不间断电源系统及其控制方法_2

文档序号:9648503阅读:来源:国知局
工作模式。可控开关130在接收到第二监测信号时断开,从而断开市电与负载之间的连接,避免市电异常对负载造成的危害。此时不间断电源系统进入离网工作模式。
[0027]变流器140连接于PCC点和蓄电池110之间。变流器140用于对蓄电池110的输出进行处理,并根据监测电路120的监测结果对输出进行控制。具体地,变流器140在第一监测信号的控制下根据负载电流i1-中的无功和谐波分量输出无功和谐波补偿电流以对PCC点处的电能质量进行改善,从而抵消PCC点负载电流iWd中的无功和谐波部分(负载电流iWd—般可分解为基波电流i UPSf和谐波加无功电流i UPSh,即:ilciad= i upsf+iupsh),最终使得市电电流ig?d只含有有功分量,因此消除了无功和谐波电流对电网的危害,可以使得公共连接点PCC的电能质量得到较好的改善进而提高了电网的能效指数。并且通过无功和谐波补偿,PCC点的负载电流ilciJ皮形变为纯正弦波,相电流和相电位可以一致,因此也在一定程度上改善了负载的供电质量。在本实施例中,变流器140中设置有无功和谐波电流提取电路,用于提取出负载电流ilciad中的无功和谐波电流值。图2为变流器140中的无功和谐波电流提取电路的原理框图。参见图2,无功和谐波电流提取电路包括直流量转换电路210、低通滤波器220、基波量转换电路230以及相减器240。其中,直流量转换电路210、低通滤波器220、基波量转换电路230以及相减器240顺次连接。直流量转换电路210的输入端与PCC点连接。直流量转换电路210的输入端还与相减器240的输入端连接。具体地,负载电流ilciad先经过直流量转换电路210将负载电流转换为含有低频纹波的直流量I Wdh,再通过低通滤波器220滤波成纯净的直流量IWd。然后基波量转换电路230的作用将直流量Ilciad转换成负载电流基波分量i UPSf,最后负载电流中的基波分量iUPSf通过相减器240的作用减去负载电流ilciad得到需要补偿的无功和谐波补偿电流值,即:
[0028]luPSf — i load — i UPSf — (i LlPSf+iuPSh) — — i|JPSh0
[0029]变流器140只需要将_iUPSh注入电网和PCC点负载电流i Wd中的无功和谐波电流部分iUPSh相抵消,进而可以实现PCC点负载电流i PCC点的电压正弦化、单位功率因数的效果。
[0030]图3为不间断电源系统并网运行时对PCC点电能质量改善的示意图。在t。时刻之前,不间断电源系统没有并入电网,由市电给负载供电,负载电流ilciad等于市电电流ig?d,即ilciad= i grido此时,市电电能质量较差,负载某一相的电流中含有谐波,波形畸变较为严重,同时PCC点处该相的相电压超前负载相电流,即负载电流中无功分量也比较大。在t。时亥IJ,不间断电源系统投入,并入电网,变流器140输出无功和谐波补偿电流对PCC点进行无功和谐波补偿,但是其并不输出有功电流。此时负载电流ilciad等于UPS并网前的市电电流igrid(UPS并网前,市电电流igl4d= i 1ad= i upsf+iupsh)和不间断电源系统并网后的补偿电流
iups (iups 一一 i UPSh)之和,即
[0031]igrid+iups — (i LlPSf+iuPSh) + (_i|JPSh) — ilJPSf。
[0032]因此补偿后,PCC点的负载电流iWd波形变成纯正弦,相电流和相电压的相位一致。不间断电源系统输出电流iUPS抵消了负载电流中i lciad的无功和谐波部分,使得UPS并网后市电电流ig?d只含有有功分量,减少了无功和谐波电流在电网中的流动,从而很好的完成了改善PCC点电能质量的功能,进而提高了电网的能效指数。
[0033]在一实施例中,监测电路120还用于对蓄电池110的电压或者剩余容量进行实时监测并输出电压值或者剩余容量值。在本实施例中,变流器140为双向变流器;不间断电源系统还包括比较电路(图中未示)。比较电路分别与监测电路120、变流器140连接。比较电路用于接收监测电路输出的电压值或者电容值并判断监测电路120输出的电压值或者剩余容量值是否低于预设值,并在低于预设值时控制变流器140由逆变状态转为整流状态对蓄电池110进行充电。当电压值或者剩余容量值大于或者等于预设值时,则变流器140不向蓄电池110充电。在一实施例中,监测电路120也可以同时对电压值和剩余容量值进行监测,从而在二者中的任意一个低于预设值或者二者均低于预设值时控制变流器140对蓄电池110进行充电。
[0034]参见图1,变流器140还用于在接收到第二监测信号时,即市电异常时,对蓄电池110的输出进行调整以输出负载电流供负载正常工作。此时,不间断电源系统进入离网工作模式。上述不间断电源系统可以从并网工作模式无缝切换至离网工作模式。在一实施例中,为确保重要负载能够正常工作,在离网工作模式时,不间断电源系统可以仅对重要负载进行供电,而停止向非重要负载供电。
[0035]图4为不间断系统由并网工作模式切换至离网工作模式时的效果示意图,在t。时刻之前,UPS电源系统并网运行,由市电给重要负载供电;同时变流器140从市电取电给蓄电池110充电,即igrid= i load+iUPSO由于给蓄电池进行充电的充电电流iUPS很小,因此PCC点输出的负载电流ilciad几乎等于市电电流i g?d。在t。时刻,不间断电源系统从并网工作模式切换至离网工作模式,市电电流ig?d为零,变流器140从充电状态切换到逆变工作状态,由蓄电池110经变流器140给负载供电,此时负载电流i1-完全等于UPS输出电流i UPS,,
即 iload= i LIPS'。
[0036]当市电电压恢复正常时,可控开关130将重新导通,由市电给负载供电,并根据负载需求进行无功及谐波补偿,改善PCC点的电能质量。
[0037]上述不间断电源系统,可以在市电正常时由市电供电并通过变流器140根据负载电流中的无功和谐波分量输出无功和谐波电流以进行无功和谐波补偿,从而能够改善公共连接点的电能质量,进而具有较高的能效指数。并且在市电异常时,可控开关130断开从而通过蓄电池110对变流器直流侧供电,确保负载在市电异常时仍能够正常工作,稳定性较好,能够满足负载持续工作的供电需求。
[0038]参见图1,上述不间断电源系统还包括电抗器150和旁路开关160。其中,电抗器150连接于可控开关130和负载之间,且变流器140的输出端连接于电抗器150和负载之间。电抗器150用于将市电和负载隔离开,确保电网侧电流的正弦化。旁路开关160连接于负载和市电之间,用于在不间断电源系统需要进行维修时导通从而由市电直接向负载供电,确保不间断电源系统异常时负载仍能够正常工作。
[0039]在一实施例中,上述不间断电源系统还包括控制电路。控制电路用户获取接入负载的重要级别,并根据各负载的重要级别对供电电能进行分配。具体地,控制电路可以根据重要负载的用电情况进行长期和短期的预测,从而对能量进行分配,以确保重要负载能够持续工作。
[0040]本发明还提供一种基于前述任一实施例中的不间断电源系统的控制方法。该控制方法的流程图如图5所示,包括以下步骤。
[0041]S510,判
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