一種三相整流升壓電路及其控制方法以及不間斷電源:專利背景,發明內容,專利目的,技術

《一種三相整流升壓電路及其控制方法以及不間斷電源》是廈門科華恆盛股份有限公司於2015年8月13日申請的專利，該專利的公布號為CN105141153A，授權公布日為2015年12月9日，發明人是王志東、曾奕彰、陳成輝、蘇寧煥。

《一種三相整流升壓電路及其控制方法以及不間斷電源》涉及一種三相整流升壓電路及其控制方法以及不間斷電源，包括正電池組、負電池組、一整流升壓模組；所述整流升壓模組包括第一雙向晶閘管、第二雙向晶閘管、第三雙向晶閘管、第四雙向晶閘管、第一單向晶閘管、第二單向晶閘管、第一電感、第二電感、第三電感、三相全控整流橋、第一電容、第二電容。該發明無需通過平衡裝置即可在電池運行升壓模式下，保證正負母線電壓的平衡，提高了三相整流升壓電路在電池運行升壓模式下的效率和可靠性。

2020年7月14日，《一種三相整流升壓電路及其控制方法以及不間斷電源》獲得第二十一屆中國專利獎優秀獎。

（概述圖為《一種三相整流升壓電路及其控制方法以及不間斷電源》摘要附圖）

基本介紹

中文名：一種三相整流升壓電路及其控制方法以及不間斷電源
申請人：廈門科華恆盛股份有限公司
申請日：2015年8月13日
申請號：2015104952215
公布日：2015年12月9日
公布號：CN105141153A
發明人：王志東、曾奕彰、陳成輝、蘇寧煥
地址：福建省廈門市火炬高新區火炬園馬壟路457號
Int. Cl.：H02M7/219(2006.01)I
代理機構：福州元創專利商標代理有限公司
代理人：蔡學俊
類別：發明專利

專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,有益效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,

專利背景

2015年8月前三相不間斷電源（簡稱UPS）產品中，一般採用單電池組掛接的三相半橋整流升壓拓撲，在電池態升壓模式下，只能控制正負母線電壓之和，為了維持正負母線電壓之間的平衡，通常通過增加一平衡裝置維持正負母線電壓的平衡，如說明書附圖1所示，通過額外增加的平衡裝置不僅增加了成本，也增加了電路的複雜性，降低了電池態下升壓的可靠性，同時，平衡裝置在維持正負母線電壓平衡時，產生了額外的功耗，降低了電池態升壓模式下的效率。

另外，單電池組掛接方式的電池組負極接於母線負極的整流升壓拓撲如說明書附圖2所示，包括套用於兩電平和三電平的拓撲，然而在模組化UPS中，多模組UPS需共用電池組且各模組UPS之間的正負母線獨立，因此該拓撲無法套用於模組化UPS中。

模組化UPS具有功率擴容靈活性高、易於線上維護等優點，2015年8月前已廣泛套用於銀行、通信和數據中心等領域，是未來高頻UPS的主流發展方向。模組化UPS中一般採用雙電池組掛接的三相正負雙Boost整流升壓拓撲如說明書附圖3所示，採用該拓撲可以實現多個模組共享電池組且各模組之間的正負母線獨立，但與單電池組掛接的三相半橋UPS整流升壓拓撲相比，增加了三個電感和三個晶閘管。

發明內容

專利目的

《一種三相整流升壓電路及其控制方法以及不間斷電源》的目的是提出一種三相整流升壓電路及其控制方法以及不間斷電源，無需通過平衡裝置即可在電池運行升壓模式下，保證正負母線電壓的平衡，提高了其電池運行升壓模式下的效率和可靠性。

技術方案

《一種三相整流升壓電路及其控制方法以及不間斷電源》採用以下方案實現：一種三相整流升壓電路，包括正電池組、負電池組、一整流升壓模組；所述整流升壓模組包括第一雙向晶閘管、第二雙向晶閘管、第三雙向晶閘管、第四雙向晶閘管、第一單向晶閘管、第二單向晶閘管、第一電感、第二電感、第三電感、三相全控整流橋、第一電容、第二電容；所述第一雙向晶閘管的一端、所述第二雙向晶閘管的一端、所述第三雙向晶閘管的一端分別對應接至三相電第一相、三相電第二相、三相電第三相，所述第一單向晶閘管的陽極、所述第二單向晶閘管的陰極分別對應連線至所述正電池組的正端、所述負電池組的負端，所述正電池組的負端、所述負電池組的正端、所述第四雙向晶閘管的一端均連線至三相電的零線；所述第一單向晶閘管的陰極與所述第一雙向晶閘管的另一端均連線至所述第一電感的一端，所述第二雙向晶閘管的另一端與所述第四雙向晶閘管的另一端均連線至所述第二電感的一端，所述第三雙向晶閘管的另一端與所述第二單向晶閘管的陽極均連線至所述第三電感的一端，所述第一電感的另一端、第二電感的另一端、第三電感的另一端分別連線至所述三相全控整流橋的三相輸入端，所述三相全控整流橋的兩個輸出端分別連線至所述第一電容的一端與所述第二電容的一端，所述第一電容的另一端與所述第二電容的另一端均連線至三相電的零線。

進一步的，所述的三相全控整流橋為三相橋式雙電平拓撲，包括第一開關器件、第二開關器件、第三開關器件、第四開關器件、第五開關器件、第六開關器件；所述第一開關器件、第三開關器件、第五開關器件的集電極或漏極相連並作為所述三相全控整流橋的第一輸出端，所述第二開關器件、第四開關器件、第六開關器件的發射極或源極相連並作為所述三相全控整流橋的第二輸出端，所述第一開關器件的發射極或源極與所述第二開關器件的集電極或漏極相連並作為所述三相全控整流橋的第一相輸入端，所述第三開關器件的發射極或源極與所述第四開關器件的集電極或漏極相連並作為所述三相全控整流橋的第二相輸入端，所述第五開關器件的發射極或源極與所述第六開關器件的集電極或漏極相連並作為所述三相全控整流橋的第三相輸入端。

進一步的，所述的三相全控整流橋為三相半橋I型三電平拓撲或者三相半橋T型三電平拓撲。

其中，所述的三相半橋I型三電平拓撲包括第一至第十二開關器件至、第一至第六二極體至，其中第一開關器件的發射極或源極、第二開關器件的集電極或漏極均與第一二極體的陰極相連，第五開關器件的發射極或源極、第六開關器件的集電極或漏極均與第三二極體的陰極相連，第九開關器件的發射極或源極、第十開關器件的集電極或漏極均與第五二極體的陰極相連，第三開關器件的發射極或源極、第四開關器件的集電極或漏極均與第二二極體的陽極相連，第七開關器件的發射極或源極、第八開關器件的集電極或漏極均與第四二極體的陽極相連，第十一開關器件的發射極或源極、第十二開關器件的集電極或漏極均與第六二極體的陽極相連，第一二極體的陽極與第二二極體的陰極相連，第三二極體的陽極與第四二極體的陰極相連，第五二極體的陽極與第六二極體的陰極相連；第一開關器件的集電極或漏極、第五開關器件的集電極或漏極、第九開關器件的集電極或漏極相連並作為所述三相全控整流橋的第一輸出端，第四開關器件的發射極或源極、第八開關器件的發射極或源極、第十二開關器件的發射極或源極相連並作為所述三相全控整流橋的第二輸出端，第二開關器件的發射極或源極與第三開關器件的集電極或漏極相連並作為所述三相全控整流橋的第一相輸入端，第六開關器件的發射極或源極與第七開關器件的集電極或漏極相連並作為所述三相全控整流橋的第二相輸入端，第十開關器件的發射極或源極與第十一開關器件的集電極或漏極相連並作為所述三相全控整流橋的第三相輸入端，第一二極體的陽極、第三二極體的陽極、第五二極體的陽極均連線至三相電零線。

其中，所述的三相半橋T型三電平拓撲包括第一至第六二極體、第一至第六開關器件；第一開關器件的發射極或源極與第二開關器件的發射極或源極相連，第三開關器件的發射極或源極與第四開關器件的發射極或源極相連，第五開關器件的發射極或源極與第六開關器件的發射極或源極相連；其中第一二極體的陰極、第三二極體的陰極、第五二極體的陰極相連並作為所述三相全控整流橋的第一輸出端，第二二極體的陽極、第四二極體的陽極、第六二極體的陽極相連並作為所述三相全控整流橋的第二輸出端，第一二極體的陽極、第二二極體的陰極、第一開關器件的集電極或漏極相連並作為所述三相全控整流橋的第一相輸入端，第三二極體的陽極、第四二極體的陰極、第三開關器件的集電極或漏極相連並作為所述三相全控整流橋的第二相輸入端，第五二極體的陽極、第六二極體的陰極、第五開關器件的集電極或漏極相連並作為所述三相全控整流橋的第三相輸入端，第二開關器件的集電極或漏極、第四開關器件的集電極或漏極、第六開關器件的集電極或漏極均連線至三相電零線。

進一步的，所述第一雙向晶閘管、第二雙向晶閘管、第三雙向晶閘管、第一電感、第二電感、第三電感、第一開關器件、第二開關器件、第三開關器件、第四開關器件、第五開關器件、第六開關器件、第一電容、第二電容構成市電運行模式下的整流升壓功率級電路；所述正電池組、負電池組、第一單向晶閘管、第二單向晶閘管、第一電感、第三電感、第一開關器件、第二開關器件、第五開關器件、第六開關器件、第一電容、第二電容構成電池運行模式下的整流升壓功率級電路。

《一種三相整流升壓電路及其控制方法以及不間斷電源》還提供了一種如上文所述的三相整流升壓電路的控制方法，市電正常時，控制第一雙向晶閘管、第二雙向晶閘管、第三雙向晶閘管處於閉合狀態，控制第一單向晶閘管、第二單向晶閘管、第四雙向晶閘管處於斷開狀態，此時所述三相整流升壓電路工作於市電運行模式；市電異常時，控制第一雙向晶閘管、第二雙向晶閘管、第三雙向晶閘管、第一開關器件、第六開關器件處於斷開狀態，控制第一單向晶閘管、第二單向晶閘管處於閉合狀態，此時所述三相整流升壓電路工作於電池運行模式。

進一步的，所述三相整流升壓電路工作於市電運行模式具體包括以下階段：

當三相電第一相電壓處於正半周期內，控制第一開關器件處於關斷狀態；第一階段，控制第二開關器件處於導通狀態，三相電第一相電壓經過第一雙向晶閘管、第一電感、第二開關器件、第二電容組成迴路對第一電感儲存電能；第二階段，控制第二開關器件處於關斷狀態，第一電感放電，第一電感放電的電流經過第一開關器件的體二極體、第一電容、第一雙向晶閘管回到第一電感，第一電容充電；

當三相電第一相電壓處於負半周期，控制第二開關器件處於關斷狀態；第三階段，控制第一開關器件處於導通狀態，三相電第一相電壓經過第一雙向晶閘管、第一電感、第一開關器件、第一電容組成迴路對第一電感儲存電能；第四階段控制第一開關器件處於關斷狀態，第一電感放電，第一電感放電的電流經過第二開關器件的體二極體、第二電容、第一雙向晶閘管回到第一電感，第二電容充電；

當三相電第二相電壓處於正半周期，控制第三開關器件處於關斷狀態；第一階段，控制第四開關器件處於導通狀態，三相電第二相電壓經過第二雙向晶閘管、第二電感、第四開關器件、第二電容組成迴路對第二電感儲存電能；第二階段，控制第四開關器件處於關斷狀態，第二電感放電，第二電感放電的電流經過第三開關器件的體二極體、第一電容、第二雙向晶閘管回到第二電感，第一電容充電；

當三相電第二相電壓處於負半周期，控制第四開關器件處於關斷狀態；第三階段，控制第三開關器件處於導通狀態，三相電第二相電壓經過第二雙向晶閘管、第二電感、第三開關器件、第一電容組成迴路對第二電感儲存電能；第四階段控制第三開關器件處於關斷狀態，第二電感放電，第二電感放電的電流經過第四開關器件的體二極體、第二電容、第二雙向晶閘管回到第二電感，第二電容充電；

當三相電第三相電壓處於正半周期，控制第五開關器件處於關斷狀態；第一階段，控制第六開關器件處於導通狀態，三相電地三相電壓經過第三雙向晶閘管、第三電感、第六開關器件、第二電容組成迴路對第三電感儲存電能；第二階段，控制第六開關器件處於關斷狀態，第三電感放電，第三電感放電的電流經過第五開關器件的體二極體、第一電容、第三雙向晶閘管回到第三電感，第一電容充電；

當三相電第三相電壓處於負半周期，控制第六開關器件處於關斷狀態；第三階段，控制第五開關器件處於導通狀態，三相電地三相電壓經過第三雙向晶閘管、第二電感、第五開關器件、第一電容1組成迴路對第三電感儲存電能；第四階段控制第三開關器件處於關斷狀態，第三電感放電，第三電感放電的電流經過第六開關器件的體二極體、第二電容、第三雙向晶閘管回到第三電感，第二電容充電。

進一步的，所述三相整流升壓電路工作於電池運行模式具體包括以下階段：

第一階段，控制第二開關器件、第五開關器件處於導通狀態，此時正電池組、第一單向晶閘管、第一電感、第二開關器件、第二電容組成迴路對第一電感儲存電能；負電池組、第一電容、第五開關器件、第三電感、第二單向晶閘管組成迴路對第三電感儲存電能；

第二階段，控制第二開關器件、第五開關器件處於斷開狀態，此時第一電感放電，第一電感放電的電流經過第一開關器件的體二極體、第一電容、正電池組、第一單向晶閘管回到第一電感，第一電容充電；第三電感放電，第三電感放電的電流經過第二單向晶閘管、負電池組、第二電容、第六開關器件體二極體回到第三電感，第二電容充電。

進一步的，當所述三相整流升壓電路工作於電池運行模式時，控制第四雙向晶閘管、第二電感、第三開關器件、第四開關器件組成的平衡橋電路工作，用以保證所述正電池組、負電池組的剩餘容量保持一致以及正負直流母線上的負載平衡。

進一步的，控制第四雙向晶閘管、第二電感、第三開關器件、第四開關器件組成的平衡橋電路工作具體包括以下步驟：

步驟S1：實時檢測正電池組的電流值、負電池組的電流值、正電池組的電壓值、負電池組的電壓值；

步驟S2：根據步驟S1計算出正電池組剩餘容量值、負電池組剩餘容量、正電池組剩餘容量值與負電池組剩餘容量的比值K，其中K≥0；

步驟S3：根據K值的大小，控制第四雙向晶閘管、第三開關器件、第四開關器件工作。

進一步的，所述步驟S3具體為：

當0≤K<1時，控制第四雙向晶閘管處於導通狀態、第三開關器件處於斷開狀態；第一階段，控制第四開關器件處於導通狀態，第四開關器件、第二電容、第四雙向晶閘管、第二電感組成迴路對第二電感儲存電能；第二階段，控制第四開關器件處於斷開狀態，第一電容、第四雙向晶閘管、第二電感、第三開關器件的體二極體組成迴路，第一電容充電；

當K=1時，控制第四雙向晶閘管、第三開關器件、第四開關器件均處於斷開狀態；

當K＞1時，控制第四雙向晶閘管處於導通狀態、第四開關器件處於斷開狀態；第一階段，控制第三開關器件處於導通狀態，第一電容、第三開關器件、第二電感、第四雙向晶閘管組成迴路對第二電感儲存電能；第二階段，控制第三開關器件處於斷開狀態，第四開關器件的體二極體、第二電感、第四雙向晶閘管、第二電容組成迴路，第二電容充電。

特別的，《一種三相整流升壓電路及其控制方法以及不間斷電源》還提供了一種基於上文所述的三相整流升壓電路的不間斷電源，包括所述三相整流升壓電路、逆變模組，所述逆變模組的輸入端與所述三相全控整流橋的輸出端相連。

有益效果

（1）《一種三相整流升壓電路及其控制方法以及不間斷電源》提出的整流升壓電路在市電運行模式和電池運行模式下共用電感、開關管（如IGBT）等功率器件，通過共用拓撲中的器件，在不同工況下實現不同的功能，實現了功率級器件的復用，減少器件數量，提升了電路的功率密度，降低了電路成本。

（2）《一種三相整流升壓電路及其控制方法以及不間斷電源》提出的整流升壓電路採用雙電池組，不同設備間可以共用電池組，減少電池的配置，增加套用範圍。

（3）《一種三相整流升壓電路及其控制方法以及不間斷電源》提出的整流升壓電路在電池運行模式下正負母線獨立升壓，無需額外增加平衡裝置即可實現正負母線的平衡，允許正負母線帶不平衡負載，提高了電池模式的可靠性，降低了成本。

（4）《一種三相整流升壓電路及其控制方法以及不間斷電源》提出的整流升壓電路在市電運行時處於半橋工作模式，輸入電壓電流可四相限運行，整流器同時具備升壓和回饋能力，提高設備的適用範圍。

（5）《一種三相整流升壓電路及其控制方法以及不間斷電源》通過增加一第四雙向晶閘管SCR6，共用整流升壓拓撲中的第二電感L2、第三開關三極體Q3、第四開關三極體Q4，實現平衡功能，一方面可以保證正電池組BAT+、負電池組BAT+的剩餘容量保持一致，另一方面可以通過控制平衡橋保證正負直流母線上的負載平衡。

附圖說明

圖1為2015年8月之前的技術帶有平衡裝置單電池組掛接的三相橋式雙電平整流升壓拓撲。

圖2為2015年8月之前的技術單電池組掛接的三相橋臂整流升壓拓撲。

圖3為2015年8月之前的技術雙電池組掛接的三相正負雙Boost整流升壓拓撲。

圖4為《一種三相整流升壓電路及其控制方法以及不間斷電源》提出的三相整流升壓電路。

圖5為《一種三相整流升壓電路及其控制方法以及不間斷電源》實施例1中雙電池掛接的三相橋式雙電平整流升壓拓撲。

圖6為《一種三相整流升壓電路及其控制方法以及不間斷電源》實施例1的三相整流升壓電路工作於市電運行模式等效示意圖。

圖7為三相電第一相電壓處於正半周期，整流升壓第一階段工作原理圖。

圖8為三相電第一相電壓處於正半周期，整流升壓第二階段工作原理圖。

圖9為三相電第一相電壓處於負半周期，整流升壓第三階段工作原理圖。

圖10為三相電第一相電壓處於負半周期，整流升壓第四階段工作原理圖。

圖11為電池運行模式，正電池組BAT+整流升壓第一階段工作原理圖。

圖12為電池運行模式，負電池組BAT-整流升壓第一階段工作原理圖。

圖13為電池運行模式下，正電池組BAT+整流升壓第二階段工作原理圖。

圖14為電池運行模式下，負電池組BAT-整流升壓第二階段工作原理圖。

圖15為當0≤K<1時平衡橋第一階段工作原理圖。

圖16為當0≤K<1時平衡橋第二階段工作原理圖。

圖17為當K＞1時，平衡橋第一階段工作原理圖。

圖18為當K＞1時，平衡橋第二階段工作原理圖。

圖19為《一種三相整流升壓電路及其控制方法以及不間斷電源》實施例2雙電池掛接的三相半橋I型三電平整流升壓部分拓撲。

圖20為《一種三相整流升壓電路及其控制方法以及不間斷電源》實施例3雙電池掛接的三相半橋T型三電平整流升壓部分拓撲。

技術領域

《一種三相整流升壓電路及其控制方法以及不間斷電源》涉及整流升壓模組及不間斷電源領域，特別是一種三相整流升壓電路及其控制方法、不間斷電源。

權利要求

1.一種三相整流升壓電路，其特徵在於：包括正電池組、負電池組、一整流升壓模組；所述整流升壓模組包括第一雙向晶閘管、第二雙向晶閘管、第三雙向晶閘管、第四雙向晶閘管、第一單向晶閘管、第二單向晶閘管、第一電感、第二電感、第三電感、三相全控整流橋、第一電容、第二電容；所述第一雙向晶閘管的一端、所述第二雙向晶閘管的一端、所述第三雙向晶閘管的一端分別對應接至三相電第一相、三相電第二相、三相電第三相，所述第一單向晶閘管的陽極、所述第二單向晶閘管的陰極分別對應連線至所述正電池組的正端、所述負電池組的負端，所述正電池組的負端、所述負電池組的正端、所述第四雙向晶閘管的一端均連線至三相電的零線；所述第一單向晶閘管的陰極與所述第一雙向晶閘管的另一端均連線至所述第一電感的一端，所述第二雙向晶閘管的另一端與所述第四雙向晶閘管的另一端均連線至所述第二電感的一端，所述第三雙向晶閘管的另一端與所述第二單向晶閘管的陽極均連線至所述第三電感的一端，所述第一電感的另一端、第二電感的另一端、第三電感的另一端分別連線至所述三相全控整流橋的三相輸入端，所述三相全控整流橋的兩個輸出端分別連線至所述第一電容的一端與所述第二電容的一端，所述第一電容的另一端與所述第二電容的另一端均連線至三相電的零線。

2.根據權利要求1所述的一種三相整流升壓電路，其特徵在於：所述的三相全控整流橋為三相橋式雙電平拓撲，包括第一開關器件、第二開關器件、第三開關器件、第四開關器件、第五開關器件、第六開關器件；所述第一開關器件、第三開關器件、第五開關器件的集電極或漏極相連並作為所述三相全控整流橋的第一輸出端，所述第二開關器件、第四開關器件、第六開關器件的發射極或源極相連並作為所述三相全控整流橋的第二輸出端，所述第一開關器件的發射極或源極與所述第二開關器件的集電極或漏極相連並作為所述三相全控整流橋的第一相輸入端，所述第三開關器件的發射極或源極與所述第四開關器件的集電極或漏極相連並作為所述三相全控整流橋的第二相輸入端，所述第五開關器件的發射極或源極與所述第六開關器件的集電極或漏極相連並作為所述三相全控整流橋的第三相輸入端。

3.根據權利要求1所述的一種三相整流升壓電路，其特徵在於：所述的三相全控整流橋為三相半橋I型三電平拓撲或者三相半橋T型三電平拓撲。

4.根據權利要求3所述的一種三相整流升壓電路，其特徵在於：所述的三相半橋I型三電平拓撲包括第一至第十二開關器件至、第一至第六二極體至，其中第一開關器件的發射極或源極、第二開關器件的集電極或漏極均與第一二極體的陰極相連，第五開關器件的發射極或源極、第六開關器件的集電極或漏極均與第三二極體的陰極相連，第九開關器件的發射極或源極、第十開關器件的集電極或漏極均與第五二極體的陰極相連，第三開關器件的發射極或源極、第四開關器件的集電極或漏極均與第二二極體的陽極相連，第七開關器件的發射極或源極、第八開關器件的集電極或漏極均與第四二極體的陽極相連，第十一開關器件的發射極或源極、第十二開關器件的集電極或漏極均與第六二極體的陽極相連，第一二極體的陽極與第二二極體的陰極相連，第三二極體的陽極與第四二極體的陰極相連，第五二極體的陽極與第六二極體的陰極相連；第一開關器件的集電極或漏極、第五開關器件的集電極或漏極、第九開關器件的集電極或漏極相連並作為所述三相全控整流橋的第一輸出端，第四開關器件的發射極或源極、第八開關器件的發射極或源極、第十二開關器件的發射極或源極相連並作為所述三相全控整流橋的第二輸出端，第二開關器件的發射極或源極與第三開關器件的集電極或漏極相連並作為所述三相全控整流橋的第一相輸入端，第六開關器件的發射極或源極與第七開關器件的集電極或漏極相連並作為所述三相全控整流橋的第二相輸入端，第十開關器件的發射極或源極與第十一開關器件的集電極或漏極相連並作為所述三相全控整流橋的第三相輸入端，第一二極體的陽極、第三二極體的陽極、第五二極體的陽極均連線至三相電零線。

5.根據權利要求3所述的一種三相整流升壓電路，其特徵在於：所述的三相半橋T型三電平拓撲包括第一至第六二極體、第一至第六開關器件；第一開關器件的發射極或源極與第二開關器件的發射極或源極相連，第三開關器件的發射極或源極與第四開關器件的發射極或源極相連，第五開關器件的發射極或源極與第六開關器件的發射極或源極相連；其中第一二極體的陰極、第三二極體的陰極、第五二極體的陰極相連並作為所述三相全控整流橋的第一輸出端，第二二極體的陽極、第四二極體的陽極、第六二極體的陽極相連並作為所述三相全控整流橋的第二輸出端，第一二極體的陽極、第二二極體的陰極、第一開關器件的集電極或漏極相連並作為所述三相全控整流橋的第一相輸入端，第三二極體的陽極、第四二極體的陰極、第三開關器件的集電極或漏極相連並作為所述三相全控整流橋的第二相輸入端，第五二極體的陽極、第六二極體的陰極、第五開關器件的集電極或漏極相連並作為所述三相全控整流橋的第三相輸入端，第二開關器件的集電極或漏極、第四開關器件的集電極或漏極、第六開關器件的集電極或漏極均連線至三相電零線。

6.根據權利要求2所述的一種三相整流升壓電路，其特徵在於：

所述第一雙向晶閘管、第二雙向晶閘管、第三雙向晶閘管、第一電感、第二電感、第三電感、第一開關器件、第二開關器件、第三開關器件、第四開關器件、第五開關器件、第六開關器件、第一電容、第二電容構成市電運行模式下的整流升壓功率級電路；

所述正電池組、負電池組、第一單向晶閘管、第二單向晶閘管、第一電感、第三電感、第一開關器件、第二開關器件、第五開關器件、第六開關器件、第一電容、第二電容構成電池運行模式下的整流升壓功率級電路。

7.一種如權利要求2所述的三相整流升壓電路的控制方法，其特徵在於：

市電正常時，控制第一雙向晶閘管、第二雙向晶閘管、第三雙向晶閘管處於閉合狀態，控制第一單向晶閘管、第二單向晶閘管、第四雙向晶閘管處於斷開狀態，此時所述三相整流升壓電路工作於市電運行模式；

市電異常時，控制第一雙向晶閘管、第二雙向晶閘管、第三雙向晶閘管、第一開關器件、第六開關器件處於斷開狀態，控制第一單向晶閘管、第二單向晶閘管處於閉合狀態，此時所述三相整流升壓電路工作於電池運行模式。

8.根據權利要求7所述的一種三相整流升壓電路的控制方法，其特徵在於：所述三相整流升壓電路工作於市電運行模式具體包括以下階段：

9.根據權利要求7所述的一種三相整流升壓電路的控制方法，其特徵在於：所述三相整流升壓電路工作於電池運行模式具體包括以下階段：

10.根據權利要求7所述的一種三相整流升壓電路的控制方法，其特徵在於：當所述三相整流升壓電路工作於電池運行模式時，控制第四雙向晶閘管、第二電感、第三開關器件、第四開關器件組成的平衡橋電路工作，用以保證所述正電池組、負電池組的剩餘容量保持一致以及正負直流母線上的負載平衡。

11.根據權利要求10所述的一種三相整流升壓電路的控制方法，其特徵在於：控制第四雙向晶閘管、第二電感、第三開關器件、第四開關器件組成的平衡橋電路工作具體包括以下步驟：

步驟S1：實時檢測正電池組的電流值、負電池組的電流值、正電池組的電壓值、負電池組的電壓值；

步驟S2：根據步驟S1計算出正電池組剩餘容量值、負電池組剩餘容量、正電池組剩餘容量值與負電池組剩餘容量的比值K，其中K≥0；

步驟S3：根據K值的大小，控制第四雙向晶閘管、第三開關器件、第四開關器件工作。

12.根據權利要求11所述的一種三相整流升壓電路的控制方法，其特徵在於：所述步驟S3具體為：

當K=1時，控制第四雙向晶閘管、第三開關器件、第四開關器件均處於斷開狀態；

13.一種基於權利要求1至6任一權利要求所述的三相整流升壓電路的不間斷電源，其特徵在於：包括所述三相整流升壓電路、逆變模組，所述逆變模組的輸入端與所述三相全控整流橋的輸出端相連。

實施方式

實施例1

如圖4所示，該實施例提供了一種三相整流升壓電路，包括正電池組BAT+、負電池組BAT-、一整流升壓模組；所述的整流升壓模組包括第一雙向晶閘管SCR1、第二雙向晶閘管SCR2、第三雙向晶閘管SCR3、第四雙向晶閘管SCR6、第一單向晶閘管SCR4、第二單向晶閘管SCR5、第一電感L1、第二電感L2、第三電感L3、三相全控整流橋、第一電容C1、第二電容C2；所述第一雙向晶閘管SCR1的一端、所述第二雙向晶閘管SCR2的一端、所述第三雙向晶閘管SCR3的一端分別對應接至三相電第一相、三相電第二相、三相電第三相的一端，所述第一單向晶閘管SCR4的陽極、所述第二單向晶閘管SCR5的陰極分別對應連線至所述正電池組BAT+的正端、所述負電池組BAT-的負端，所述正電池組BAT+的負端、所述負電池組BAT-的正端、所述第四雙向晶閘管SCR6的一端均連線至三相電的零線；所述第一單向晶閘管SCR4的陰極與所述第一雙向晶閘管SCR1的另一端均連線至所述第一電感L1的一端，所述第二雙向晶閘管SCR2的另一端與所述第四雙向晶閘管SCR6的另一端均連線至所述第二電感L2的一端，所述第三雙向晶閘管SCR3的另一端與所述第二單向晶閘管SCR5的陽極均連線至所述第三電感L3的一端，所述第一電感L1的另一端、第二電感L2的另一端、第三電感L3的另一端分別連線至所述三相全控整流橋的三相輸入端，所述三相全控整流橋的兩個輸出端分別連線至所述第一電容C1的一端與所述第二電容C2的一端，所述第一電容C1的另一端與所述第二電容C2的另一端均連線至三相電的零線。

在該實施例中，如圖5所示，所述的三相全控整流橋為三相半橋雙電平拓撲，包括第一開關三極體Q1及其體二極體D1、第二開關三極體Q2及其體二極體D2、第三開關三極體Q3及其體二極體D3、第四開關三極體Q4及其體二極體D4、第五開關三極體Q5及其體二極體D5、第六開關三極體Q6及其體二極體D6；所述第一開關三極體Q1、第三開關三極體Q3、第五開關三極體Q5的集電極相連並作為所述三相全控整流橋的第一輸出端，所述第二開關三極體Q2、第四開關三極體Q4、第六開關三極體Q6的發射極相連並作為所述三相全控整流橋的第二輸出端，所述第一開關三極體Q1的發射極與所述第二開關三極體Q2的集電極相連並作為所述三相全控整流橋的第一相輸入端，所述第三開關三極體Q3的發射極與所述第四開關三極體Q4的集電極相連並作為所述三相全控整流橋的第二相輸入端，所述第五開關三極體Q5的發射極與所述第六開關三極體Q6的集電極相連並作為所述三相全控整流橋的第三相輸入端。

在該實施例中，如圖6所示，所述第一雙向晶閘管SCR1、第二雙向晶閘管SCR2、第三雙向晶閘管SCR3、第一電感L1、第二電感L2、第三電感L3、第一開關三極體Q1、第二開關三極體Q2、第三開關三極體Q3、第四開關三極體Q4、第五開關三極體Q5、第六開關三極體Q6、第一電容C1、第二電容C2構成市電運行模式下的整流升壓功率級電路；所述正電池組BAT+、負電池組BAT-、第一單向晶閘管SCR4、第二單向晶閘管SCR5、第四雙向晶閘管SCR6、第一電感L1、第二電感、第三電感L3、第一開關三極體Q1、第二開關三極體Q2、第五開關三極體Q5、第六開關三極體Q6、第一電容C1、第二電容C2構成電池運行模式下的整流升壓功率級電路。

該實施例還提供了一種如上文所述的三相整流升壓電路的控制方法，具體為：

市電正常時，控制第一雙向晶閘管SCR1、第二雙向晶閘管SCR2、第三雙向晶閘管SCR3處於閉合狀態，控制第一單向晶閘管SCR4、第二單向晶閘管SCR5、第四雙向晶閘管SCR6處於斷開狀態，此時所述三相整流升壓電路工作於市電運行模式；市電異常時，控制第一雙向晶閘管SCR1、第二雙向晶閘管SCR2、第三雙向晶閘管SCR3、第一開關三極體Q1、第六開關三極體Q6處於斷開狀態，控制第一單向晶閘管SCR4、第二單向晶閘管SCR5處於閉合狀態，此時所述三相整流升壓電路工作於電池運行模式。

在該實施例中，所述三相整流升壓電路工作於市電運行模式具體包括以下階段：

當三相電第一相電壓處於正半周期內，控制第一開關三極體Q1處於關斷狀態；第一階段，如圖7所示，控制第二開關三極體Q2處於導通狀態，三相電第一相電壓經過第一雙向晶閘管SCR1、第一電感L1、第二開關三極體Q2、第二電容C2組成迴路對第一電感L1儲存電能；第二階段，如圖8所示，控制第二開關三極體Q2處於關斷狀態，第一電感L1放電，第一電感L1放電的電流經過第一開關三極體Q1的體二極體、第一電容C1、第一雙向晶閘管SCR1回到第一電感L1，第一電容C1充電；

當三相電第一相電壓處於負半周期，控制第二開關三極體Q2處於關斷狀態；第三階段，如圖9所示，控制第一開關三極體Q1處於導通狀態，三相電第一相電壓經過第一雙向晶閘管SCR1、第一電感L1、第一開關三極體Q1、第一電容C1組成迴路對第一電感L1儲存電能；如圖10所示，第四階段控制第一開關三極體Q1處於關斷狀態，第一電感L1放電，第一電感L1放電的電流經過第二開關三極體Q2的體二極體、第二電容C2、第一雙向晶閘管SCR1回到第一電感L1，第二電容C2充電；

當三相電第二相電壓處於正半周期，控制第三開關三極體Q3處於關斷狀態；第一階段，控制第四開關三極體Q4處於導通狀態，三相電第二相電壓經過第二雙向晶閘管SCR2、第二電感L2、第四開關三極體Q4、第二電容C2組成迴路對第二電感L2儲存電能；第二階段，控制第四開關三極體Q4處於關斷狀態，第二電感L2放電，第二電感L2放電的電流經過第三開關三極體Q3的體二極體、第一電容C1、第二雙向晶閘管SCR2回到第二電感L2，第一電容C1充電；

當三相電第二相電壓處於負半周期，控制第四開關三極體Q4處於關斷狀態；第三階段，控制第三開關三極體Q3處於導通狀態，三相電第二相電壓經過第二雙向晶閘管SCR2、第二電感L2、第三開關三極體Q3、第一電容C1組成迴路對第二電感L2儲存電能；第四階段控制第三開關三極體Q3處於關斷狀態，第二電感L2放電，第二電感L2放電的電流經過第四開關三極體Q4的體二極體、第二電容C2、第二雙向晶閘管SCR2回到第二電感L2，第二電容C2充電；

當三相電第三相電壓處於正半周期，控制第五開關三極體Q5處於關斷狀態；第一階段，控制第六開關三極體Q6處於導通狀態，三相電第三相電壓經過第三雙向晶閘管SCR3、第三電感L3、第六開關三極體Q6、第二電容C2組成迴路對第三電感L3儲存電能；第二階段，控制第六開關三極體Q6處於關斷狀態，第三電感L3放電，第三電感L3放電的電流經過第五開關三極體Q5的體二極體、第一電容C1、第三雙向晶閘管SCR3回到第三電感L3，第一電容C1充電；

當三相電第三相電壓處於負半周期，控制第六開關三極體Q6處於關斷狀態；第三階段，控制第五開關三極體Q5處於導通狀態，三相電第三相電壓經過第三雙向晶閘管SCR3、第二電感L2、第五開關三極體Q5、第一電容C1組成迴路對第三電感L3儲存電能；第四階段控制第三開關三極體Q3處於關斷狀態，第三電感L3放電，第三電感L3放電的電流經過第六開關三極體Q6的體二極體、第二電容C2、第三雙向晶閘管SCR3回到第三電感L3，第二電容C2充電。

在該實施例中，所述三相整流升壓電路工作於電池運行模式具體包括以下階段：

第一階段，控制第二開關三極體Q2、第五開關三極體Q5處於導通狀態，此時如圖11所示，正電池組BAT+、第一單向晶閘管SCR4、第一電感L1、第二開關三極體Q2、第二電容C2組成迴路對第一電感L1儲存電能；如圖12所示，負電池組BAT-、第一電容C1、第五開關三極體Q5、第三電感L3、第二單向晶閘管SCR5組成迴路對第三電感L3儲存電能；

第二階段，控制第二開關三極體Q2、第五開關三極體Q5處於斷開狀態，此時如圖13所示，第一電感L1放電，第一電感L1放電的電流經過第一開關三極體Q1的體二極體、第一電容C1、正電池組BAT+、第一單向晶閘管SCR4回到第一電感L1，第一電容C1充電；如圖14所示，第三電感L3放電，第三電感L3放電的電流經過第二單向晶閘管SCR5、負電池組BAT-、第二電容C2、第六開關三極體Q2體二極體回到第三電感L3，第二電容C2充電。

特別的，當所述三相整流升壓電路工作於電池運行模式時，控制第四雙向晶閘管SCR6、第二電感L2、第三開關三極體Q3、第四開關三極體Q4組成的平衡橋電路工作，用以保證所述正電池組BAT+、負電池組BAT+的剩餘容量保持一致以及正負直流母線上的負載平衡。

進一步地，控制第四雙向晶閘管SCR6、第二電感L2、第三開關三極體Q3、第四開關三極體Q4組成的平衡橋電路工作具體包括以下步驟：

步驟S1：實時檢測正電池組BAT+的電流值IBAT+、負電池組BAT+的電流值IBAT-、正電池組BAT+的電壓值UBAT+、負電池組BAT+的電壓值UBAT-；

步驟S2：根據步驟S1計算出正電池組BAT+剩餘容量值QBAT+、負電池組BAT+剩餘容量QBAT-、正電池組BAT+剩餘容量值QBAT+與負電池組BAT+剩餘容量QBAT-的比值K，其中K≥0；

步驟S3：根據K值的大小，控制第四雙向晶閘管SCR6、第三開關三極體Q3、第四開關三極體Q4工作。

在該實施例中，所述步驟S3具體為：

當0≤K<1時，控制第四雙向晶閘管SCR6、第三開關三極體Q3處於斷開狀態；第一階段，如圖15所示，控制第四開關三極體Q4處於導通狀態，第四開關三極體Q4、第二電容C2、第四雙向晶閘管SCR6、第二電感L2組成迴路對第二電感L2儲存電能；第二階段，如圖16所示，控制第四開關三極體Q4處於斷開狀態，第一電容C1、第四雙向晶閘管SCR6、第二電感L2、第三開關三極體Q3的體二極體組成迴路，第一電容C1充電；當K=1時，控制第三開關三極體Q3、第四開關三極體Q4處於斷開狀態；當K＞1時，控制第四雙向晶閘管SCR6處於導通狀態、第四開關三極體Q4處於斷開狀態；第一階段，如圖17所示，控制第三開關管Q3處於導通狀態，第一電容C1、第三開關三極體Q3、第二電感L2、第四雙向晶閘管SCR6組成迴路對第二電感L2儲存電能；第二階段，如圖18所示，控制第三開關三極體Q3處於斷開狀態，第四開關三極體Q4的體二極體、第二電感L2、第四雙向晶閘管SCR6、第二電容C2組成迴路，第二電容C2充電。

實施例2

如圖19所示，該實施例提供了一種三相整流升壓電路，包括正電池組BAT+、負電池組BAT-、一整流升壓模組；所述的整流升壓模組包括第一雙向晶閘管SCR1、第二雙向晶閘管SCR2、第三雙向晶閘管SCR3、第四雙向晶閘管SCR6、第一單向晶閘管SCR4、第二單向晶閘管SCR5、第一電感L1、第二電感L2、第三電感L3、三相全控整流橋、第一電容C1、第二電容C2；所述第一雙向晶閘管SCR1的一端、所述第二雙向晶閘管SCR2的一端、所述第三雙向晶閘管SCR3的一端分別接至三相電第一相、三相電第二相、三相電第三相的一端，所述第一單向晶閘管SCR4的陽極、所述第二單向晶閘管SCR5的陰極分別連線至所述正電池組BAT+的正端、所述負電池組BAT-的負端，所述正電池組BAT+的負端、所述負電池組BAT-的正端、所述第四雙向晶閘管SCR6的一端均連線至三相電的零線；所述第一單向晶閘管SCR4的陰極與所述第一雙向晶閘管SCR1的另一端均連線至所述第一電感L1的一端，所述第二雙向晶閘管SCR2的另一端與所述第四雙向晶閘管SCR6的另一端均連線至所述第二電感L2的一端，所述第三雙向晶閘管SCR3的另一端與所述第二單向晶閘管SCR5的陽極均連線至所述第三電感L3的一端，所述第一電感L1的另一端、第二電感L2的另一端、第三電感L3的另一端分別連線至所述三相全控整流橋的三相輸入端，所述三相全控整流橋的兩個輸出端分別連線至所述第一電容C1的一端與所述第二電容C2的一端，所述第一電容C1的另一端與所述第二電容C2的另一端均連線至三相電的零線。

在該實施例中，所述的三相全控整流橋為三相半橋I型三電平拓撲。所述的三相半橋I型三電平拓撲包括第一至第十二開關器件Q1至Q12、第一至第六二極體D1至D6，其中第一開關器件Q1的發射極或源極、第二開關器件Q2的集電極或漏極均與第一二極體D1的陰極相連，第五開關器件Q5的發射極或源極、第六開關器件Q6的集電極或漏極均與第三二極體D3的陰極相連，第九開關器件Q9的發射極或源極、第十開關器件Q10的集電極或漏極均與第五二極體D5的陰極相連，第三開關器件Q3的發射極或源極、第四開關器件Q4的集電極或漏極均與第二二極體D2的陽極相連，第七開關器件Q7的發射極或源極、第八開關器件Q8的集電極或漏極均與第四二極體D4的陽極相連，第十一開關器件Q11的發射極或源極、第十二開關器件Q12的集電極或漏極均與第六二極體D6的陽極相連，第一二極體D1的陽極與第二二極體D2的陰極相連，第三二極體D3的陽極與第四二極體D4的陰極相連，第五二極體D5的陽極與第六二極體D6的陰極相連；第一開關器件Q1的集電極或漏極、第五開關器件Q5的集電極或漏極、第九開關器件Q9的集電極或漏極相連並作為所述三相全控整流橋的第一輸出端，第四開關器件Q4的發射極或源極、第八開關器件Q8的發射極或源極、第十二開關器件Q12的發射極或源極相連並作為所述三相全控整流橋的第二輸出端，第二開關器件Q2的發射極或源極與第三開關器件Q3的集電極或漏極相連並作為所述三相全控整流橋的第一相輸入端，第六開關器件Q6的發射極或源極與第七開關器件Q7的集電極或漏極相連並作為所述三相全控整流橋的第二相輸入端，第十開關器件Q10的發射極或源極與第十一開關器件Q11的集電極或漏極相連並作為所述三相全控整流橋的第三相輸入端，第一二極體D1的陽極、第三二極體D3的陽極、第五二極體D5的陽極均連線至三相電零線。

實施例3

如圖20所示，該實施例提供了一種三相整流升壓電路，包括正電池組BAT+、負電池組BAT-、一整流升壓模組；所述的整流升壓模組包括第一雙向晶閘管SCR1、第二雙向晶閘管SCR2、第三雙向晶閘管SCR3、第四雙向晶閘管SCR6、第一單向晶閘管SCR4、第二單向晶閘管SCR5、第一電感L1、第二電感L2、第三電感L3、三相全控整流橋、第一電容C1、第二電容C2；所述第一雙向晶閘管SCR1的一端、所述第二雙向晶閘管SCR2的一端、所述第三雙向晶閘管SCR3的一端分別接至三相電第一相電壓U_a、三相電第二相電壓U_b、三相電第三相電壓U_c的的一端，所述第一單向晶閘管SCR4的陽極、所述第二單向晶閘管SCR5的陰極分別連線至所述正電池組BAT+的正端、所述負電池組BAT-的負端，所述正電池組BAT+的負端、所述負電池組BAT-的正端、所述第四雙向晶閘管SCR6的一端均連線至三相電的零線；所述第一單向晶閘管SCR4的陰極與所述第一雙向晶閘管SCR1的另一端均連線至所述第一電感L1的一端，所述第二雙向晶閘管SCR2的另一端與所述第四雙向晶閘管SCR6的另一端均連線至所述第二電感L2的一端，所述第三雙向晶閘管SCR3的另一端與所述第二單向晶閘管SCR5的陽極均連線至所述第三電感L3的一端，所述第一電感L1的另一端、第二電感L2的另一端、第三電感L3的另一端分別連線至所述三相全控整流橋的三相輸入端，所述三相全控整流橋的兩個輸出端分別連線至所述第一電容C1的一端與所述第二電容C2的一端，所述第一電容C1的另一端與所述第二電容C2的另一端均連線至三相電的零線。

在該實施例中，所述的三相全控整流橋為三相半橋T型三電平拓撲。所述的三相半橋T型三電平拓撲包括第一至第六二極體、第一至第六開關器件；第一開關器件Q1的發射極或源極與第二開關器件Q2的發射極或源極相連，第三開關器件Q3的發射極或源極與第四開關器件Q4的發射極或源極相連，第五開關器件Q5的發射極或源極與第六開關器件Q6的發射極或源極相連；其中第一二極體D1的陰極、第三二極體D3的陰極、第五二極體D5的陰極相連並作為所述三相全控整流橋的第一輸出端，第二二極體D2的陽極、第四二極體D4的陽極、第六二極體D6的陽極相連並作為所述三相全控整流橋的第二輸出端，第一二極體D1的陽極、第二二極體D2的陰極、第一開關器件Q1的集電極或漏極相連並作為所述三相全控整流橋的第一相輸入端，第三二極體D3的陽極、第四二極體D4的陰極、第三開關器件Q3的集電極或漏極相連並作為所述三相全控整流橋的第二相輸入端，第五二極體Q5的陽極、第六二極體Q6的陰極、第五開關器件Q5的集電極或漏極相連並作為所述三相全控整流橋的第三相輸入端，第二開關器件Q2的集電極或漏極、第四開關器件Q4的集電極或漏極、第六開關器件的集電極或漏極均連線至三相電零線。

榮譽表彰