一种具有快速关断能力的后备式不间断电源的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电力设备技术领域，特别涉及一种具有快速关断能力的后备式不间断电源。
【背景技术】
[0002]随着我国现代工业技术及人民生活水平的提高，电能质量问题日益凸显，电能质量治理技术已经成为解决电能质量问题的关键。目前电能质量的一个突出问题是电压暂降与短时中断，相应的解决方案主要有动态电压恢复器(DVR)，不间断电源(UPS)，动态电压暂降补偿器(以下简称DYSC)等，其中，DVR属于串联型装置，当系统电源中断时，动态电压恢复器无法工作；在线式UPS在线损耗较大且成本较高，后备式UPS响应速度较慢无法满足敏感负荷的要求；DYSC为单相H桥拓扑结构，对于三相电源系统，其设备成本相对较高，尤其当系统电源中断时间大于I秒后，由于三相储能的增加导致设备成本较高，很难在工业界广泛推广。
[0003]随着储能技术的发展，储能设备由于使用寿命增长，放电能力加强，成本降低而得到广泛的应用。而双向直流-直流变换器与三相逆变器已经是非常成熟的电力电子设备，可靠性高成本低。随着现代工业的发展，对供电质量的要求也越来越高，相应对具备短时、低功耗、快速响应的不间断电源需求越来越急迫。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是为克服已有技术的不足之处，提出一种具有快速关断能力的后备式不间断电源，在系统电源发生电压暂降和中断时，通过快速关断绝缘栅双极型晶体管将负荷与发生故障的系统电源隔离，并同时启动逆变器以保证负荷正常运行，该装置响应速度快，待机效率高。
[0005]本发明提出的一种具有快速关断能力的后备式不间断电源，其特征在于，该装置包括储能模块，双向直流-直流变换器模块，三相逆变器模块，快速关断模块；其中，储能模块与双向直流-直流变换器模块的低压直流侧并联，双向直流-直流变换器模块的高压直流侧与三相逆变器直流侧并联，三相逆变器交流侧三相输出端Al，BI，Cl分别并联到快速关断模块三相输出端与负荷M之间，三相逆变器N线与负荷M的NI线连接，快速关断模块三相输入端分别连接系统电源AC的A相，B相和C相，快速关断模块三相输出端还同时直接与负荷M相连。
[0006]本发明优点是:
[0007]本发明所提出一种具有快速关断能力的后备式不间断电源，由于使用基于绝缘栅双极型晶体管的快速关断技术，不存在使用晶闸管所需要的自然关断过程，因此可以有效保证敏感负荷连续正常运行。
[0008]本发明所提出一种具有快速关断能力的后备式不间断电源，由于使用基于绝缘栅双极型晶体管的快速关断模块，并且逆变器处于后备模式，因此可以有效提高装置运行效率。
【附图说明】
[0009]图1为本发明提出的具有快速关断能力的后备式不间断电源的电路原理图。
[0010]图2(a)为本发明提出的快速关断模块电路采用不带续流二极管的绝缘栅双极型晶体管反并联电路的原理图，
[0011]图2(b)为本发明提出的快速关断模块电路采用带续流二极管的绝缘栅双极型晶体管反并联电路的原理图。
【具体实施方式】
[0012]本发明提出的一种具有快速关断能力的后备式不间断电源结合附图及实施例详细说明如下:
[0013]本发明的后备式不间断电源，如图1所示，该装置包括储能模块，双向直流-直流变换器模块，三相逆变器模块，快速关断模块；其中，储能模块与双向直流-直流变换器模块的低压直流侧并联，双向直流-直流变换器模块的高压直流侧与三相逆变器直流侧并联，三相逆变器交流侧三相输出端Al，BI，Cl分别并联到快速关断模块三相输出端与负荷M之间，三相逆变器N线与负荷M的NI线连接，快速关断模块三相输入端分别连接系统电源AC的A相，B相和C相，快速关断模块三相输出端还同时直接与负荷M相连。
[0014]上述后备式不间断电源的各部件的具体实现方式说明如下:
[0015]上述具有快速关断能力的后备式不间断电源中，所述逆变器模块由常规三相逆变器和常规LCL滤波器所组成。
[0016]上述具有快速关断能力的后备式不间断电源中，所述直流-直流变换器模块为常规升压降压直流变换器。
[0017]上述具有快速关断能力的后备式不间断电源中，所述快速关断模块由三组不带续流二极管的绝缘栅双极型晶体管和RC吸收电路组成，每组由两个不带续流二极管的绝缘栅双极型晶体管B2和B3反相并联连接，RC吸收电路再与B2或B3并联，如图2 (a)所示。
[0018]上述具有快速关断能力的后备式不间断电源中，所述快速关断模块由三组带续流二极管的绝缘栅双极型晶体管，二极管和RC吸收电路组成，每组由两个带续流二极管的绝缘栅双极型晶体管，两个二极管和RC吸收电路组成，其中，先分别由第一个带续流二极管的绝缘栅双极型晶体管B4与第一个二极管Dl同相串联，第二个带续流二极管的绝缘栅双极型晶体管B5与第二个二极管D2同相串联，再将两个串联电路反相并联，RC吸收电路再与这两个串联电路并联，如图2(b)所示。
[0019]上述具有快速关断能力的后备式不间断电源中，所述储能模块的储能介质可以为超级电容或蓄电池构成。
[0020]本发明的工作原理为:当系统电源AC正常时，系统电源AC通过快速关断模块向负荷M供电，逆变器模块通过整流向直流-直流变换器模块提供能量，直流-直流变换器向储能模块充电以实现能量存储，当系统电源AC发生电压故障时，立即将快速关断模块关断，逆变器模块工作状态由整流模式切换到电压源模式，储能模块通过直流-直流变换器模块高压侧为逆变器模块交流输出提供能量，逆变器模块作为电压源以维持负荷M的正常工作，当系统电源AC恢复正常后，逆变器模块则退出电压源工作模式并再次启动整流工作模式，快速关断模块被导通以维持负荷的正常工作。
【主权项】
1.一种具有快速关断能力的后备式不间断电源，其特征在于，该装置包括储能模块，双向直流-直流变换器模块，三相逆变器模块，快速关断模块；其中，储能模块与双向直流-直流变换器模块的低压直流侧并联，双向直流-直流变换器模块的高压直流侧与三相逆变器直流侧并联，三相逆变器交流侧三相输出端Al，BI，Cl分别并联到快速关断模块三相输出端与负荷M之间，三相逆变器N线与负荷M的NI线连接，快速关断模块三相输入端分别连接系统电源AC的A相，B相和C相，快速关断模块三相输出端还同时直接与负荷M相连。2.如权利要求1所述的后备式不间断电源，其特征在于，所述逆变器模块由三相逆变器和LCL滤波器所组成。3.如权利要求1所述的后备式不间断电源，其特征在于，所述直流-直流变换器模块为升压降压直流变换器。4.如权利要求1所述的后备式不间断电源，其特征在于，所述快速关断模块由三组不带续流二极管的绝缘栅双极型晶体管和RC吸收电路组成，每组由两个不带续流二极管的绝缘栅双极型晶体管(B2)和(B3)反相并联连接，RC吸收电路再与两个不带续流二极管的绝缘栅双极型晶体管中的任一个(B2或B3)并联。5.如权利要求1所述的后备式不间断电源，其特征在于，所述快速关断模块由三组带续流二极管的绝缘栅双极型晶体管，二极管和RC吸收电路组成，每组由两个带续流二极管的绝缘栅双极型晶体管，两个二极管和RC吸收电路组成，其中，先分别由第一个带续流二极管的绝缘栅双极型晶体管(B4)与第一个二极管(Dl)同相串联，第二个带续流二极管的绝缘栅双极型晶体管(B5)与第二个二极管(D2)同相串联，再将两个串联电路反相并联，RC吸收电路再与这两个串联电路并联。6.如权利要求1所述的后备式不间断电源，其特征在于，所述储能模块的储能介质为超级电容或蓄电池构成。
【专利摘要】本发明涉及一种具有快速关断能力的后备式不间断电源，属于电力设备技术领域，该装置包括储能模块，双向直流-直流变换器模块，三相逆变器模块，快速关断模块；储能模块与双向直流-直流变换器模块的低压直流侧并联，双向直流-直流变换器模块的高压直流侧与三相逆变器直流侧并联，三相逆变器交流侧三相输出端A1，B1，C1分别并联到快速关断模块三相输出端与负荷M之间，三相逆变器N线与负荷M的N1线连接，快速关断模块三相输入端分别连接系统电源AC的A相，B相和C相，快速关断模块三相输出端还同时直接与负荷M相连。本发明使用基于绝缘栅双极型晶体管的快速关断模块，并且逆变器处于后备模式，可以提高运行效率。保证敏感负荷连续正常运行。
【IPC分类】H02J9/06
【公开号】CN104935070
【申请号】CN201510320130
【发明人】任磊
【申请人】清华大学
【公开日】2015年9月23日
【申请日】2015年6月11日