[發明專利]一種與發電機在線并機的三相不間斷應急電源及其不間斷控制方法

有效

• 申請號: 201310149969.0
• 申請日: 2013-04-26
• 公開（公告）號: CN103259326A
• 公開（公告）日: 2013-08-21
• 發明（設計）人: 游江;孟繁榮;羅耀華;鞏冰;張敬南;姚緒梁;張強;張文義;程鵬;張镠鐘
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: H02J9/06
• 分類號: H02J9/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種與發電機在線并機的三相不間斷應急電源，其特征是：包括由A相、B相、C相、第一直流電源（V_dc1）、第二直流電源（V_dc2）、第一電容器（C_dc1）、第二電容器（C_dc2）組成的三相四線制結構，串聯后的第一直流電源（V_dc1）和第二直流電源（V_dc2）與串聯后的第一電容器（C_dc1）和第二電容器（C_dc2）并聯，兩個串聯的直流電源和兩個串聯電容器的中點連接在一起，作為三相四線制結構的輸出中性線，此中性線與發電機的中性點（N）連接在一起；

所述的C相的結構為：

兩個具有反并聯二極管的功率開關器件串聯組成橋臂，三個橋臂均采用LC型濾波器，濾波電感（L）的一端連接在橋臂中點，濾波電感（L）的另一端分別連接濾波電容器（C_f）和并機電感器（L_g），濾波電容器（C_f）與中性線相連，并機電感器（L_g）與第一開關（K₁）相連，第一開關（K₁）連接該相負載（Z_c），并與控制發電機該相輸出與該相負載（Z_c）通斷的第二開關（K₂）相連，負載(Z_c)連接中性線，第二開關（K₂）與發電機該相輸出端連接；

檢測C相直流母線電流(I_dc)的第一感應式霍爾電流傳感器（③）通過其中心的圓孔套在C相直流母線上，其輸出送入控制系統作為直流母線電流反饋信號；

檢測流過C相第一開關（K₁）的第二感應式霍爾電流傳感器（④）通過其中心的圓孔套在連接并機電感器（L_g）與第一開關（K₁）的導線上，其輸出送入控制系統作為判斷第一開關（K₁）是否閉合的依據；

檢測流過C相第二開關（K₂）電流的第三感應式霍爾電流傳感器（⑤）通過其中心的圓孔套在連接該相負載（Z_c）與第二開關（K₂）的導線上，其輸出送入控制系統作為判斷第二開關（K₂）是否閉合的依據；

檢測發電機輸出電壓的第二霍爾電壓傳感器（⑥）的兩個檢測端分別與發電機輸出端和中性線相連，其輸出送入控制系統中的SPLL模塊，用于檢測發電機電壓的復制和相位；

檢測應急電源輸出電壓的第一霍爾電壓傳感器（⑦）的兩個檢測端分別與LC濾波器的電容（C_f）的兩端相連，其輸出送入控制系統C相控制系統作為應急電源輸出電壓的反饋信號；

C相控制系統包括第一控制器（G_c1）即直流母線電流控制器、第二控制器（G_c2）即輸出電壓控制器和第三控制器（G_c3）即諧波電壓補償控制器，通過3個控制器構成3個控制通道：

第一霍爾電壓檢測傳感器（⑦）檢測到的發電機輸出電壓的瞬時值送入控制系統中的SPLL軟件鎖相環模塊模塊，SPLL通過運算后得到發電機輸出電壓有效值u_gm和電壓相位信息ωt；

被期望的直流母線電流值I_dr與第一感應式霍爾電流傳感器（③）檢測的實際直流母線電流I_dc均送入第一減法器環節（A1），得到的I_dr-I_dc輸入到第一控制器（G_c1），其輸出Δθ與SPLL輸出的相位信息ωt被送入第一加法器環節（A2），對所得到的結果Δθ+ωt求取正弦值后，送入到第一乘法器環節（M1）；

被期望的輸出電壓V_acm與來自LC濾波器電容（C_f）的實際反饋電壓V_ac被送入第二減法器環節（A4），其差值V_acm-V_ac被送入到第二控制器（G_c2），第二控制器（G_c2）的輸出V_m0送入第一乘法器環節（M1）；

通過第一霍爾電壓傳感器（⑦）檢測到的LC濾波器電容（C_f）的電壓被送入控制系統中的信號濾波器（FL），信號濾波器（FL）的輸出為從電容電壓V_ac中提取出來的電壓諧波信號，該信號連同期望的輸出電壓諧波指令信號被送入第三減法器環節A5，其差值V_hf被輸入到第三控制器（G_c3）；

第一乘法環節（M1）的輸出V_m1和第三控制器（G_c3）的輸出ΔV_rp均送入第二加法器環節A3，第二加法器環節（A3）的輸出V_m2送入到SPWM環節，即正弦波脈沖寬度調制器，SPWM調制器輸出的PWM脈沖即可用于驅動C相橋臂的功率開關器件（VT5、VT2）；

所述的A相、B相和C相共用第一直流電源（V_dc1）、第二直流電源（V_dc2）、第一電容器（C_dc1）、第二電容器（C_dc2），其余結構相同。