不間斷電源系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及電網(wǎng)控制領(lǐng)域，特別是涉及一種不間斷電源系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著近年來數(shù)據(jù)中心電源負荷的快速增長，能效指標(biāo)要求越來越高。對應(yīng)于高密度數(shù)據(jù)中心的不間斷電源系統(tǒng)(Uninterruptible Power System,UPS)，不僅要為IT設(shè)備供電，還要為保證IT設(shè)備運行的輔助設(shè)備如空調(diào)等供電，電源需求持續(xù)增加。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心供電方式一般采用基于雙變換技術(shù)的在線式UPS電源。在線式UPS的主要缺點是在強電網(wǎng)供電環(huán)境下的電能損耗較大，運行成本高，因此不能滿足數(shù)據(jù)中心高質(zhì)量供電的需求。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]基于此，有必要提供一種能效指數(shù)較高且能夠滿足負載持續(xù)工作供電需求的不間斷電源系統(tǒng)。
[0004]—種不間斷電源系統(tǒng)，包括蓄電池，還包括:監(jiān)測電路，用于監(jiān)測市電是否正常，并在所述市電正常時輸出第一監(jiān)測信號，在市電異常時輸出第二監(jiān)測信號;可控開關(guān)，包括輸入端、輸出端以及控制端;所述可控開關(guān)的輸入端用于與市電連接，所述可控開關(guān)的輸出端通過公共連接點與負載連接;所述可控開關(guān)的控制端與所述監(jiān)測電路連接；以及變流器，連接于所述公共連接點和所述蓄電池之間；所述可控開關(guān)在所述第一監(jiān)測信號的控制下導(dǎo)通，在所述第二監(jiān)測信號的控制下斷開;所述變流器在所述第一監(jiān)測信號的控制下根據(jù)負載電流中的無功和諧波分量輸出無功和諧波補償電流以進行無功和諧波補償;所述變流器在所述第二監(jiān)測信號的控制下輸出電流以供負載正常工作。
[0005]在其中一個實施例中，所述變流器包括無功和諧波電流提取電路;所述無功和諧波電流提取電路包括順次連接的直流量轉(zhuǎn)換電路、低通濾波器、基波量轉(zhuǎn)換電路以及相減器;所述直流量轉(zhuǎn)換電路的輸入端與公共連接點連接;所述直流量轉(zhuǎn)換電路的輸入端還與所述相減器的輸入端連接;所述直流量轉(zhuǎn)換電路用于接收負載電流并將負載電流轉(zhuǎn)換成含有低頻紋波的直流量;所述低通濾波器用于對所述具有低頻紋波的直流量進行過濾;所述基波量轉(zhuǎn)換電路用于將過濾后的直流量轉(zhuǎn)換成負載電流基波分量;所述相減器用于將所述負載電流基波分量減去負載電流得到無功和諧波補償電流值;所述變流器根據(jù)所述無功和諧波補償電流值輸出補償指令值;所述蓄電池還用于根據(jù)所述補償指令值對所述變流器的直流側(cè)供電，從而使得所述變流器輸出相應(yīng)的無功和諧波補償電流至公共連接點。
[0006]在其中一個實施例中，所述變流器為雙向變流器;所述監(jiān)測電路還用于對所述蓄電池的電壓或者剩余容量進行實時監(jiān)測并輸出電壓值或者剩余容量值;所述不間斷電源系統(tǒng)還包括比較電路;所述比較電路分別與所述監(jiān)測電路、所述雙向變流器連接;所述比較電路用于判斷所述電壓值或者所述剩余容量值是否低于預(yù)設(shè)值，并在所述電壓值或者所述剩余容量值低于預(yù)設(shè)值時控制所述雙向變流器由逆變狀態(tài)轉(zhuǎn)為整流狀態(tài)對所述蓄電池充電。
[0007]在其中一個實施例中，所述比較電路包括比較器;所述比較器的第一輸入端與所述監(jiān)測電路連接，用于接收所述電壓值或者所述剩余容量值;所述比較器的第二輸入端作為參考電壓或者參考剩余容量輸入端;所述比較器的輸出端與所述雙向變流器連接。
[0008]在其中一個實施例中，所述監(jiān)測電路通過對市電的三相電壓進行實時監(jiān)測來判斷市電是否正常。
[0009]在其中一個實施例中，還包括電抗器;所述電抗器的輸入端與所述可控開關(guān)的輸出端連接;所述電抗器的輸出端用于與負載連接。
[0010]在其中一個實施例中，還包括旁路開關(guān);所述旁路開關(guān)分別與市電、負載連接;所述旁路開關(guān)用于在所述不間斷電源系統(tǒng)需要進行維修時導(dǎo)通從而由市電直接向負載供電。
[0011]上述不間斷電源系統(tǒng)，可以在市電正常時由市電供電并通過變流器根據(jù)負載電流中的無功和諧波分量輸出無功和諧波補償電流以進行無功和諧波補償，從而對PCC點電能質(zhì)量進行改善，進而具有較高的能效指數(shù)。并且在市電異常時，可控開關(guān)斷開從而通過蓄電池對變流器直流側(cè)供電，，確保負載在市電異常時仍能夠在不間斷電源系統(tǒng)的供電下正常工作，穩(wěn)定性較好，能夠滿足負載持續(xù)工作的供電需求。
【附圖說明】
[0012]圖1為一實施例中的不間斷電源系統(tǒng)的電路框圖；
[0013]圖2為圖1中的變流器中的無功和諧波電流提取電路的原理框圖；
[0014]圖3為圖1中的不間斷電源系統(tǒng)并網(wǎng)運行時對PCC點電能質(zhì)量改善的示意圖；
[0015]圖4為圖1中的不間斷系統(tǒng)由并網(wǎng)工作模式切換至離網(wǎng)工作模式時的效果示意圖。
【具體實施方式】
[0016]為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0017]圖1為一實施例中的不間斷電源系統(tǒng)的電路框圖，該不間斷電源系統(tǒng)包括蓄電池110、監(jiān)測電路120、可控開關(guān)130以及變流器140。
[0018]蓄電池110用于存儲電能，從而可以向外輸出電能以供給負載進行正常工作。蓄電池110可以采用不間斷電源系統(tǒng)領(lǐng)域常用的電池類型來實現(xiàn)。
[0019]監(jiān)測電路120用于對市電進行監(jiān)測，從而根據(jù)監(jiān)測情況判斷市電是否正常。具體地，監(jiān)測電路120通過對市電的三相電壓進行監(jiān)測來判斷市電是否正常。在本實施例中，市電正常是指市電的電壓處于穩(wěn)定狀態(tài)，不會發(fā)生急劇變化(短時間內(nèi)電壓有較大的提升或者下降)且能夠正常輸出給負載進行供電；市電異常則是指市電的電壓處于不穩(wěn)定狀態(tài)或者中斷(即不能正常輸出給負載供電)狀態(tài)。監(jiān)測電路120在監(jiān)測到市電正常時輸出第一監(jiān)測信號，并在市電異常時輸出第二監(jiān)測信號。
[0020]可控開關(guān)130連接于市電和負載之間，用于控制市電和負載之間的連接。具體地，可控開關(guān)130包括輸入端、輸出端和控制端。可控開關(guān)130的輸入端與市電連接。可控開關(guān)130的輸出端通過公共連接點(PCC)與負載連接?？煽亻_關(guān)130的控制端則與監(jiān)測電路120連接。可控開關(guān)130用于接收監(jiān)測電路120輸出的第一監(jiān)測信號和第二監(jiān)測信號，并根據(jù)接收到的監(jiān)測信號進行相應(yīng)的操作?？煽亻_關(guān)130在接收到第一監(jiān)測信號時導(dǎo)通，從而使得市電與負載連接，由市電向負載供電。此時不間斷電源系統(tǒng)進入并網(wǎng)工作模式?？煽亻_關(guān)130在接收到第二監(jiān)測信號時斷開，從而斷開市電與負載之間的連接，避免市電異常對負載造成的危害。此時不間斷電源系統(tǒng)進入離網(wǎng)工作模式。
[0021]變流器140連接于PCC點和蓄電池110之間。變流器140用于對蓄電池110的輸出進行處理，并根據(jù)監(jiān)測電路120的監(jiān)測結(jié)果對輸出進行控制。具體地，變流器140在第一監(jiān)測信號的控制下根據(jù)負載電流11。^中的無功和諧波分量輸出無功和諧波補償電流以對PCC點處的電能質(zhì)量進行改善，從而抵消PCC點負載電流iload中的無功和諧波部分(負載電流iload —般可分解為基波電流iupsf和諧波加無功電流iupsh，即:i1ad = iupsf+iupsh)，最終使得市電電流ignd只含有有功分量，因此消除了無功和諧波電流對電網(wǎng)的危害，可以使得公共連接點PCC的電能質(zhì)量得到較好的改善進而提高了電網(wǎng)的能效指數(shù)。并且通過無功和諧波補償，PCC點的負載電流iload波形變?yōu)榧冋也ǎ嚯娏骱拖嚯娢豢梢砸恢?，因此也在一定程度上改善了負載的供電質(zhì)量。在本實施例中，變流器140中設(shè)置有無功和諧波電流提取電路，用于提取出負載電流11。^中的無功和諧波電流值。圖2為變流器140中的無功和諧波電流提取電路的原理框圖。參見圖2，無功和諧波電流提取電路包括直流量轉(zhuǎn)換電路210、低通濾波器220、基波量轉(zhuǎn)換電路230以及相減器240。其中，直流量轉(zhuǎn)換電路210、低通濾波器220、基波量轉(zhuǎn)換電路230以及相減器240順次連接。直流量轉(zhuǎn)換電路210的輸入端與PCC點連接。直流量轉(zhuǎn)換電路210的輸入端還與相減器240的輸入端連接。具體地，負載電流11。3(1先經(jīng)過直流量轉(zhuǎn)換電路210將負載電流轉(zhuǎn)換為含有低頻紋波的直流量Iiciadh,再通過低通濾波器220濾波成純凈的直流量lid。然后基波量轉(zhuǎn)換電路230的作用將直流量Iiciad轉(zhuǎn)換成負載電流基波分量iupsf，最后負載電流中的基波分量iupsf通過相減器240的作用減去負載電流i1ad得到需要補償?shù)臒o功和諧波補償電流值，即:
[0022]iupsf — i load = iupsf— (iupsf+iupsh) = — iupsh。
[0023]變流器140只需要將-1UPSh注入電網(wǎng)和PCC點負載電流11。3(1中的無功和諧波電流部分iupsh相抵消，進而可以實現(xiàn)PCC點負載電流ilciad和PCC點的電壓正弦化、單位功率因數(shù)的效果O
[0024]圖3為不間斷電源系統(tǒng)并網(wǎng)運行時對PCC點電能質(zhì)量改善的示意圖。在to時刻之前，不間斷電源系統(tǒng)沒有并入電網(wǎng)，由市電給負載供電，負載電流i1-等于市電電流igrid，SPiload= igrid。此時，市電電能質(zhì)量較差，