[发明专利]一种不间断电源的功率补偿系统及控制方法

说明书

通过不间断电源的功率补偿系统及控制方法的分析，从而使不间断电源在用作应急备用电源的同时，作为功率补偿装置进行系统的有功、无功以及谐波的补偿，从而实现了不间断电源使用的多元化发展，提高装置的有效性，降低额外的补偿装置的使用及安装成本。

技术领域

本发明涉及一种不间断电源供电及电能质量控制的技术领域，具体的来说，是一种不间断电源的功率补偿系统及控制方法。

背景技术

近年来，不间断电源及以它为核心的供电系统被设置在市电电网与负载设备之间，改善对负载的供电质量，并在市电故障时，保证负载设备的正常运行。而同时，随着各种电力电子设备的大范围普及使用，给电网也带来严重的谐波污染。尤其是以变频器、不间断电源和通讯开关电源为代表的装置发展迅速，它们都是电压型谐波源。而各种复杂的、精密的、对电能质量敏感的用电设备不断普及，人们对电能质量及可靠性的要求越来越高。这使得电能质量问题对电网和配电系统造成的直接危害和可能对人类生活和生产造成的损失也越来越大，因此，如何使用不间断电源使得其能够作为应急电源并同时能够解决电能质量问题成为了亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提出一种不间断电源的功率补偿系统及控制方法，其中不间断电源的功率补偿系统的组成包括以下几个部分：

(1)交流电网：额定电压为220V，频率为50Hz，电压在士15％范围内波动，可能含有谐波，也有可能是三相不对称输入。

(2)串联变压器T_S：为三相变压器，或三个相互独立的单相变压器组合在一起，串接在交流电网和负载之间。

(3)串联变换器：该变换器对市电电压的波动、电压谐波和不对称度、市电输入电流中的无功分量、谐波分量以及由不对称负载引起的基波不对称电流进行补偿。它是通过输出滤波电感L₁，串联变压器T_S与电网串接，电路结构为三相半桥电路，控制方式是采用高频率的PWM技术，并且可以双向在四象限进行工作。

(4)并联变换器：电路结构为三相半桥电路，控制方式采用高频率的PWM技术，并且可以在双向在四象限进行工作。保证负载上的三相电压为三相对称稳定的正弦波电压，并向负载提供无功电流、谐波电流和基波不对称电流，当市电断电时想负载继续供电。该变换器经输出滤波电感L₂，滤波电容C₂与负载端并接。

(5)直流母线电容C_dc1和C_dc2：两个电容串联之后，在两个变换器的直流公共端进行并接。

(6)直流母线电池组V_dc：由若干个容量相同的电池串联连接组成，在两个变流器的直流公共端进行并接，当市电断电时，作为备用电源，保证向负载的持续供电。

(7)主静态开关、旁路静态开关：其组成部分是两个反并联的晶闸管组，通过切换来保证市电向负载的正常供电。

(8)负载：包括线性负载和非线性负载等。

(9)采样控制单元：包括电压、电流互感器及A/D转换接口，其中A/D转换接口将一些电压、电流等模拟信号转换为数字信号，以便控制单元对其分析：A/D转换接口将5路模拟输入信号送入DSP，其中：

AD1：通过所选择的电流互感器的次级引出串联变换器的输出电流，经过采样及调理电路，与运用直流电流闭环控制运算产生的电流指令信号一起，对SPWM波发生器进行调制，产生SPWM波信号，对串联变换器进行控制。

AD2：运用所选用的电流互感器，采样主电路输出电流，经过采样及调理电路，与软件产生的基准电压信号及电池电压变化量一起，经过运算产生串联变换器的电流指令信号，送入SPWM波发生器，产生SPWM波信号，对串联变换器进行控制。