[实用新型]谐波再利用型在线式不间断电源系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及电力电子技术、不间断电源技术和无源滤波技术领域，尤其涉及一种在线式交流不间断电源系统。

背景技术

现有的在线式不间断电源系统和机房网络系统均无法回避谐波污染事实，这些污染系统和设备的谐波不但来自于网络（称为“网络谐波”）和负载（称为“负载谐波”），更来自于不间断电源内整流和逆变环节。为了保证重要负载能可靠工作，必须对有害谐波（可称之为“目标谐波”）进行治理。

现代科学治理谐波主要采用“消除”和“抑制”两种方法：使设备在工作过程中少释放谐波（如在UPS产品的整流和逆变环节采用脉宽调制技术降低谐波）或不释放谐波即为抑制法；而采用无源滤波器滤除目标谐波和通过有源滤波器制造出新的谐波来对消目标谐波的方法即为消除法。

在国内外的各种机房配置的不间断电源实例中，有的为了降低自身释放的谐波，在整流和逆变环节采用脉宽调制技术，全脉宽调制型UPS主接线图如图1所示；有的为了消除自身释放的有源谐波，需要配套安装有源滤波装置，原理如图2所示；有的在系统输入端或负载侧并联无源滤波器（简称“并联滤波”），将目标谐波检出后通过零或地线放掉，原理如图3所示；也有的是通过串接无源滤波器（简称“串联滤波”）滤除目标谐波，原理如图4所示。

事实上，利用SPWM脉宽调制方法降低谐波的同时也降低系统效率；用有源滤波器制造有源谐波来对消UPS谐波需准确跟踪UPS谐波的相位和数值，目前国内外的技术手段还难以满足检测速度要求，因此尚未普及，也无标准；并联滤波法虽然可以有效滤除目标谐波，但无法绝对阻断工频能量流入滤波支路，所以难免在滤除目标谐波的同时也流失少量的工频能量；串联滤波法因电感器流过全部负载电流而造成工频能量的损耗和热隐患。由此可见，迄今为止的不间断电源系统或为谐波源之一，或因抑制谐波而效率极低，或根本不具备治理谐波功能，或将谐波废掉并转化为热源，因此，现代的在线式不间断电源既不节能也不环保，接入此类不间断电源的系统不可能是节能环保系统，安装此类不间断电源的机房也不可能是节能环保机房。

实用新型内容

为了克服现有的不间断电源系统在消除和抑制谐波上存在的上述问题，本实用新型提供了一种既能抑制有源谐波、又能消除目标谐波并将其变为可利用能源的新型不间断电源系统。

本实用新型为实现上述目的所采用的技术方案是：谐波再利用型在线式不间断电源系统，由无源滤波装置、谐波充电器AC/DC和在线式不间断电源装置构成，无源滤波装置输入端与在线式不间断电源输入端并联，无源滤波装置输出端连接谐波充电器AC/DC输入端，谐波充电器AC/DC输出端正负极连接在线式不间断电源内蓄电池的正负极，不间断电源的输出端连接负载。

所述无源滤波装置由线圈电感L和交流电容C串联组成。

所述在线式不间断电源装置由整流电路、逆变电路和蓄电池组构成，或者由变频器和蓄电池构成，或者是在线式消防应急电源，或者是在线式UPS，或者是在线式变频应急电源。

所述谐波充电器AC/DC为整流装置，或者电压变换装置，或者“AC/DC+DC/DC”、“AC/AC+AC/DC”型复合电源模块或模块组合装置。 

本实用新型的谐波再利用型在线式不间断电源系统，既能抑制有源谐波、又能消除目标谐波并将其变为可利用能源，结构简单，实现容易，只要事先经过测算或监测能预知某终端网络的主要谐波参数，即能设计出对应于目标谐波的谐振支路，将目标谐波能量引入该支路并进行变换，最终将谐波能量充入应急电源的蓄电池，滤波、整流、充电结合应用，既能提高用电质量，又能提高能源利用率，安全、实用、经济、环保。推而广之，如果网络内需要消除的目标谐波有若干次（如分别为3、5、7次），则只需按需要并接各次目标谐波的谐振支路即可。

附图说明

图1是全脉宽调制型UPS主接线图。

图2是有源滤波法原理图。

图3是并联滤波法原理图。

图4是串联滤波法原理图。

图5是本实用新型的单谐波再利用型在线式不间断电源系统原理图。

图6是本实用新型的多谐波再利用型在线式不间断电源系统原理图。

具体实施方式

本实用新型的谐波再利用型在线式不间断电源系统原理如图5和图6所示，图5为在线式单谐波再利用系统，图6为在线式多谐波再利用系统。