不间断电源系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电网控制领域，特别是涉及一种不间断电源系统。
【背景技术】
[0002]随着近年来数据中心电源负荷的快速增长，能效指标要求越来越高。对应于高密度数据中心的不间断电源系统(Uninterruptible Power System,UPS)，不仅要为IT设备供电，还要为保证IT设备运行的辅助设备如空调等供电，电源需求持续增加。传统的数据中心供电方式一般采用基于双变换技术的在线式UPS电源。在线式UPS的主要缺点是在强电网供电环境下的电能损耗较大，运行成本高，因此不能满足数据中心高质量供电的需求。
【实用新型内容】
[0003]基于此，有必要提供一种能效指数较高且能够满足负载持续工作供电需求的不间断电源系统。
[0004]—种不间断电源系统，包括蓄电池，还包括:监测电路，用于监测市电是否正常，并在所述市电正常时输出第一监测信号，在市电异常时输出第二监测信号;可控开关，包括输入端、输出端以及控制端;所述可控开关的输入端用于与市电连接，所述可控开关的输出端通过公共连接点与负载连接;所述可控开关的控制端与所述监测电路连接；以及变流器，连接于所述公共连接点和所述蓄电池之间；所述可控开关在所述第一监测信号的控制下导通，在所述第二监测信号的控制下断开;所述变流器在所述第一监测信号的控制下根据负载电流中的无功和谐波分量输出无功和谐波补偿电流以进行无功和谐波补偿;所述变流器在所述第二监测信号的控制下输出电流以供负载正常工作。
[0005]在其中一个实施例中，所述变流器包括无功和谐波电流提取电路;所述无功和谐波电流提取电路包括顺次连接的直流量转换电路、低通滤波器、基波量转换电路以及相减器;所述直流量转换电路的输入端与公共连接点连接;所述直流量转换电路的输入端还与所述相减器的输入端连接;所述直流量转换电路用于接收负载电流并将负载电流转换成含有低频纹波的直流量;所述低通滤波器用于对所述具有低频纹波的直流量进行过滤;所述基波量转换电路用于将过滤后的直流量转换成负载电流基波分量;所述相减器用于将所述负载电流基波分量减去负载电流得到无功和谐波补偿电流值;所述变流器根据所述无功和谐波补偿电流值输出补偿指令值;所述蓄电池还用于根据所述补偿指令值对所述变流器的直流侧供电，从而使得所述变流器输出相应的无功和谐波补偿电流至公共连接点。
[0006]在其中一个实施例中，所述变流器为双向变流器;所述监测电路还用于对所述蓄电池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;所述不间断电源系统还包括比较电路;所述比较电路分别与所述监测电路、所述双向变流器连接;所述比较电路用于判断所述电压值或者所述剩余容量值是否低于预设值，并在所述电压值或者所述剩余容量值低于预设值时控制所述双向变流器由逆变状态转为整流状态对所述蓄电池充电。
[0007]在其中一个实施例中，所述比较电路包括比较器;所述比较器的第一输入端与所述监测电路连接，用于接收所述电压值或者所述剩余容量值;所述比较器的第二输入端作为参考电压或者参考剩余容量输入端;所述比较器的输出端与所述双向变流器连接。
[0008]在其中一个实施例中，所述监测电路通过对市电的三相电压进行实时监测来判断市电是否正常。
[0009]在其中一个实施例中，还包括电抗器;所述电抗器的输入端与所述可控开关的输出端连接;所述电抗器的输出端用于与负载连接。
[0010]在其中一个实施例中，还包括旁路开关;所述旁路开关分别与市电、负载连接;所述旁路开关用于在所述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。
[0011]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根据负载电流中的无功和谐波分量输出无功和谐波补偿电流以进行无功和谐波补偿，从而对PCC点电能质量进行改善，进而具有较高的能效指数。并且在市电异常时，可控开关断开从而通过蓄电池对变流器直流侧供电，，确保负载在市电异常时仍能够在不间断电源系统的供电下正常工作，稳定性较好，能够满足负载持续工作的供电需求。
【附图说明】
[0012]图1为一实施例中的不间断电源系统的电路框图；
[0013]图2为图1中的变流器中的无功和谐波电流提取电路的原理框图；
[0014]图3为图1中的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；
[0015]图4为图1中的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。
【具体实施方式】
[0016]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0017]图1为一实施例中的不间断电源系统的电路框图，该不间断电源系统包括蓄电池110、监测电路120、可控开关130以及变流器140。
[0018]蓄电池110用于存储电能，从而可以向外输出电能以供给负载进行正常工作。蓄电池110可以采用不间断电源系统领域常用的电池类型来实现。
[0019]监测电路120用于对市电进行监测，从而根据监测情况判断市电是否正常。具体地，监测电路120通过对市电的三相电压进行监测来判断市电是否正常。在本实施例中，市电正常是指市电的电压处于稳定状态，不会发生急剧变化(短时间内电压有较大的提升或者下降)且能够正常输出给负载进行供电；市电异常则是指市电的电压处于不稳定状态或者中断(即不能正常输出给负载供电)状态。监测电路120在监测到市电正常时输出第一监测信号，并在市电异常时输出第二监测信号。
[0020]可控开关130连接于市电和负载之间，用于控制市电和负载之间的连接。具体地，可控开关130包括输入端、输出端和控制端。可控开关130的输入端与市电连接。可控开关130的输出端通过公共连接点(PCC)与负载连接。可控开关130的控制端则与监测电路120连接。可控开关130用于接收监测电路120输出的第一监测信号和第二监测信号，并根据接收到的监测信号进行相应的操作。可控开关130在接收到第一监测信号时导通，从而使得市电与负载连接，由市电向负载供电。此时不间断电源系统进入并网工作模式。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。
[0021]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11。^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iload中的无功和谐波部分(负载电流iload —般可分解为基波电流iupsf和谐波加无功电流iupsh，即:i1ad = iupsf+iupsh)，最终使得市电电流ignd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iload波形变为纯正弦波，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11。^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11。3(1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Iiciadh,再通过低通滤波器220滤波成纯净的直流量lid。然后基波量转换电路230的作用将直流量Iiciad转换成负载电流基波分量iupsf，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i1ad得到需要补偿的无功和谐波补偿电流值，即:
[0022]iupsf — i load = iupsf— (iupsf+iupsh) = — iupsh。
[0023]变流器140只需要将-1UPSh注入电网和PCC点负载电流11。3(1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ilciad和PCC点的电压正弦化、单位功率因数的效果O
[0024]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to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i1-等于市电电流igrid，SPiload= igrid。此时，市电电能质量较差，