considerablemente la eficiencia de la inversor y en consecuencia, reduce el tiempo de ejecución de la batería de 18 en la 10 de UPS. El aumento de temperatura de los conmutadores se convierte también en una gran preocupación.

RESUMEN DE LA INVENCIÓN

[0009] En un aspecto general, la presente invención dispone de una fuente de alimentación ininterrumpida para proporcionar alimentación de CA a una carga teniendo un elemento capacitivo. La fuente de alimentación ininterrumpida incluye una entrada para recibir alimentación de CA desde una fuente de alimentación de CA, una salida que proporciona AC power, una fuente de tensión de DC que proporciona alimentación de CC, de la fuente de voltaje DC tener un dispositivo de almacenamiento de energía, un inversor operativamente junto a la fuente de tensión de DC para recibir alimentación de CC y para proporcionar alimentación de CA, el inversor como primera y segunda salida nodos para proporcionar alimentación de CA a la carga con el elemento capacitivo, primeros y segundo nodos de entrada para recibir alimentación de CC de la fuente de voltaje DC, un elemento resonante con un terminal primero y una segunda terminal, la segunda terminal eléctricamente siendo junto al primer nodo de salida, un primer conmutador eléctricamente acoplados entre la primera terminal del elemento resonante y el primer nodo de entrada, dondeEin durante un primer período de tiempo, el primer switch es controlado para permitir una ruta de acceso actual eléctrica conectar el elemento resonante para el elemento capacitivo, una corriente eléctrica de la ruta de almacenamiento de energía en el elemento resonante y carga el elemento capacitivo a un primer nivel de voltaje, y durante un segundo período de tiempo, el primer switch es controlado para bloquear la ruta de acceso actual a causar la energía almacenada en el elemento resonante a cargo adicional el ele capacitivoa un segundo nivel de tensión durante el segundo periodo de tiempo, un conjunto de modificadores operativamente, Unido entre los nodos de salida de la primera y segunda y los nodos de entrada de primeros y segundo y controlado para generar energía de CA de la alimentación de CC y un conmutador de transferencia construidos y dispuestos seleccionar uno de la fuente de alimentación de CA y la fuente de voltaje DC como una fuente de alimentación de la salida de la fuente de alimentación ininterrumpida.

[0010] Otras características pueden incluir uno o más de los siguientes: el primer nivel de voltaje es una porción de una fuente de tensión y el segundo nivel de voltaje es sustancialmente la fuente de tensión; la serie de conmutadores incluye un segundo switch eléctricamente acoplado entre el segundo nodo de salida y el segundo nodo de entrada, un tercer cambiar eléctricamente acoplado entre el segundo nodo de salida y el primer nodo de entrada, conmutador eléctricamente acoplado entre el primer nodo de salida y el primer nodo de entrada de una cuarta y una quinta cambiar eléctricamente acoplado entre el primer nodo de salida y el segundo nodo de entrada; el inversor más incluye un conmutador sexto eléctricamente acoplado entre la primera terminal del elemento resonante y el segundo nodo de entrada; el elemento resonante incluye un inductor; cada uno de los conmutadores incluye un transistor; el dispositivo de almacenamiento de energía incluye una batería; y el conmutador de transferencia es construido y dispuesto a recibir la alimentación de CA de la entrada y para recibir la alimentación de CA desde el inversor y para proporcionar una de la alimentación de CA de la entrada y la AC potencia desde el inversor a la carga.

[0011] En otro aspecto general, la fuente de alimentación ininterrumpida incluye una entrada para recibir alimentación de CA desde una fuente de alimentación de CA, una salida que proporciona alimentación de CA, una fuente de tensión que proporciona alimentación de CC, la fuente de tensión con un dispositivo de almacenamiento de energía, un inversor operativamente, junto a la fuente de tensión para recibir alimentación de CC y tener una salida para proporcionar alimentación de CA, el inversor, incluidos los medios para cargar el elemento capacitivo a un primer nivel de tensión por creaTing un camino actual eléctrico del inversor a la carga a través de un elemento resonante, en donde el elemento resonante almacena energía a partir de una corriente eléctrica de la ruta, los medios para el bloqueo de la ruta actual eléctrica después de que el elemento capacitivo ha sido acusado en el primer nivel de voltaje causar energía desde el elemento resonante para ser transferido al elemento capacitivo a cargo de más el elemento capacitivo a un segundo nivel de voltaje, y un conmutador de transferencia construido y seleccionar uno de la fuente de alimentación de CA y la fuente de tensión como una fuente de alimentación de la salida de la fuente de alimentación ininterrumpida.

[0012] Otras características pueden incluir uno o más de los siguientes: el dispositivo de almacenamiento de energía incluye una batería; el elemento resonante incluye un inductor; y el conmutador de transferencia es construido y dispuesto a recibir la alimentación de CA de la entrada y a recibir la alimentación de CA de la salida del inversor y para proporcionar una de la alimentación de CA de la entrada y la alimentación de CA desde la salida del inversor a la carga.

[0013] En otro aspecto general, la presente invención cuenta con un método de suministrar un voltaje de CA ininterrumpido a una carga teniendo un elemento capacitivo utilizando un suministro de alimentación ininterrumpida, contar con una fuente de tensión de la DC con un dispositivo de almacenamiento de energía. Suministro de los pasos que comprende de método de carga el elemento capacitivo a un primer nivel de voltaje mediante el suministro de corriente eléctrica de la fuente de voltaje DC a la carga a través de un elemento resonante en el sistema de alimentación ininterrumpida, almacenamiento de energía en el elemento resonante de la corriente eléctrica, bloqueo de la corriente eléctrica de la fuente de voltaje DC a la carga a través del elemento resonante después de que se ha cargado el elemento capacitivo para el primer nivel de tensión y transferir la energía almacenada desde el elemento resonante para el elemento capacitivo a cargo adicional el elemento capacitivo a un segundo nivel de voltaje.

[0014] Otras características pueden incluir uno o más de: suministro de carga actual de la fuente de voltaje DC a la carga después de que se ha cargado el elemento capacitivo para el segundo nivel de voltaje, bloqueo de la carga actual de la tensión de DC a la carga después de un período predeterminado, descargando el elemento capacitivo a través del elemento resonante y la transferencia de energía desde el elemento resonante para el dispositivo de almacenamiento de energía en la fuente de voltaje DC; recibir un voltaje de una fuente de alimentación de CA, seleccionando uno de la fuente de alimentación de CA y la fuente de voltaje DC como una fuente de alimentación de la salida de la fuente de alimentación ininterrumpida; y en el que el elemento resonante incluye un inductor.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

[0015] Para una mejor comprensión de la invención de la presente, se hace referencia a los dibujos que se incorporan en el presente documento por referencia y en la que:

[0016] FIG. 1 es un diagrama de bloques de fuente de alimentación ininterrumpida típico;

[0017] FIG. 2 muestra un diagrama esquemático de un circuito de inversor típico estado de la técnica;

2A FIG. [0018] muestra un diagrama de bloques de una fuente de tensión que se utiliza con el circuito de inversor de la figura 2.

[0019] FIG. 3 muestra formas de onda de temporización del circuito inversor que se muestra en la figura 2;

[0020] FIG. 4 muestra un diagrama esquemático de un circuito de inversor de conformidad con una encarnación de la presente invención;

[0021] FIG. 5 muestra formas de onda de temporización del circuito inversor que se muestra en la figura 4;

[0022] FIG. 6 ilustra una ruta de acceso actual a través del inversor de FIG. 4 durante un modo de carga del inversor correspondiente a un punto de partida de lo positivo de que la mitad del ciclo de la forma de onda de voltaje de salida;

[0023] FIG. 7 ilustra una ruta de acceso actual a través del inversor de FIG. 4 durante un positivo que la mitad del ciclo de la forma de onda de voltaje de salida;

[0024] FIG. 8 ilustra una ruta de acceso actual a través del inversor de FIG. 4 durante un modo de desempeño del inversor al final de lo positivo de que la mitad del ciclo de la forma de onda de voltaje de salida;

[0025] FIG. 9 ilustra una ruta de acceso actual a través del inversor durante el modo de recuperación de un energía del inversor; y

[0026] FIG. 10 muestra formas de onda de calendario alternativo para el circuito de inversor en la figura 4.

DESCRIPCIÓN DETALLADA

[0027] Una encarnación de un inversor 200, de conformidad con la presente invención ahora se describirá con referencia a la figura 4, que muestra un diagrama del inversor 200 junto a la 18a de fuente de tensión y la carga de 126. El inversor de 200 incluye switches MOSFET S1, S2, S3 y S4 del Estado de la técnica de inversor 100 y incluye dos MOSFET adicional cambia S5 y S6 y un inductor de 140. En una encarnación, los conmutadores S5 y S6 son similares a los interruptores S1-S4 y incluyen un transistor 134, 138 tener un diodo intrínseco 132, 136. Cada uno de los transistores de 134 y 138 tiene una puerta 115 y 117 que se utiliza para controlar el estado del transistor.

[0028] En Encarnación uno que proporciona una salida de 120 VCA, 400 VA, 25 amperios pico actual a la carga de insumo para el inversor de aproximadamente 170 VDC, los interruptores S1-S6 se implementan utilizando parte no. IRF640 disponibles desde internacional rectificador de E1 Segundo, Calif. Para aplicaciones de 220 v CA, podrán aplicarse los conmutadores utilizando parte no. IRF730 también disponible desde rectificador internacional. El inductor 140, en la encarnación de VAC 120, podrá aplicarse utilizando un inductor de mH 1,8 tener un alto valor Bsat para poder soportar las corrientes de pico alto sin saturando. En una encarnación, podrá hacerse el inductor desde una IE estructura de laminación del M-19, 18,5 de mil de acero, con un aire de gran brecha entre la e y laminados. Otros valores de inductores pueden utilizarse con personificaciones de la presente invención dependiendo del tamaño actual y física de conmutador de pico del inductor deseado. En la selección de un inductor de uso, la transición de tiempo, o el tiempo necesario para la carga o descarga la capacitancia de carga, debe considerarse también para evitar el tiempo de transición sea demasiado corto o es demasiado largo. Si el tiempo de transición es demasiado largo, el ancho de pulso de la forma de onda de salida puede ser demasiado largo. Si el tiempo de transición es demasiado corto, las corrientes de conmutador de pico llegar a ser mayores.

[0029] La operación del inversor 200 para proporcionar alimentación de CA a la carga ahora se describirá con referencia a Figs 5-9. Fig. 5 ofrece un diagrama de temporización de la operación de los interruptores S1-S6 del inversor 200 y también proporciona la forma de onda de voltaje de salida en la carga de 126. En el diagrama de la temporización de la FIG. 5, para cada uno de los interruptores S1-S6, cuando la forma de onda correspondiente está en estado alto, el conmutador está activado (realización de Estado) y cuando la forma de onda correspondiente que se encuentra en el estado bajo el interruptor está desactivado (no conductor de Estado).

[0030] En el inversor 200, se muestran los conmutadores como está implementado utilizando dispositivos de CPUS. Como conocido por aquellos experta en la materia, para un NMOS dispositivo, una señal de control, tener un estado alto se suministra a la puerta del dispositivo para activar el dispositivo en la (realización), mientras una señal de control, tener un estado bajo se suministra a la puerta para activar el dispositivo apagado (no conductor). En consecuencia, el diagrama de la temporización de cada uno de los conmutadores también representa el estado de la señal de control a la puerta del transistor correspondiente. En personificaciones de la presente invención, las señales de control pueden proporcionarse desde, por ejemplo, el controlador 16 de la UPS de FIG. 1 cuando el inversor se utiliza en un UPS. Alternativamente, las señales de control podrán facilitarse mediante circuitos de lógica de temporización que residan en el inversor de sí mismo como es conocido en el arte.

[0031] Durante un período de tiempo primero de t0 a t1 en FIG. 5, están activados los conmutadores S4 y S5 y conmutadores S1, S2, S3 y S6 se desactivan de crear una ruta de acceso actual a través del inversor 200 en la dirección de las flechas 150 como se muestra en la figura 6. Sólo los componentes del inversor 200 en la ruta actual creados durante el primer periodo de tiempo se muestran en la figura 6. Como se muestra en la figura 6, con conmutadores S4 y S5 activados, el inductor de 140 y la carga de 126 están conectados en serie a través de la 18a de fuente de tensión. Durante el primer periodo, el voltaje de salida a través de la carga Vout se eleva de manera resonante desde cero voltios a la tensión de la 18a de fuente de tensión. El voltaje de salida es impedido Vout asciendan más allá de la tensión de la fuente de tensión por el diodo 104 (FIG. 7) de interruptor S1. El diodo 104 realizará actual para limitar el voltaje de salida Vout el voltaje de la fuente de tensión.

[0032] Una vez que el voltaje de salida Vout alcanza el voltaje de la fuente de tensión (o poco después), en vez t1, interruptor S1 es activada y el conmutador S5 está desactivada. Interruptores S1 y S4 permanecer en un segundo período de tiempo t1 a tiempo t2, tiempo durante el cual, la carga se suma a través de la 18a de fuente de tensión. Fig. 7 muestra la ruta de acceso actual a través del inversor durante el segundo periodo de tiempo. Como se muestra en la Fig, 7, carga actual durante el segundo período sigue las flechas 154. También durante el segundo periodo de tiempo, la energía almacenada en el inductor durante el primer periodo de tiempo causas el voltaje a través de la energía en el inductor y inductor para invertir es lanzado a un dispositivo de almacenamiento de información en la fuente de tensión, como una batería o un condensador, a través de una corriente que sigue un camino a lo largo de la flecha 156 a través de diodo 104 de conmutador 1 y diodo 136 de pasar 6. Además, dependiendo de la impedancia de carga, corriente de la energía almacenada en el inductor también puede seguir un camino a través de la carga.

[0033] Durante un tercer período de tiempo de tiempo t2 a tiempo t3, se devuelve el voltaje a través de la carga a cero. En vez t2, interruptores S1 y S4 están desactivados para desconectar la carga de la fuente de tensión y cambiar S6 se activa para colocar el inductor eficazmente a través de la carga, como se muestra en la figura 8. Durante el tercer período de tiempo, energía almacenada en el condensador de carga 130 se transfiere a la inductor de 140, y el voltaje a través de la carga se reduce a cero. El voltaje de salida Vout es impedido ir negativo por diodo 110 (FIG. 9) de cambiar S2. El diodo 110 realizará actual para limitar el voltaje de salida a cero.

[0034] En tiempo t3 interruptor S6 está apagado, y todos los conmutadores permanezcan apagado durante un período de tiempo cuarto de t3 hasta t4. La ruta de acceso actual a través del inversor 200 durante el período de tiempo cuarto sigue las flechas 160 que se muestra en la figura 9. Durante el cuarto período de tiempo, la energía en el inductor 140 cardán en la 18a de fuente de tensión a través de diodos 110 y 132 de S2 y S5, y el voltaje a través de la carga normalmente permanece en cero. El tiempo de t3 hasta t4 normalmente es elegido para ser lo suficientemente largos para permitir que toda la energía inductor de transferirse a la 18a de fuente de tensión.

[0035] Durante un quinto período de tiempo de t4 a t5, están activados los interruptores S1 y S3 para mantener una baja impedancia a través de la carga para impedir que se carga la salida a un voltaje cero ninguna energía externa. Esto se conoce como el período de "pinza". En vez t5, todos los conmutadores nuevamente se han desactivado y permanecen fuera durante un período de tiempo sexto hasta tiempo t6.

[0036] A partir de tiempo t6 y continuando hasta el momento t9 negativo ciclo medio de la forma de onda AC se crea. El negativo ciclo medio se crea en sustancialmente de la misma manera que lo positivo medio ciclo descrito anteriormente en relación con la Figs 5-9, excepto que conmutador S3 es sustituido por conmutador S4, conmutador S6 es sustituido por S5 y conmutador S2 es sustituido por S1. Los positivos y negativos de la mitad ciclos, a continuación, seguirán generarse de manera alternada para crear una forma de onda de voltaje de salida AC.

[0037] En las personificaciones descritos por encima y en particular con referencia a Figs 5-7, conmutador S5 se deja encendido hasta que el voltaje de carga Vout alcanza el voltaje de la fuente de voltaje 18 bis. Tiempo T1, conmutador S5 esté apagado y como se muestra en figura 7, la energía almacenada en el inductor 140 cardán en la 18a de fuente de tensión. Sin embargo, algunos de energía almacenada del inductor cardán también en la capacitancia de carga y autobuses que algunos pérdida de potencia. En otra encarnación de la invención, que ahora se describirá, una secuencia de sincronización alternativos minimizar esta pérdida de energía. Además, otra ventaja de la secuencia de sincronización alternativos es que bajar el pico y rms actual atraviesa el circuito resonante. Así, el inductor almacena menos energía y por lo tanto, puede utilizarse un valor menor de Bsat junto con un inductor más pequeño. Ahora se describirá la secuencia de sincronización alternativos con referencia a la figura 10.

[0038] Con referencia a la figura 10, durante un período de tiempo primero de t'0 a t'1, están activados los conmutadores S4 y S5 y conmutadores S1, S2, S3 y S6 se desactivan de crear una ruta de acceso actual a través del inversor 200 en la dirección de las flechas 150 similar a la que se muestra en la figura 6. Con conmutadores S4 y S5 activada, el inductor de 140 y la carga de 126 están conectados en serie a través de la 18a de fuente de tensión. Durante el primer periodo de tiempo, el voltaje de carga Vout aumenta de manera resonante desde cero voltios a una parte de la tensión de la 18a de fuente de voltaje, preferentemente, aproximadamente la mitad de la tensión de la 18a de fuente de tensión. En el tiempo t'1, conmutador S5 desactiva el bloqueo de la ruta actual de la 18a de fuente de tensión para el inductor 140. Durante el segundo período de tiempo de t'1 a t'2, el inductor 140 cardán a través de Diodo inverso 136 y la energía almacenada en el inductor continúa a cobrar el condensador y aumentar el voltaje de carga Vout a la tensión de la 18a de voltaje de la fuente. En consecuencia, se minimiza la pérdida de energía debido a que se freewheeled en la capacitancia de autobús de energía almacenada del inductor. Según una encarnación, los controles de 16 controlador proceda conmutadores en tal que freewheeling o "swing" tiempo es aproximadamente igual al tiempo de carga del inductor. Por ejemplo, si el tiempo de carga del inductor es 100 nos el tiempo despreocupado inductor se establece en alrededor de 100 nos. El voltaje de salida es impedido Vout asciendan más allá de la tensión de la fuente de tensión por el diodo 104 (FIG. 7) de interruptor S1.

[0039] Una vez que los alcances de Vout de voltaje de carga el voltaje de la tensión de fuente (o poco después), en el tiempo t'2, conmutador S1 vueltas en y los interruptores S1 y S4 permanecen en una tercera vez período t'2-t'3, tiempo durante el cual, la carga se suma a través de la 18a de voltaje de la fuente similar a la que se muestra en la figura 7. En el tiempo t'3, interruptor que S1 se desactiva para desconectar la carga de la 18a de fuente de tensión y cambiar S6 se activa para colocar el inductor eficazmente a través de la carga similar a la que se muestra en la figura 8. Durante un cuarto período de tiempo de t'3 a t'4, parte de la energía almacenada en el condensador de carga 130 se transfiere a la inductor 140 y el voltaje a través de la carga disminuye a aproximadamente la mitad del voltaje de fuente 18a, en qué tiempo t'4, el conmutador que S6 está desactivada. Durante el quinto período de tiempo de t'4 a t'5, con el conmutador que S6 desactivado, el inductor 140 cardán a través de Diodo inverso 132 y su energía almacenada se devuelve a la 18a de fuente de tensión en una manera similar a la se muestra en la figura 9 y termina descargando el condensador de carga a cero voltios. El voltaje de salida Vout es impedido ir negativo por diodo 110 (FIG. 9) de interruptor S2. El diodo 110 realizará actual para limitar el voltaje de salida a cero.

[0040] Durante un período de tiempo sexto de t'5 a t'6, se activa el interruptor S2 y conmutadores S2 y S4 mantienen una baja impedancia a través de la carga para prevenir cualquier energía externa desde la salida a un voltaje cero de carga. Esto se conoce como el período de "pinza". En el tiempo t'6, se desactivan todos los conmutadores.

[0041] Comienzo en el tiempo t'6 y continuando hasta el tiempo t'12, se crea el negativo de que la mitad del ciclo de la forma de onda AC. El negativo ciclo medio se crea en sustancialmente de la misma manera que lo positivo medio ciclo descrito anteriormente en relación con higos. a, excepto ese conmutador que S3 es sustituido por conmutador S4, conmutador S6 es sustituido por S5 y conmutador S2 es sustituido por S1. Los positivos y negativos de la mitad ciclos, a continuación, seguirán generarse de manera alternada para crear una forma de onda de voltaje de salida AC.

[0042] En una encarnación de la presente invención, en un inversor diseñado para generar formas de onda de voltaje de 50 Hz, el primer período de tiempo de t'0 a t'1 es de aproximadamente 100 microsegundos, el segundo período de tiempo de t'1 a t'2 es aproximadamente de 100 milisegundos, el tercer período de tiempo de t'2 a t'3 es aproximadamente 4.8 milisegundos, el cuarto período de tiempo de t'3 a t'4 es aproximadamente 100 microsegundos, el período de tiempo de tiempo t'4 a t'5 es de aproximadamente 100 microsegundos, y el período de tiempo comprendido entre t'5 a t'6 es aproximadamente 4.8 milisegundos. En esta encarnación, el negativo de que la mitad del ciclo de la forma de onda es simétrico con el positivo de la mitad del ciclo, y en consecuencia, el tiempo de subida, tiempo de caída y duración del negativo ciclo medio son aproximadamente iguales a los de lo positivo de la mitad del ciclo.

[0043] Personificaciones en describen anteriormente, durante el período de la abrazadera de t'5 a t'6 después de un positivo ciclo medio conmutadores S2 y S4 están activadas para la salida a una baja impedancia de la abrazadera. Durante el período de la abrazadera de t'11 a t'12 después de una negativa de la mitad del ciclo, interruptores S1 y S3 están activadas para la salida a una baja impedancia de la abrazadera. En otra encarnación de la presente invención, tras un positivo ciclo medio, están activados los interruptores S1 y S3 a la abrazadera y después de un negativo ciclo medio, conmutadores S2 y S4 están activados para la abrazadera. Este método es menos deseable ya que circulan las corrientes fluirá por inductor 140 durante los períodos de la abrazadera, lo que resulta en pérdidas de energía adicional. En una tercera encarnación durante ambos períodos de abrazadera, pasa S1 y S3 están activadas para la abrazadera. En una cuarta encarnación durante ambos períodos de abrazadera, conmutadores S2 y S4 están activadas para la abrazadera.

Personificaciones en [0044] de la presente invención, el inversor 200, se utiliza de la manera descrita arriba, para crear un voltaje de salida AC tener la forma de onda se muestra en la figura 10 de un voltaje de entrada DC mediante un circuito de resonancia. El uso del circuito resonancia permite la capacitancia de carga ser cargada y descargada con sólo una pérdida de potencia mínima. El único poder que las pérdidas sufridas en el inversor 200 son debido a las características de los componentes de inversor, incluyendo la ESR del inductor y debido a la resistencia de serie de cada uno de los conmutadores cuando en el Estado sobre. Por lo tanto, inversores de acuerdo con personificaciones de la invención presente, no requieren voluminosos disipadores térmicos como inversores de estado de la técnica y son más eficientes que los inversores de estado de la técnica. Mejorar la eficiencia de los inversores de acuerdo con personificaciones de la presente invención hacerlos particularmente deseable para su uso en fuentes de alimentación ininterrumpida, en donde pueden extender el tiempo de funcionamiento de un UPS en modo de batería, reducir el tamaño y el peso de la UPS y reducir las emisiones electromagnéticas de la UPS.

Personificaciones en [0045] de la presente invención que se ha descrito anteriormente, los inversores se describen como se utiliza con fuentes de alimentación ininterrumpida, por ejemplo, en lugar del inversor 20 en la 10 de UPS de FIG. 1. Como entendida por aquellos experta en la materia, inversores de la presente invención pueden utilizarse también con otros tipos de fuentes de alimentación ininterrumpida. Por ejemplo, los inversores pueden utilizarse con SAI en que un voltaje de entrada AC se convierte en una tensión de DC y uno de la DC se tensión y una tensión de DC procedente de una fuente de tensión de DC de pilas se proporciona a una entrada del inversor para crear el voltaje de salida de la UPS. Además, tal como se entiende por aquellos experta en la materia, inversores de acuerdo con personificaciones de la presente invención también pueden utilizarse en sistemas y dispositivos que no sean de alimentación ininterrumpida.

[0046] En el inversor 200 descritos anteriormente, se utilizan dispositivos MOSFET como los interruptores S1-S6. Como entendida por aquellos experta en la materia, un número de otros conmutadores mecánicos o eléctricos, tales como IGBT con rectificadores integrales, o tener un diodo a través de la C-E los transistores bipolares junction, podrá utilizarse para proporcionar la funcionalidad de los conmutadores. Además, en personificaciones de la invención presente, cada uno de los interruptores que S1-S6 no necesita ser implementado utilizando el mismo tipo de conmutador.

[0047] En personificaciones de la invención ha señalado anteriormente, un inductor se utiliza como un elemento resonante en circuitos de inversor. Tal como se entiende por una experta en la materia, otros dispositivos que se tienen una impedancia compleja pueden utilizarse en lugar del inductor, sin embargo, es deseable que cualquier dispositivo de este tipo sea principalmente inductivo en la naturaleza.

[0048] En las personificaciones de la presente invención se ha descrito anteriormente, energía se devuelve desde el inductor a la fuente de tensión después de que la capacidad de carga ha sido dado de alta. Tal como se entiende por aquellos experta en la materia, la fuente de tensión puede incluir una batería que recibe la energía de la inductor, o la fuente de tensión puede incluir un dispositivo de almacenamiento distinto de una batería, tales como un condensador, junto en paralelo a través de la fuente de voltaje que recibe la energía.

[0049] Haber descrito así al menos una encarnación ilustrativo de la invención, diversas alteraciones, modificaciones y mejoras se producirá fácilmente a esos experta en la materia. Tales alteraciones, modificaciones y mejoras pretenden ser dentro del ámbito de aplicación y el espíritu de la invención. En consecuencia, la descripción anterior es a modo de ejemplo sólo y no pretende ser limitar. Límite de la invención se define sólo en las siguientes afirmaciones y los equivalentes correspondientes.

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