兼有有源濾波器功能的三相四線不間斷電源裝置制造方法
【專利摘要】兼有有源濾波器功能的三相四線不間斷電源裝置，屬于多功能不間斷電源裝置【技術(shù)領(lǐng)域】，本發(fā)明為解決現(xiàn)有裝置在電網(wǎng)正常供電時(shí)不能對用戶用電負(fù)載產(chǎn)生的無功分量、諧波分量和不平衡分量進(jìn)行補(bǔ)償，不能消除這些分量的并網(wǎng)電流對電網(wǎng)的污染問題。本發(fā)明包括電網(wǎng)、用戶用電負(fù)載、蓄電池組、直流穩(wěn)壓電路、三相四線逆變器、數(shù)字信號處理控制單元、斷路器、第一檢測器和第二檢測器，第一檢測器用于檢測三相四線逆變器交流側(cè)的輸出相電流和用戶用電負(fù)載的輸入電壓和電流，第二檢測器用于檢測蓄電池組的輸出電壓和電流。本發(fā)明用于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、航空管理系統(tǒng)、衛(wèi)星系統(tǒng)、精密儀器、科研、醫(yī)院、銀行、保險(xiǎn)等系統(tǒng)中的三相四線不間斷電源裝置中。
【專利說明】兼有有源濾波器功能的三相四線不間斷電源裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種兼有有源濾波器功能的三相四線不間斷電源裝置，屬于多功能不間斷電源裝置【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，公知的三相四線不間斷電源裝置是由蓄電池組、三相逆變器、工頻變壓器、輸出濾波電路、控制系統(tǒng)及相應(yīng)的保護(hù)組成。隨著各行業(yè)、各領(lǐng)域的快速發(fā)展對供電質(zhì)量提出了越來越高的要求，尤其是實(shí)時(shí)性很強(qiáng)的重要系統(tǒng)、重要部門和重要的用電設(shè)備對供電質(zhì)量的要求需要不間斷電源的支持，三相四線不間斷電源裝置廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、航空管理系統(tǒng)、衛(wèi)星系統(tǒng)、精密儀器、科研、醫(yī)院、銀行、保險(xiǎn)等系統(tǒng)。三相四線不間斷電源裝置的三相逆變器具有能量雙向傳輸?shù)墓δ埽诠╇婋娋W(wǎng)正常供電時(shí)，逆變器工作于整流充電狀態(tài)，給蓄電池組充電。在供電電網(wǎng)斷電的情況下，三相四線不間斷電源裝置為負(fù)載供電，逆變器工作于逆變狀態(tài)，將蓄電池組的直流電變換成交流電，給用電設(shè)備提供50Hz的正弦交流電。
[0003]但是用電負(fù)載中各種機(jī)器設(shè)備大量地投入使用，不同類型的用戶用電負(fù)載從電網(wǎng)中汲取電能，用戶用電負(fù)載會(huì)不可避免的產(chǎn)生無功分量、諧波分量以及不平衡分量。一般的三相四線不間斷電源裝置在整流充電狀態(tài)時(shí)，無法對用戶用電負(fù)載產(chǎn)生的無功分量、諧波分量以及不平衡分量進(jìn)行補(bǔ)償，而帶有這些分量的并網(wǎng)電流會(huì)對公共電網(wǎng)造成污染。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的是為了解決現(xiàn)有裝置在電網(wǎng)正常供電時(shí)不能對用戶用電負(fù)載產(chǎn)生的無功分量、諧波分量和不平衡分量進(jìn)行補(bǔ)償，不能消除這些分量的并網(wǎng)電流對電網(wǎng)的污染問題，提供了一種兼有有源濾波器功能的三相四線不間斷電源裝置。
[0005]本發(fā)明所述兼有有源濾波器功能的三相四線不間斷電源裝置，它包括電網(wǎng)、用戶用電負(fù)載、蓄電池組、直流穩(wěn)壓電路、三相四線逆變器、數(shù)字信號處理控制單元、斷路器、第一檢測器和第二檢測器，蓄電池組的直流電壓輸出端與直流穩(wěn)壓電路的直流電壓輸入端相連接，直流穩(wěn)壓電路的直流電壓輸出端與三相四線逆變器的直流電壓輸入端相連接，三相四線逆變器的交流側(cè)的三相電壓輸出端通過斷路器接入電網(wǎng)，數(shù)字信號處理控制單元的直流電源轉(zhuǎn)換控制信號輸出端與直流穩(wěn)壓電路的直流電源轉(zhuǎn)換控制信號輸入端相連接，數(shù)字信號處理控制單元的PWM控制信號輸出端與三相四線逆變器的PWM控制信號輸入端相連接，第一檢測器用于檢測三相四線逆變器交流側(cè)的輸出相電流和用戶用電負(fù)載的輸入電壓和電流，第一檢測器的檢測結(jié)果信號輸出端與數(shù)字信號處理控制單元的第一檢測結(jié)果信號輸入端相連接，第二檢測器用于檢測蓄電池組的輸出電壓和電流，第二檢測器的檢測結(jié)果信號輸出端與數(shù)字信號處理控制單元的第二檢測結(jié)果信號輸入端相連接。
[0006]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):本發(fā)明所述兼有有源濾波器功能的三相四線不間斷電源裝置在電網(wǎng)斷電的情況下，為用電負(fù)載提供50Hz的正弦交流電。而在供電電網(wǎng)正常供電時(shí)，該裝置在整流充電的同時(shí)兼有有源濾波器功能，補(bǔ)償由于用戶用電負(fù)載引入的無功功率、諧波分量以及三相不平衡分量，實(shí)現(xiàn)并入電網(wǎng)電流是與電網(wǎng)的電壓同頻同相地單位功率因數(shù)正弦波，消除了并網(wǎng)電流對電網(wǎng)的污染。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1是本發(fā)明所述兼有有源濾波器功能的三相四線不間斷電源裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0008]圖2是本發(fā)明所述三相四線逆變器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0009]圖3是本發(fā)明所述數(shù)字信號處理控制單元的工作原理示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010]【具體實(shí)施方式】一:下面結(jié)合圖1說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述兼有有源濾波器功能的三相四線不間斷電源裝置，它包括電網(wǎng)101、用戶用電負(fù)載102、蓄電池組103、直流穩(wěn)壓電路104、三相四線逆變器105、數(shù)字信號處理控制單元106、斷路器108、第一檢測器107和第二檢測器109，蓄電池組103的直流電壓輸出端與直流穩(wěn)壓電路104的直流電壓輸入端相連接，直流穩(wěn)壓電路104的直流電壓輸出端與三相四線逆變器105的直流電壓輸入端相連接，三相四線逆變器105的交流側(cè)的三相電壓輸出端通過斷路器108接入電網(wǎng)101，數(shù)字信號處理控制單元106的直流電源轉(zhuǎn)換控制信號輸出端與直流穩(wěn)壓電路104的直流電源轉(zhuǎn)換控制信號輸入端相連接，數(shù)字信號處理控制單元106的PWM控制信號輸出端與三相四線逆變器105的PWM控制信號輸入端相連接，第一檢測器107用于檢測三相四線逆變器105交流側(cè)的輸出相電流和用戶用電負(fù)載102的輸入電壓和電流，第一檢測器107的檢測結(jié)果信號輸出端與數(shù)字信號處理控制單元106的第一檢測結(jié)果信號輸入端相連接，第二檢測器109用于檢測蓄電池組103的輸出電壓和電流，第二檢測器109的檢測結(jié)果信號輸出端與數(shù)字信號處理控制單元106的第二檢測結(jié)果信號輸入端相連接。
[0011]【具體實(shí)施方式】二:下面結(jié)合圖2說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式對實(shí)施方式一作進(jìn)一步說明，所述三相四線逆變器105包括直流側(cè)電容201、四橋臂電壓源變流器202、驅(qū)動(dòng)電路203、LC型濾波輸出電路206，LC型濾波輸出電路206包括四個(gè)濾波輸出電路電感204和四個(gè)濾波輸出電路電容205，四橋臂電壓源變流器202的四個(gè)橋臂由四對全控型功率器件IGBT組成，每個(gè)橋臂的第一全控型功率器件IGBT的發(fā)射極同時(shí)與第二全控型功率器件IGBT的集電極和一個(gè)濾波輸出電路電感204的一端相連接，每個(gè)濾波輸出電路電感204的另一端分別與一個(gè)濾波輸出電路電容205的一端相連接,每個(gè)濾波輸出電路電容205的另一端接大地，三相四線逆變器105的直流電壓輸入端并聯(lián)直流側(cè)電容201，直流側(cè)電容201的一端同時(shí)與每個(gè)橋臂的第一全控型功率器件IGBT的集電極相連接，直流側(cè)電容201的另一端同時(shí)與每個(gè)橋臂的第二全控型功率器件IGBT的發(fā)射極相連接，數(shù)字信號處理控制單元106的PWM控制信號輸出端與驅(qū)動(dòng)電路203的PWM控制信號輸入端相連接，驅(qū)動(dòng)電路203的四組驅(qū)動(dòng)信號輸出端分別與四橋臂電壓源變流器202的四個(gè)橋臂的控制信號輸入端連接。
[0012]【具體實(shí)施方式】三:下面結(jié)合圖2說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式對實(shí)施方式二作進(jìn)一步說明，所述驅(qū)動(dòng)電路203的四組驅(qū)動(dòng)信號中，每組驅(qū)動(dòng)信號有兩個(gè)驅(qū)動(dòng)信號，分別與組成一個(gè)橋臂的兩個(gè)全控型功率器件IGBT的基極相連接。
[0013]【具體實(shí)施方式】四:下面結(jié)合圖1說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式對實(shí)施方式一作進(jìn)一步說明，所述數(shù)字信號處理控制單元106采用TI公司的2812型數(shù)字信號處理器實(shí)現(xiàn)。
[0014]【具體實(shí)施方式】五:下面結(jié)合圖3說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式對實(shí)施方式一作進(jìn)一步說明，所述數(shù)字信號處理控制單元106包括蓄電池組監(jiān)視診斷模塊301、兼有有源濾波器功能的并網(wǎng)控制模塊302、并網(wǎng)電流跟蹤控制模塊303和保護(hù)控制模塊304，蓄電池組監(jiān)視診斷模塊301接收第二檢測器109檢測到的蓄電池組103輸出的電壓和電流，蓄電池組監(jiān)視診斷模塊301的蓄電池組103的瞬時(shí)輸出功率輸出端與兼有有源濾波器功能的并網(wǎng)控制模塊302的蓄電池組103的瞬時(shí)輸出功率輸入端相連接，兼有有源濾波器功能的并網(wǎng)控制模塊302接收第一檢測器107檢測到的用戶用電負(fù)載102輸出的4路電壓和電流，兼有有源濾波器功能的并網(wǎng)控制模塊302的并網(wǎng)電流參考輸出電流輸出端與并網(wǎng)電流跟蹤控制模塊303的并網(wǎng)電流參考輸出電流輸入端相連接，并網(wǎng)電流跟蹤控制模塊303接收第一檢測器107檢測到的三相四線逆變器105輸出的電流，保護(hù)控制模塊304的第一接收端接收第二檢測器109檢測到的蓄電池組103輸出的電壓和電流，保護(hù)控制模塊304的第二接收端接收第一檢測器107檢測到的用戶用電負(fù)載102輸出的4路電壓和電流，保護(hù)控制模塊304的第三接收端接收第一檢測器107檢測到的三相四線逆變器105輸出的電流，保護(hù)控制模塊304的保護(hù)停機(jī)信號輸出端與并網(wǎng)電流跟蹤控制模塊303的保護(hù)停機(jī)信號輸入端相連接，蓄電池組監(jiān)視診斷模塊301的直流電源轉(zhuǎn)換控制信號輸出端與直流穩(wěn)壓電路104的直流電源轉(zhuǎn)換控制信號輸入端相連接，并網(wǎng)電流跟蹤控制模塊303的PWM控制信號輸出端與三相四線逆變器105的PWM控制信號輸入端相連接。
【權(quán)利要求】
1.兼有有源濾波器功能的三相四線不間斷電源裝置，其特征在于:它包括電網(wǎng)(101)、用戶用電負(fù)載(102)、蓄電池組(103)、直流穩(wěn)壓電路(104)、三相四線逆變器(105)、數(shù)字信號處理控制單元(106)、斷路器(108)、第一檢測器(107)和第二檢測器(109)，蓄電池組(103)的直流電壓輸出端與直流穩(wěn)壓電路(104)的直流電壓輸入端相連接，直流穩(wěn)壓電路(104)的直流電壓輸出端與三相四線逆變器(105)的直流電壓輸入端相連接，三相四線逆變器(105)的交流側(cè)的三相電壓輸出端通過斷路器(108)接入電網(wǎng)(101)，數(shù)字信號處理控制單元(106)的直流電源轉(zhuǎn)換控制信號輸出端與直流穩(wěn)壓電路(104)的直流電源轉(zhuǎn)換控制信號輸入端相連接，數(shù)字信號處理控制單元(106)的PWM控制信號輸出端與三相四線逆變器(105 )的PWM控制信號輸入端相連接，第一檢測器(107 )用于檢測三相四線逆變器(105 )交流側(cè)的輸出相電流和用戶用電負(fù)載(102)的輸入電壓和電流，第一檢測器(107)的檢測結(jié)果信號輸出端與數(shù)字信號處理控制單元(106)的第一檢測結(jié)果信號輸入端相連接，第二檢測器(109)用于檢測蓄電池組(103)的輸出電壓和電流，第二檢測器(109)的檢測結(jié)果信號輸出端與數(shù)字信號處理控制單元(106)的第二檢測結(jié)果信號輸入端相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兼有有源濾波器功能的三相四線不間斷電源裝置，其特征在于:所述三相四線逆變器(105)包括直流側(cè)電容(201)、四橋臂電壓源變流器(202)、驅(qū)動(dòng)電路(203)、LC型濾波輸出電路(206)，LC型濾波輸出電路(206)包括四個(gè)濾波輸出電路電感(204)和四個(gè)濾波輸出電路電容(205)，四橋臂電壓源變流器(202)的四個(gè)橋臂由四對全控型功率器件IGBT組成，每個(gè)橋臂的第一全控型功率器件IGBT的發(fā)射極同時(shí)與第二全控型功率器件IGBT的集電極和一個(gè)濾波輸出電路電感(204)的一端相連接，每個(gè)濾波輸出電路電感(204)的另一端分別與一個(gè)濾波輸出電路電容(205)的一端相連接,每個(gè)濾波輸出電路電容(205)的另一端接大地，三相四線逆變器(105)的直流電壓輸入端并聯(lián)直流側(cè)電容(201)，直流側(cè)電容(201)的 一端同時(shí)與每個(gè)橋臂的第一全控型功率器件IGBT的集電極相連接，直流側(cè)電容(201)的另一端同時(shí)與每個(gè)橋臂的第二全控型功率器件IGBT的發(fā)射極相連接，數(shù)字信號處理控制單元(106)的PWM控制信號輸出端與驅(qū)動(dòng)電路(203)的PWM控制信號輸入端相連接，驅(qū)動(dòng)電路(203)的四組驅(qū)動(dòng)信號輸出端分別與四橋臂電壓源變流器(202)的四個(gè)橋臂的控制信號輸入端連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的兼有有源濾波器功能的三相四線不間斷電源裝置，其特征在于:所述驅(qū)動(dòng)電路(203)的四組驅(qū)動(dòng)信號中，每組驅(qū)動(dòng)信號有兩個(gè)驅(qū)動(dòng)信號，分別與組成一個(gè)橋臂的兩個(gè)全控型功率器件IGBT的基極相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兼有有源濾波器功能的三相四線不間斷電源裝置，其特征在于:所述數(shù)字信號處理控制單元(106)采用TI公司的2812型數(shù)字信號處理器實(shí)現(xiàn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兼有有源濾波器功能的三相四線不間斷電源裝置，其特征在于:所述數(shù)字信號處理控制單元(106)包括蓄電池組監(jiān)視診斷模塊(301)、兼有有源濾波器功能的并網(wǎng)控制模塊(302)、并網(wǎng)電流跟蹤控制模塊(303)和保護(hù)控制模塊(304)，蓄電池組監(jiān)視診斷模塊(301)接收第二檢測器(109)檢測到的蓄電池組(103)輸出的電壓和電流，蓄電池組監(jiān)視診斷模塊(301)的蓄電池組(103)的瞬時(shí)輸出功率輸出端與兼有有源濾波器功能的并網(wǎng)控制模塊(302)的蓄電池組(103)的瞬時(shí)輸出功率輸入端相連接，兼有有源濾波器功能的并網(wǎng)控制模塊(302)接收第一檢測器(107)檢測到的用戶用電負(fù)載(102)輸出的4路電壓和電流，兼有有源濾波器功能的并網(wǎng)控制模塊(302)的并網(wǎng)電流參考輸出電流輸出端與并網(wǎng)電流跟蹤控制模塊(303)的并網(wǎng)電流參考輸出電流輸入端相連接，并網(wǎng)電流跟蹤控制模塊(303)接收第一檢測器(107)檢測到的三相四線逆變器(105)輸出的電流，保護(hù)控制模塊(304)的第一接收端接收第二檢測器(109)檢測到的蓄電池組(103)輸出的電壓和電流，保護(hù)控制模塊(304)的第二接收端接收第一檢測器(107)檢測到的用戶用電負(fù)載(102)輸出的4路電壓和電流，保護(hù)控制模塊(304)的第三接收端接收第一檢測器(107)檢測到的三相四線逆變器(105)輸出的電流，保護(hù)控制模塊(304)的保護(hù)停機(jī)信號輸出端與并網(wǎng)電流跟蹤控制模塊(303)的保護(hù)停機(jī)信號輸入端相連接，蓄電池組監(jiān)視診斷模塊(301)的直流電源轉(zhuǎn)換控制信號輸出端與直流穩(wěn)壓電路(104)的直流電源轉(zhuǎn)換控制信號輸入端相連接，并網(wǎng)電流跟蹤控制模塊(303)的PWM控制信號輸出端與三相四線逆變器(105)的PWM控制信號輸入端相連接。
【文檔編號】H02J3/01GK103501044SQ201310485454
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年10月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月16日
【發(fā)明者】祖光鑫, 宿海濤, 賴建明, 周爾遜, 肖楠, 高宇斌, 馬瑩 申請人:國家電網(wǎng)公司, 黑龍江省電力科學(xué)研究院