[發明專利]一種不間斷電源的功率補償系統及控制方法

有效

• 申請號: 201510432308.8
• 申請日: 2015-07-21
• 公開（公告）號: CN105119290B
• 公開（公告）日: 2018-10-09
• 發明（設計）人: 鮑林立;崔國棟;高鑫;王洪林;馬新攀
• 申請（專利權）人: 國家電網有限公司;國網河南省電力公司蘭考縣供電公司
• 主分類號: H02J3/12
• 分類號: H02J3/12;H02J3/18;H02J3/01;H02J7/02;H02J9/06
• 代理公司: 鄭州紅元帥專利代理事務所(普通合伙) 41117
• 代理人: 楊妙琴;徐皂蘭

通過不間斷電源的功率補償系統及控制方法的分析，從而使不間斷電源在用作應急備用電源的同時，作為功率補償裝置進行系統的有功、無功以及諧波的補償，從而實現了不間斷電源使用的多元化發展，提高裝置的有效性，降低額外的補償裝置的使用及安裝成本。

技術領域

本發明涉及一種不間斷電源供電及電能質量控制的技術領域，具體的來說，是一種不間斷電源的功率補償系統及控制方法。

背景技術

近年來，不間斷電源及以它為核心的供電系統被設置在市電電網與負載設備之間，改善對負載的供電質量，并在市電故障時，保證負載設備的正常運行。而同時，隨著各種電力電子設備的大范圍普及使用，給電網也帶來嚴重的諧波污染。尤其是以變頻器、不間斷電源和通訊開關電源為代表的裝置發展迅速，它們都是電壓型諧波源。而各種復雜的、精密的、對電能質量敏感的用電設備不斷普及，人們對電能質量及可靠性的要求越來越高。這使得電能質量問題對電網和配電系統造成的直接危害和可能對人類生活和生產造成的損失也越來越大，因此，如何使用不間斷電源使得其能夠作為應急電源并同時能夠解決電能質量問題成為了亟待解決的問題。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明提出一種不間斷電源的功率補償系統及控制方法，其中不間斷電源的功率補償系統的組成包括以下幾個部分：

(1)交流電網：額定電壓為220V，頻率為50Hz，電壓在士15％范圍內波動，可能含有諧波，也有可能是三相不對稱輸入。

(2)串聯變壓器T_S：為三相變壓器，或三個相互獨立的單相變壓器組合在一起，串接在交流電網和負載之間。

(3)串聯變換器：該變換器對市電電壓的波動、電壓諧波和不對稱度、市電輸入電流中的無功分量、諧波分量以及由不對稱負載引起的基波不對稱電流進行補償。它是通過輸出濾波電感L₁，串聯變壓器T_S與電網串接，電路結構為三相半橋電路，控制方式是采用高頻率的PWM技術，并且可以雙向在四象限進行工作。

(4)并聯變換器：電路結構為三相半橋電路，控制方式采用高頻率的PWM技術，并且可以在雙向在四象限進行工作。保證負載上的三相電壓為三相對稱穩定的正弦波電壓，并向負載提供無功電流、諧波電流和基波不對稱電流，當市電斷電時想負載繼續供電。該變換器經輸出濾波電感L₂，濾波電容C₂與負載端并接。

(5)直流母線電容C_dc1和C_dc2：兩個電容串聯之后，在兩個變換器的直流公共端進行并接。

(6)直流母線電池組V_dc：由若干個容量相同的電池串聯連接組成，在兩個變流器的直流公共端進行并接，當市電斷電時，作為備用電源，保證向負載的持續供電。

(7)主靜態開關、旁路靜態開關：其組成部分是兩個反并聯的晶閘管組，通過切換來保證市電向負載的正常供電。

(8)負載：包括線性負載和非線性負載等。

(9)采樣控制單元：包括電壓、電流互感器及A/D轉換接口，其中A/D轉換接口將一些電壓、電流等模擬信號轉換為數字信號，以便控制單元對其分析：A/D轉換接口將5路模擬輸入信號送入DSP，其中：

AD1：通過所選擇的電流互感器的次級引出串聯變換器的輸出電流，經過采樣及調理電路，與運用直流電流閉環控制運算產生的電流指令信號一起，對SPWM波發生器進行調制，產生SPWM波信號，對串聯變換器進行控制。

AD2：運用所選用的電流互感器，采樣主電路輸出電流，經過采樣及調理電路，與軟件產生的基準電壓信號及電池電壓變化量一起，經過運算產生串聯變換器的電流指令信號，送入SPWM波發生器，產生SPWM波信號，對串聯變換器進行控制。