一种具有无功补偿和有源滤波功能的不间断电源的制作方法

技术特征：

1.一种具有无功补偿和有源滤波功能的不间断电源，其特征在于，包括：

市电输入端，用于连接外部市电；

负载输出端，用于外接负载，为负载提供交流供电；

有源滤波器，用于滤除市电中的谐波；

无功补偿器，用于补偿感性负载所消耗的无功功率；

变流器，用于交直流电源的双向转换；

蓄电池，连接所述变流器的直流侧，用于储存电能；

双切换装置，包括两组切换开关，第一组切换开关连接在所述市电输入端与负载输出端之间，第二组切换开关连接在所述变流器的交流侧与负载输出端之间；

集中控制器，连接所述的有源滤波器、无功补偿器、变流器和双切换装置；所述集中控制器在市电正常时，控制所述双切换装置中的两组切换开关导通，并控制所述变流器工作在整流状态，启动所述有源滤波器和无功补偿器对市电进行谐波抑制和无功补偿后，通过导通的第一组切换开关一方面经由负载输出端为外接负载供电，另一方面经由导通的第二组切换开关传输至变流器，将交流市电转换成直流电为蓄电池蓄能；所述集中控制器在市电异常时，关闭所述的有源滤波器和无功补偿器，控制所述双切换装置中的第一组切换开关断开，第二组切换开关导通，并控制所述变流器工作在逆变状态，将蓄电池输出的直流电逆变成交流电，通过第二组切换开关传输至负载输出端，为外接负载供电。

2.根据权利要求1所述的具有无功补偿和有源滤波功能的不间断电源，其特征在于，所述市电输入端通过主电源传输线路连接所述双切换装置中的第一组切换开关；所述有源滤波器连接在所述的主电源传输线路上，根据接入的市电产生与所述市电的谐波电流大小相等、方向相反的补偿电流输出至所述的主电源传输线路，以滤除市电中的谐波；所述无功补偿器连接在所述的主电源传输线路上，根据感性负载所消耗的无功功率产生无功电流输出至所述的主电源传输线路，以补偿电网的无功损耗。

3.根据权利要求2所述的具有无功补偿和有源滤波功能的不间断电源，其特征在于，在所述双切换装置中，两组切换开关为两组晶闸管，第一组晶闸管的阴极连接所述的市电输入端，阳极连接第二组晶闸管的阴极，第二组晶闸管的阳极连接所述的变流器，所述负载输出端连接所述两组晶闸管的中间节点，两组晶闸管的控制极连接所述的集中控制器，接收集中控制器输出的开关控制信号。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的具有无功补偿和有源滤波功能的不间断电源，其特征在于，在所述变流器中设置有由六个开关管连接而成的三相桥；所述集中控制器通过改变其输出的六路调制脉冲信号，以改变所述六个开关管的通断时序，进而控制所述变流器工作在整流状态或者逆变状态。

5.根据权利要求4所述的具有无功补偿和有源滤波功能的不间断电源，其特征在于，所述集中控制器在市电正常时，根据市电的三相电流i_a、i_b、i_c和三相电压的角速度ω_i，生成六路调制脉冲信号，输出至所述变流器，控制所述变流器工作在整流状态，过程为：

(1)对所述市电的三相电流i_a、i_b、i_c进行dq变换，解耦生成d轴电流分量i_d和q轴电流分量i_q；

(2)计算d轴电流给定值i_d^*与所述i_d的差值，生成d轴调制分量u_sd；

(3)对角速度给定值ω_i^*与所述ω_i的差值进行比例积分运算，生成q轴电流参考量i_q^*；

(4)计算q轴电流参考量i_q^*与所述q轴电流分量i_q的差值，生成q轴调制分量u_sq；

(5)对所述u_sd、u_sq进行αβ变换，生成α轴分量u_α^*和β轴分量u_β^*；

(6)根据所述u_α^*、u_β^*采用电压矢量合成法生成六路调制脉冲信号，输出至所述变流器，对所述变流器中的六个开关管进行通断控制。

6.根据权利要求4所述的具有无功补偿和有源滤波功能的不间断电源，其特征在于，在所述变流器的交流侧，其三个输出端一一对应连接三组L型感容滤波电路，通过变流器逆变输出的三相交流电源经由所述L型感容滤波电路滤波后，通过所述第二组切换开关和负载输出端传输至外接负载。

7.根据权利要求6所述的具有无功补偿和有源滤波功能的不间断电源，其特征在于，所述集中控制器在市电异常时，生成六路调制脉冲信号控制所述逆变器工作在逆变状态，并根据所述变流器逆变输出的三相交流电源经由所述感容滤波电路滤波后生成的三相电压U_lda、U_ldb、U_ldc和三相电流I_lda、I_ldb、I_ldc以及所述感容滤波电路中电感的电感量L_f和市电在正常时的电压角速度ω，调节所述六路调制脉冲信号的占空比，控制所述变流器逆变输出与正常市电同频、同幅值的交流电压，过程为：

(1)对所述三相电压U_lda、U_ldb、U_ldc进行dq变换，解耦生成d轴电压分量U_ldd和q轴电压分量U_ldq；

(2)计算d轴电流参考值I_dref和q轴电流参考值I_qref，公式如下：

$\begin{array}{c}{I}_{dref}=\frac{P_{ref}}{U_{ldd}}\\ I_{qref}=\frac{Q_{ref}}{U_{ldq}}\end{array};$

其中，P_ref为有功功率参考值，Q_ref为无功功率参考值；

(3)对所述三相电流I_lda、I_ldb、I_ldc进行dq变换，解耦生成d轴电流分量I_d和q轴电流分量I_q；

(4)对所述I_dref与I_d的差值进行比例积分运算，生成d轴调制分量U_d'，对所述I_qref与I_q的差值进行比例积分运算，生成q轴调制分量U_q'；

(5)计算d轴调制电压U_d和q轴调制电压U_q，公式如下：

$\begin{array}{c}{U}_d=U_{ldd}+{U_d}^{\′}-{\mathrm{\ωL}}_f{I}_q\\ U_q=U_{ldq}+{U_q}^{\′}-{\mathrm{\ωL}}_f{I}_d\end{array};$

(6)对所述U_d、U_q进行αβ变换，生成α轴分量u_α^*和β轴分量u_β^*；

(7)根据所述u_α^*、u_β^*采用电压矢量合成法生成六路调制脉冲信号，输出至所述变流器，对所述变流器中的开关管进行通断控制。

8.根据权利要求1至3中任一项所述的具有无功补偿和有源滤波功能的不间断电源，其特征在于，在所述不间断电源的市电输入端和负载输出端分别连接有用于采集电流、电压的检测装置，所述集中控制器根据所述检测装置输出的检测信号监测市电的异常状况以及通过所述负载输出端输出的交流电源的状况。