一種具有快速關(guān)斷能力的后備式不間斷電源的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電力設備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種具有快速關(guān)斷能力的后備式不間斷電源。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)及人民生活水平的提高，電能質(zhì)量問題日益凸顯，電能質(zhì)量治理技術(shù)已經(jīng)成為解決電能質(zhì)量問題的關(guān)鍵。目前電能質(zhì)量的一個突出問題是電壓暫降與短時中斷，相應的解決方案主要有動態(tài)電壓恢復器(DVR)，不間斷電源(UPS)，動態(tài)電壓暫降補償器(以下簡稱DYSC)等，其中，DVR屬于串聯(lián)型裝置，當系統(tǒng)電源中斷時，動態(tài)電壓恢復器無法工作；在線式UPS在線損耗較大且成本較高，后備式UPS響應速度較慢無法滿足敏感負荷的要求；DYSC為單相H橋拓撲結(jié)構(gòu)，對于三相電源系統(tǒng)，其設備成本相對較高，尤其當系統(tǒng)電源中斷時間大于I秒后，由于三相儲能的增加導致設備成本較高，很難在工業(yè)界廣泛推廣。
[0003]隨著儲能技術(shù)的發(fā)展，儲能設備由于使用壽命增長，放電能力加強，成本降低而得到廣泛的應用。而雙向直流-直流變換器與三相逆變器已經(jīng)是非常成熟的電力電子設備，可靠性高成本低。隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，對供電質(zhì)量的要求也越來越高，相應對具備短時、低功耗、快速響應的不間斷電源需求越來越急迫。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是為克服已有技術(shù)的不足之處，提出一種具有快速關(guān)斷能力的后備式不間斷電源，在系統(tǒng)電源發(fā)生電壓暫降和中斷時，通過快速關(guān)斷絕緣柵雙極型晶體管將負荷與發(fā)生故障的系統(tǒng)電源隔離，并同時啟動逆變器以保證負荷正常運行，該裝置響應速度快，待機效率高。
[0005]本發(fā)明提出的一種具有快速關(guān)斷能力的后備式不間斷電源，其特征在于，該裝置包括儲能模塊，雙向直流-直流變換器模塊，三相逆變器模塊，快速關(guān)斷模塊；其中，儲能模塊與雙向直流-直流變換器模塊的低壓直流側(cè)并聯(lián)，雙向直流-直流變換器模塊的高壓直流側(cè)與三相逆變器直流側(cè)并聯(lián)，三相逆變器交流側(cè)三相輸出端Al，BI，Cl分別并聯(lián)到快速關(guān)斷模塊三相輸出端與負荷M之間，三相逆變器N線與負荷M的NI線連接，快速關(guān)斷模塊三相輸入端分別連接系統(tǒng)電源AC的A相，B相和C相，快速關(guān)斷模塊三相輸出端還同時直接與負荷M相連。
[0006]本發(fā)明優(yōu)點是:
[0007]本發(fā)明所提出一種具有快速關(guān)斷能力的后備式不間斷電源，由于使用基于絕緣柵雙極型晶體管的快速關(guān)斷技術(shù)，不存在使用晶閘管所需要的自然關(guān)斷過程，因此可以有效保證敏感負荷連續(xù)正常運行。
[0008]本發(fā)明所提出一種具有快速關(guān)斷能力的后備式不間斷電源，由于使用基于絕緣柵雙極型晶體管的快速關(guān)斷模塊，并且逆變器處于后備模式，因此可以有效提高裝置運行效率。
【附圖說明】
[0009]圖1為本發(fā)明提出的具有快速關(guān)斷能力的后備式不間斷電源的電路原理圖。
[0010]圖2(a)為本發(fā)明提出的快速關(guān)斷模塊電路采用不帶續(xù)流二極管的絕緣柵雙極型晶體管反并聯(lián)電路的原理圖，
[0011]圖2(b)為本發(fā)明提出的快速關(guān)斷模塊電路采用帶續(xù)流二極管的絕緣柵雙極型晶體管反并聯(lián)電路的原理圖。
【具體實施方式】
[0012]本發(fā)明提出的一種具有快速關(guān)斷能力的后備式不間斷電源結(jié)合附圖及實施例詳細說明如下:
[0013]本發(fā)明的后備式不間斷電源，如圖1所示，該裝置包括儲能模塊，雙向直流-直流變換器模塊，三相逆變器模塊，快速關(guān)斷模塊；其中，儲能模塊與雙向直流-直流變換器模塊的低壓直流側(cè)并聯(lián)，雙向直流-直流變換器模塊的高壓直流側(cè)與三相逆變器直流側(cè)并聯(lián)，三相逆變器交流側(cè)三相輸出端Al，BI，Cl分別并聯(lián)到快速關(guān)斷模塊三相輸出端與負荷M之間，三相逆變器N線與負荷M的NI線連接，快速關(guān)斷模塊三相輸入端分別連接系統(tǒng)電源AC的A相，B相和C相，快速關(guān)斷模塊三相輸出端還同時直接與負荷M相連。
[0014]上述后備式不間斷電源的各部件的具體實現(xiàn)方式說明如下:
[0015]上述具有快速關(guān)斷能力的后備式不間斷電源中，所述逆變器模塊由常規(guī)三相逆變器和常規(guī)LCL濾波器所組成。
[0016]上述具有快速關(guān)斷能力的后備式不間斷電源中，所述直流-直流變換器模塊為常規(guī)升壓降壓直流變換器。
[0017]上述具有快速關(guān)斷能力的后備式不間斷電源中，所述快速關(guān)斷模塊由三組不帶續(xù)流二極管的絕緣柵雙極型晶體管和RC吸收電路組成，每組由兩個不帶續(xù)流二極管的絕緣柵雙極型晶體管B2和B3反相并聯(lián)連接，RC吸收電路再與B2或B3并聯(lián)，如圖2 (a)所示。
[0018]上述具有快速關(guān)斷能力的后備式不間斷電源中，所述快速關(guān)斷模塊由三組帶續(xù)流二極管的絕緣柵雙極型晶體管，二極管和RC吸收電路組成，每組由兩個帶續(xù)流二極管的絕緣柵雙極型晶體管，兩個二極管和RC吸收電路組成，其中，先分別由第一個帶續(xù)流二極管的絕緣柵雙極型晶體管B4與第一個二極管Dl同相串聯(lián)，第二個帶續(xù)流二極管的絕緣柵雙極型晶體管B5與第二個二極管D2同相串聯(lián)，再將兩個串聯(lián)電路反相并聯(lián)，RC吸收電路再與這兩個串聯(lián)電路并聯(lián)，如圖2(b)所示。
[0019]上述具有快速關(guān)斷能力的后備式不間斷電源中，所述儲能模塊的儲能介質(zhì)可以為超級電容或蓄電池構(gòu)成。
[0020]本發(fā)明的工作原理為:當系統(tǒng)電源AC正常時，系統(tǒng)電源AC通過快速關(guān)斷模塊向負荷M供電，逆變器模塊通過整流向直流-直流變換器模塊提供能量，直流-直流變換器向儲能模塊充電以實現(xiàn)能量存儲，當系統(tǒng)電源AC發(fā)生電壓故障時，立即將快速關(guān)斷模塊關(guān)斷，逆變器模塊工作狀態(tài)由整流模式切換到電壓源模式，儲能模塊通過直流-直流變換器模塊高壓側(cè)為逆變器模塊交流輸出提供能量，逆變器模塊作為電壓源以維持負荷M的正常工作，當系統(tǒng)電源AC恢復正常后，逆變器模塊則退出電壓源工作模式并再次啟動整流工作模式，快速關(guān)斷模塊被導通以維持負荷的正常工作。
【主權(quán)項】
1.一種具有快速關(guān)斷能力的后備式不間斷電源，其特征在于，該裝置包括儲能模塊，雙向直流-直流變換器模塊，三相逆變器模塊，快速關(guān)斷模塊；其中，儲能模塊與雙向直流-直流變換器模塊的低壓直流側(cè)并聯(lián)，雙向直流-直流變換器模塊的高壓直流側(cè)與三相逆變器直流側(cè)并聯(lián)，三相逆變器交流側(cè)三相輸出端Al，BI，Cl分別并聯(lián)到快速關(guān)斷模塊三相輸出端與負荷M之間，三相逆變器N線與負荷M的NI線連接，快速關(guān)斷模塊三相輸入端分別連接系統(tǒng)電源AC的A相，B相和C相，快速關(guān)斷模塊三相輸出端還同時直接與負荷M相連。2.如權(quán)利要求1所述的后備式不間斷電源，其特征在于，所述逆變器模塊由三相逆變器和LCL濾波器所組成。3.如權(quán)利要求1所述的后備式不間斷電源，其特征在于，所述直流-直流變換器模塊為升壓降壓直流變換器。4.如權(quán)利要求1所述的后備式不間斷電源，其特征在于，所述快速關(guān)斷模塊由三組不帶續(xù)流二極管的絕緣柵雙極型晶體管和RC吸收電路組成，每組由兩個不帶續(xù)流二極管的絕緣柵雙極型晶體管(B2)和(B3)反相并聯(lián)連接，RC吸收電路再與兩個不帶續(xù)流二極管的絕緣柵雙極型晶體管中的任一個(B2或B3)并聯(lián)。5.如權(quán)利要求1所述的后備式不間斷電源，其特征在于，所述快速關(guān)斷模塊由三組帶續(xù)流二極管的絕緣柵雙極型晶體管，二極管和RC吸收電路組成，每組由兩個帶續(xù)流二極管的絕緣柵雙極型晶體管，兩個二極管和RC吸收電路組成，其中，先分別由第一個帶續(xù)流二極管的絕緣柵雙極型晶體管(B4)與第一個二極管(Dl)同相串聯(lián)，第二個帶續(xù)流二極管的絕緣柵雙極型晶體管(B5)與第二個二極管(D2)同相串聯(lián)，再將兩個串聯(lián)電路反相并聯(lián)，RC吸收電路再與這兩個串聯(lián)電路并聯(lián)。6.如權(quán)利要求1所述的后備式不間斷電源，其特征在于，所述儲能模塊的儲能介質(zhì)為超級電容或蓄電池構(gòu)成。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種具有快速關(guān)斷能力的后備式不間斷電源，屬于電力設備技術(shù)領(lǐng)域，該裝置包括儲能模塊，雙向直流-直流變換器模塊，三相逆變器模塊，快速關(guān)斷模塊；儲能模塊與雙向直流-直流變換器模塊的低壓直流側(cè)并聯(lián)，雙向直流-直流變換器模塊的高壓直流側(cè)與三相逆變器直流側(cè)并聯(lián)，三相逆變器交流側(cè)三相輸出端A1，B1，C1分別并聯(lián)到快速關(guān)斷模塊三相輸出端與負荷M之間，三相逆變器N線與負荷M的N1線連接，快速關(guān)斷模塊三相輸入端分別連接系統(tǒng)電源AC的A相，B相和C相，快速關(guān)斷模塊三相輸出端還同時直接與負荷M相連。本發(fā)明使用基于絕緣柵雙極型晶體管的快速關(guān)斷模塊，并且逆變器處于后備模式，可以提高運行效率。保證敏感負荷連續(xù)正常運行。
【IPC分類】H02J9/06
【公開號】CN104935070
【申請?zhí)枴緾N201510320130
【發(fā)明人】任磊
【申請人】清華大學
【公開日】2015年9月23日
【申請日】2015年6月11日