[發(fā)明專利]一種三相四線制的高頻UPS及其降低零地電壓的方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201210369903.8 | 申請日： | 2012-09-27 |
| 公開（公告）號： | CN103701190A | 公開（公告）日： | 2014-04-02 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 周揚;鄭書路;卓清鋒 | 申請（專利權(quán)）人： | 力博特公司 |
| 主分類號： | H02J9/00 | 分類號： | H02J9/00;H02J3/01 |
| 代理公司： | 深圳市順天達專利商標代理有限公司 44217 | 代理人： | 高占元;高瑞 |
| 地址： | 美國俄亥俄州*** | 國省代碼： | 美國;US |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 三相 四線制 高頻 ups 及其 降低 電壓 方法 | ||
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及電源領(lǐng)域，尤其涉及一種三相四線制的高頻UPS及其降低零地電壓的方法。
背景技術(shù)
在三相四線制的高頻UPS(uninterrupted?power?supply，不間斷電源)中，其零線直接和機房的配電系統(tǒng)零線連接在一起，如圖1所示，如果沒有隔離變壓器，該高頻UPS必然存在零地電壓。如果高頻UPS的零地電壓達不到其所供電的設(shè)備的對最大零地電壓限制的要求，從而造成安全隱患，而使用該高頻UPS的設(shè)備廠家工程師將會拒絕上電開機。如果現(xiàn)場經(jīng)過配線優(yōu)化后，高頻UPS零地電壓還是達不到要求，往往要求增加隔離變壓器，從而造成成本增加，有的現(xiàn)場還可能因為場地原因，無法放下隔離變壓器。因此，高頻UPS的生產(chǎn)廠家希望在不增加隔離變壓器的情況下降低零地電壓，以滿足客戶的要求。
下面介紹下零地電壓的產(chǎn)生原理：零地電壓指在機房內(nèi)的配電柜上的零線和地線之間的電壓。當高頻UPS工作后，零線上有電流，若地線上的電流可忽略不計，那么零地電壓可表示為U=Iz*Zn,其中，Zn為線路阻抗；Iz為零線電流。所以，從理論上講，雖然減小線路阻抗或零線電流都能夠降低零地電壓，但是在實際應(yīng)用現(xiàn)場，往往零線絕對距離就比較長，同時受場地影響，走線優(yōu)化也受限制。因此，線纜阻抗優(yōu)化的空間就非常有限，因此只能通過降低零線電流的方式來降低零地電壓。
現(xiàn)有的UPS的母線控制大多是采用雙環(huán)調(diào)節(jié)和前饋控制的方式，圖2和圖3分別示出了現(xiàn)有的母線控制方式下電感電流和零線電流的仿真圖，由圖可得知，電感電流在電網(wǎng)電壓的相位角為0度附近時，出現(xiàn)峰值，而在電網(wǎng)電壓的相位角為90度附近時出現(xiàn)波谷。而且，最大零線電流有效值將近110A。具體分析如下：假設(shè)電壓前饋信號為(Vbus-Vin)/Vbus，在UPS的整流器中，當該電壓前饋值(Vbus-Vin)/Vbus與雙環(huán)調(diào)節(jié)模塊的輸出值一并輸入到PWM輸出模塊時，PWM的發(fā)波主要依賴于雙環(huán)調(diào)節(jié)模塊的輸出值和電壓前饋值，當整流器中電感電流較小時，雙環(huán)調(diào)節(jié)模塊的輸出值較小，可忽略不計，因此主要考慮前饋控制部分。當電網(wǎng)電壓在過零附近時，由于電網(wǎng)電壓Vin很小，電壓前饋值(Vbus-Vin)/Vbus近似等于1，因此，此時電感電流比較大，出現(xiàn)峰值。相反，當電網(wǎng)電壓在峰值時，由于Vin很大，電壓前饋值較小，因此，此時電感電流較小，出現(xiàn)波谷。綜上分析可知，使用現(xiàn)有母線控制方式，電感電流的THDi(Total?Harmonic?Distortion?of?current?on?input，輸入線的電流諧波畸變總數(shù))大于30％，三次諧波電流比較大。而且，零線電流主要為三次諧波電流。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)上述因零地電壓有可能過高而達不到用戶的要求的缺陷，提供一種三相四線制的高頻UPS及其降低零地電壓的方法，能降低零地電壓，從而達到該高頻UPS所供電的設(shè)備對最大零地電壓限制的要求。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：構(gòu)造一種三相四線制的高頻UPS，包括母線控制電路，所述母線控制電路包括雙環(huán)調(diào)節(jié)模塊、電壓前饋模塊和PWM輸出模塊，其特征在于，所述電壓前饋模塊包括：
前饋計算單元，用于根據(jù)母線電壓和電網(wǎng)電壓計算電壓前饋值；
前饋修正單元，用于對所述電壓前饋值進行修正，且修正后的電壓前饋值用于當電網(wǎng)電壓在過零附近時削弱所述PWM輸出模塊的發(fā)波；
疊加單元，用于將修正后的電壓前饋值和所述雙環(huán)調(diào)節(jié)模塊的輸出值進行疊加，并將疊加后的值輸出至所述PWM輸出模塊。
在本發(fā)明所述的三相四線制的高頻UPS中，所述母線控制電路還包括：
電感電流零序分量反饋模塊，用于將電感電流零序分量縮小到預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，并反饋至所述雙環(huán)調(diào)節(jié)模塊或電壓前饋模塊。
在本發(fā)明所述的三相四線制的高頻UPS中，所述電感電流零序分量反饋模塊包括：
電感電流零序分量計算單元，用于根據(jù)下面公式計算電感電流零序分量：
I0=-(IA+IB+IC)
其中，IA、IB、IC分別為三相電感電流，I0為電感電流零序分量；
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