兼有有源滤波器功能的三相四线不间断电源装置制造方法
【专利摘要】兼有有源滤波器功能的三相四线不间断电源装置，属于多功能不间断电源装置【技术领域】，本发明为解决现有装置在电网正常供电时不能对用户用电负载产生的无功分量、谐波分量和不平衡分量进行补偿，不能消除这些分量的并网电流对电网的污染问题。本发明包括电网、用户用电负载、蓄电池组、直流稳压电路、三相四线逆变器、数字信号处理控制单元、断路器、第一检测器和第二检测器，第一检测器用于检测三相四线逆变器交流侧的输出相电流和用户用电负载的输入电压和电流，第二检测器用于检测蓄电池组的输出电压和电流。本发明用于计算机系统、航空管理系统、卫星系统、精密仪器、科研、医院、银行、保险等系统中的三相四线不间断电源装置中。
【专利说明】兼有有源滤波器功能的三相四线不间断电源装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种兼有有源滤波器功能的三相四线不间断电源装置，属于多功能不间断电源装置【技术领域】。
【背景技术】
[0002]目前，公知的三相四线不间断电源装置是由蓄电池组、三相逆变器、工频变压器、输出滤波电路、控制系统及相应的保护组成。随着各行业、各领域的快速发展对供电质量提出了越来越高的要求，尤其是实时性很强的重要系统、重要部门和重要的用电设备对供电质量的要求需要不间断电源的支持，三相四线不间断电源装置广泛应用于计算机系统、航空管理系统、卫星系统、精密仪器、科研、医院、银行、保险等系统。三相四线不间断电源装置的三相逆变器具有能量双向传输的功能，在供电电网正常供电时，逆变器工作于整流充电状态，给蓄电池组充电。在供电电网断电的情况下，三相四线不间断电源装置为负载供电，逆变器工作于逆变状态，将蓄电池组的直流电变换成交流电，给用电设备提供50Hz的正弦交流电。
[0003]但是用电负载中各种机器设备大量地投入使用，不同类型的用户用电负载从电网中汲取电能，用户用电负载会不可避免的产生无功分量、谐波分量以及不平衡分量。一般的三相四线不间断电源装置在整流充电状态时，无法对用户用电负载产生的无功分量、谐波分量以及不平衡分量进行补偿，而带有这些分量的并网电流会对公共电网造成污染。
【发明内容】
[0004]本发明目的是为了解决现有装置在电网正常供电时不能对用户用电负载产生的无功分量、谐波分量和不平衡分量进行补偿，不能消除这些分量的并网电流对电网的污染问题，提供了一种兼有有源滤波器功能的三相四线不间断电源装置。
[0005]本发明所述兼有有源滤波器功能的三相四线不间断电源装置，它包括电网、用户用电负载、蓄电池组、直流稳压电路、三相四线逆变器、数字信号处理控制单元、断路器、第一检测器和第二检测器，蓄电池组的直流电压输出端与直流稳压电路的直流电压输入端相连接，直流稳压电路的直流电压输出端与三相四线逆变器的直流电压输入端相连接，三相四线逆变器的交流侧的三相电压输出端通过断路器接入电网，数字信号处理控制单元的直流电源转换控制信号输出端与直流稳压电路的直流电源转换控制信号输入端相连接，数字信号处理控制单元的PWM控制信号输出端与三相四线逆变器的PWM控制信号输入端相连接，第一检测器用于检测三相四线逆变器交流侧的输出相电流和用户用电负载的输入电压和电流，第一检测器的检测结果信号输出端与数字信号处理控制单元的第一检测结果信号输入端相连接，第二检测器用于检测蓄电池组的输出电压和电流，第二检测器的检测结果信号输出端与数字信号处理控制单元的第二检测结果信号输入端相连接。
[0006]本发明的优点:本发明所述兼有有源滤波器功能的三相四线不间断电源装置在电网断电的情况下，为用电负载提供50Hz的正弦交流电。而在供电电网正常供电时，该装置在整流充电的同时兼有有源滤波器功能，补偿由于用户用电负载引入的无功功率、谐波分量以及三相不平衡分量，实现并入电网电流是与电网的电压同频同相地单位功率因数正弦波，消除了并网电流对电网的污染。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1是本发明所述兼有有源滤波器功能的三相四线不间断电源装置的结构示意图；
[0008]图2是本发明所述三相四线逆变器的结构示意图；
[0009]图3是本发明所述数字信号处理控制单元的工作原理示意图。
【具体实施方式】
[0010]【具体实施方式】一:下面结合图1说明本实施方式，本实施方式所述兼有有源滤波器功能的三相四线不间断电源装置，它包括电网101、用户用电负载102、蓄电池组103、直流稳压电路104、三相四线逆变器105、数字信号处理控制单元106、断路器108、第一检测器107和第二检测器109，蓄电池组103的直流电压输出端与直流稳压电路104的直流电压输入端相连接，直流稳压电路104的直流电压输出端与三相四线逆变器105的直流电压输入端相连接，三相四线逆变器105的交流侧的三相电压输出端通过断路器108接入电网101，数字信号处理控制单元106的直流电源转换控制信号输出端与直流稳压电路104的直流电源转换控制信号输入端相连接，数字信号处理控制单元106的PWM控制信号输出端与三相四线逆变器105的PWM控制信号输入端相连接，第一检测器107用于检测三相四线逆变器105交流侧的输出相电流和用户用电负载102的输入电压和电流，第一检测器107的检测结果信号输出端与数字信号处理控制单元106的第一检测结果信号输入端相连接，第二检测器109用于检测蓄电池组103的输出电压和电流，第二检测器109的检测结果信号输出端与数字信号处理控制单元106的第二检测结果信号输入端相连接。
[0011]【具体实施方式】二:下面结合图2说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，所述三相四线逆变器105包括直流侧电容201、四桥臂电压源变流器202、驱动电路203、LC型滤波输出电路206，LC型滤波输出电路206包括四个滤波输出电路电感204和四个滤波输出电路电容205，四桥臂电压源变流器202的四个桥臂由四对全控型功率器件IGBT组成，每个桥臂的第一全控型功率器件IGBT的发射极同时与第二全控型功率器件IGBT的集电极和一个滤波输出电路电感204的一端相连接，每个滤波输出电路电感204的另一端分别与一个滤波输出电路电容205的一端相连接,每个滤波输出电路电容205的另一端接大地，三相四线逆变器105的直流电压输入端并联直流侧电容201，直流侧电容201的一端同时与每个桥臂的第一全控型功率器件IGBT的集电极相连接，直流侧电容201的另一端同时与每个桥臂的第二全控型功率器件IGBT的发射极相连接，数字信号处理控制单元106的PWM控制信号输出端与驱动电路203的PWM控制信号输入端相连接，驱动电路203的四组驱动信号输出端分别与四桥臂电压源变流器202的四个桥臂的控制信号输入端连接。
[0012]【具体实施方式】三:下面结合图2说明本实施方式，本实施方式对实施方式二作进一步说明，所述驱动电路203的四组驱动信号中，每组驱动信号有两个驱动信号，分别与组成一个桥臂的两个全控型功率器件IGBT的基极相连接。
[0013]【具体实施方式】四:下面结合图1说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，所述数字信号处理控制单元106采用TI公司的2812型数字信号处理器实现。
[0014]【具体实施方式】五:下面结合图3说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，所述数字信号处理控制单元106包括蓄电池组监视诊断模块301、兼有有源滤波器功能的并网控制模块302、并网电流跟踪控制模块303和保护控制模块304，蓄电池组监视诊断模块301接收第二检测器109检测到的蓄电池组103输出的电压和电流，蓄电池组监视诊断模块301的蓄电池组103的瞬时输出功率输出端与兼有有源滤波器功能的并网控制模块302的蓄电池组103的瞬时输出功率输入端相连接，兼有有源滤波器功能的并网控制模块302接收第一检测器107检测到的用户用电负载102输出的4路电压和电流，兼有有源滤波器功能的并网控制模块302的并网电流参考输出电流输出端与并网电流跟踪控制模块303的并网电流参考输出电流输入端相连接，并网电流跟踪控制模块303接收第一检测器107检测到的三相四线逆变器105输出的电流，保护控制模块304的第一接收端接收第二检测器109检测到的蓄电池组103输出的电压和电流，保护控制模块304的第二接收端接收第一检测器107检测到的用户用电负载102输出的4路电压和电流，保护控制模块304的第三接收端接收第一检测器107检测到的三相四线逆变器105输出的电流，保护控制模块304的保护停机信号输出端与并网电流跟踪控制模块303的保护停机信号输入端相连接，蓄电池组监视诊断模块301的直流电源转换控制信号输出端与直流稳压电路104的直流电源转换控制信号输入端相连接，并网电流跟踪控制模块303的PWM控制信号输出端与三相四线逆变器105的PWM控制信号输入端相连接。
【权利要求】
1.兼有有源滤波器功能的三相四线不间断电源装置，其特征在于:它包括电网(101)、用户用电负载(102)、蓄电池组(103)、直流稳压电路(104)、三相四线逆变器(105)、数字信号处理控制单元(106)、断路器(108)、第一检测器(107)和第二检测器(109)，蓄电池组(103)的直流电压输出端与直流稳压电路(104)的直流电压输入端相连接，直流稳压电路(104)的直流电压输出端与三相四线逆变器(105)的直流电压输入端相连接，三相四线逆变器(105)的交流侧的三相电压输出端通过断路器(108)接入电网(101)，数字信号处理控制单元(106)的直流电源转换控制信号输出端与直流稳压电路(104)的直流电源转换控制信号输入端相连接，数字信号处理控制单元(106)的PWM控制信号输出端与三相四线逆变器(105 )的PWM控制信号输入端相连接，第一检测器(107 )用于检测三相四线逆变器(105 )交流侧的输出相电流和用户用电负载(102)的输入电压和电流，第一检测器(107)的检测结果信号输出端与数字信号处理控制单元(106)的第一检测结果信号输入端相连接，第二检测器(109)用于检测蓄电池组(103)的输出电压和电流，第二检测器(109)的检测结果信号输出端与数字信号处理控制单元(106)的第二检测结果信号输入端相连接。
2.根据权利要求1所述的兼有有源滤波器功能的三相四线不间断电源装置，其特征在于:所述三相四线逆变器(105)包括直流侧电容(201)、四桥臂电压源变流器(202)、驱动电路(203)、LC型滤波输出电路(206)，LC型滤波输出电路(206)包括四个滤波输出电路电感(204)和四个滤波输出电路电容(205)，四桥臂电压源变流器(202)的四个桥臂由四对全控型功率器件IGBT组成，每个桥臂的第一全控型功率器件IGBT的发射极同时与第二全控型功率器件IGBT的集电极和一个滤波输出电路电感(204)的一端相连接，每个滤波输出电路电感(204)的另一端分别与一个滤波输出电路电容(205)的一端相连接,每个滤波输出电路电容(205)的另一端接大地，三相四线逆变器(105)的直流电压输入端并联直流侧电容(201)，直流侧电容(201)的 一端同时与每个桥臂的第一全控型功率器件IGBT的集电极相连接，直流侧电容(201)的另一端同时与每个桥臂的第二全控型功率器件IGBT的发射极相连接，数字信号处理控制单元(106)的PWM控制信号输出端与驱动电路(203)的PWM控制信号输入端相连接，驱动电路(203)的四组驱动信号输出端分别与四桥臂电压源变流器(202)的四个桥臂的控制信号输入端连接。
3.根据权利要求2所述的兼有有源滤波器功能的三相四线不间断电源装置，其特征在于:所述驱动电路(203)的四组驱动信号中，每组驱动信号有两个驱动信号，分别与组成一个桥臂的两个全控型功率器件IGBT的基极相连接。
4.根据权利要求1所述的兼有有源滤波器功能的三相四线不间断电源装置，其特征在于:所述数字信号处理控制单元(106)采用TI公司的2812型数字信号处理器实现。
5.根据权利要求1所述的兼有有源滤波器功能的三相四线不间断电源装置，其特征在于:所述数字信号处理控制单元(106)包括蓄电池组监视诊断模块(301)、兼有有源滤波器功能的并网控制模块(302)、并网电流跟踪控制模块(303)和保护控制模块(304)，蓄电池组监视诊断模块(301)接收第二检测器(109)检测到的蓄电池组(103)输出的电压和电流，蓄电池组监视诊断模块(301)的蓄电池组(103)的瞬时输出功率输出端与兼有有源滤波器功能的并网控制模块(302)的蓄电池组(103)的瞬时输出功率输入端相连接，兼有有源滤波器功能的并网控制模块(302)接收第一检测器(107)检测到的用户用电负载(102)输出的4路电压和电流，兼有有源滤波器功能的并网控制模块(302)的并网电流参考输出电流输出端与并网电流跟踪控制模块(303)的并网电流参考输出电流输入端相连接，并网电流跟踪控制模块(303)接收第一检测器(107)检测到的三相四线逆变器(105)输出的电流，保护控制模块(304)的第一接收端接收第二检测器(109)检测到的蓄电池组(103)输出的电压和电流，保护控制模块(304)的第二接收端接收第一检测器(107)检测到的用户用电负载(102)输出的4路电压和电流，保护控制模块(304)的第三接收端接收第一检测器(107)检测到的三相四线逆变器(105)输出的电流，保护控制模块(304)的保护停机信号输出端与并网电流跟踪控制模块(303)的保护停机信号输入端相连接，蓄电池组监视诊断模块(301)的直流电源转换控制信号输出端与直流稳压电路(104)的直流电源转换控制信号输入端相连接，并网电流跟踪控制模块(303)的PWM控制信号输出端与三相四线逆变器(105)的PWM控制信号输入端相连接。
【文档编号】H02J3/01GK103501044SQ201310485454
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2013年10月16日 优先权日:2013年10月16日
【发明者】祖光鑫, 宿海涛, 赖建明, 周尔逊, 肖楠, 高宇斌, 马莹 申请人:国家电网公司, 黑龙江省电力科学研究院