CN102496934A - 一种兼具ups和有源电力滤波器功率变换器控制方法 - Google Patents

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张晓�
谭国俊
王峰
李晓迅
李成君
张课
张传金
孔令军
张迎
孙华
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Abstract

本发明涉及一种兼具UPS和有源电力滤波器的功率变换器控制方法，属于功率变换器控制技术领域，包括以下步骤：【Ⅰ】检测电网是否断电，若已断电，则进入步骤【Ⅱ】，若未断电，则进入步骤【Ⅲ】；【Ⅱ】进入UPS工作状态；【Ⅲ】进入APF工作状态。有益效果是本发明在有源电力滤波器的主电路直流侧并联了蓄电池，在完成谐波电流和无功补偿的同时，也对蓄电池进行储能，使得蓄电池在电网电压供电故障时，能够通过变流器对负载进行供电；通过对变流器的控制，该系统就省去了额外的UPS设备，降低了设备成本；在电源供电正常时，UPS本身对电源进行一定的稳压滤波后，再送给负载，能使负载上得到质量更好的交流电源。

Description

一种兼具UPS和有源电力滤波器功率变换器控制方法
技术领域
本发明涉及一种功率变换器的控制方法，具体是一种兼具UPS和有源电力滤波器功率变换器的控制方法，属于功率变换器控制技术领域。 
背景技术
近年来，电力电子装置和非线性负载的普遍使用，使谐波电流和无功电流大量注入电网，严重威胁电网和电气设备的安全运行与正常使用，对谐波无功进行滤波和补偿已被人们越来越重视。有源电力滤波器是改善电能质量的最好选择之一，因此发展非常迅速。并联型有源滤波器向电网注入补偿电流，抵消谐波源产生的谐波，使电源电流成为正弦波，其本身表现出电流源的特性。随着公共电网谐波、中线电流危害的日益严重，四桥臂并联有源滤波器，四桥臂结构抑制中线电流效果较好，因此成为目前研究的热点。
UPS又称不间断电源，它通常用于市电电网和用电负载之间，其目的是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。随着现代工业的发展，供电网络的负载越来越复杂，特别是大型用电设备的启动和停止，大型可控电力电子设备的应用以及网络内部噪声会使交流正弦波发生畸变。另外，自然界的雷电，电网的接地不良等因素均影响到电网的供电质量。由于以上因素的影响，可能会导致接在电网上的计算机设备，包括通信、医疗，金融、武器控制等精密的仪器设备发生失控、丢失数据、停机、损坏等严重后果，直接影响用户的正常工作，造成严重的经济损失。
在配电网中一般为三相四线制结构，而采用四桥臂拓扑结构能够很好的抑制中线电流，因此兼具有UPS功能的并联型有源电力滤波器的应用越来越广，需求越来越大，功率越来越大而且技术难度大，因此研究三相四桥臂大功率兼具有UPS功能的并联型有源电力滤波器具有广泛的应用前景和普遍的现实意义。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种兼具UPS和有源电力滤波器功率变换器的控制方法，能够对负载进行谐波电流与无功补偿和在电网发生故障时能够给负载提供稳定不间断的三相交流电。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种兼具UPS和有源电力滤波器功率变换器的控制方法，包括以下步骤：
【Ⅰ】 检测电网是否断电，若已断电，则进入步骤【Ⅱ】，若未断电，则进入步骤【Ⅲ】；
【Ⅱ】 进入UPS工作状态，执行以下步骤：
（1） 闭合开关S，蓄电池组与四桥臂功率变换器的并联电路接通；
（2） 控制器三相电压给定电压值， 
（3） 对步骤（2）中的电压值进行三维空间矢量调制后，产生8路PWM驱动脉冲；
（4） 8路PWM驱动脉冲驱动三相四桥臂功率变换器工作；
【Ⅲ】 进入APF工作状态，执行以下步骤：
（1） 对电网进行谐波检测，给出需要补偿谐波的参考值，同时执行步骤（5）；
（2） 将步骤（1）中给出的参考值发送至双闭环控制器，双闭环控制器根据该参考值产生相应的脉冲，控制主电路产生补偿电流或者电压跟踪该参考值；
（3） 对步骤（2）中产生的参考电压进行三维空间矢量调制，输出8路PWM驱动脉冲；
（4） 8路PWM驱动脉冲驱动三相四桥臂功率变换器工作；
（5） 闭合开关S，判断蓄电池是否充满，若是，则断开开关S，若否，则继续充电。
进一步地，控制器三相电压给定电压值为：
本发明的有益效果是：本发明在有源电力滤波器的主电路直流侧并联了蓄电池，在完成谐波电流和无功补偿的同时，也对蓄电池进行储能，使得蓄电池在电网电压供电故障时，能够通过变流器对负载进行供电；通过对变流器的控制，该系统就省去了额外的UPS设备，降低了设备成本；在电源供电正常时，UPS本身对电源进行一定的稳压滤波后，再送给负载，能使负载上得到质量更好的交流电源。
本发明同时具有普通有源电力滤波器的滤波功能和不间断电源功能，能够快速跟踪电网谐波和无功的变化，实现快速动态补偿；当电源缺相或断路时，变流器被用作逆变器，UPS通过逆变器对负载进行一定时间的不间断供电，以保证负载的供电需要；由于本发明的滤波器和UPS电源两个子系统共用硬件资源，因此其结构简单、硬件利用率高、系统成本低。
附图说明
图1为本发明流程图；
图2为四桥臂变流器结构示意图；
图3为蓄电池过压检测电路原理图；
图4为UPS等效电路图；
图5为蓄电池欠压检测电路原理图；
图6为蓄电池的保护电路原理图。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，一种兼具UPS和有源电力滤波器功率变换器的控制方法，包括以下步骤：
【Ⅰ】 检测电网是否断电，若已断电，则进入步骤【Ⅱ】，若未断电，则进入步骤【Ⅲ】；
【Ⅱ】 进入UPS工作状态，执行以下步骤：
（1） 闭合开关S，蓄电池组与四桥臂功率变换器的并联电路接通；
（2） 控制器三相电压给定电压值， 
（3） 对步骤（2）中的电压值进行三维空间矢量调制后，产生8路PWM驱动脉冲；
（4） 8路PWM驱动脉冲驱动三相四桥臂功率变换器工作；
【Ⅲ】 进入APF工作状态，执行以下步骤：
（1） 对电网进行谐波检测，给出需要补偿谐波的参考值，同时执行步骤（5）；
（2） 将步骤（1）中给出的参考值发送至双闭环控制器，双闭环控制器根据该参考值产生相应的脉冲，控制主电路产生补偿电流或者电压跟踪该参考值；
（3） 对步骤（2）中产生的参考电压进行三维空间矢量调制，输出8路PWM驱动脉冲；
（4） 8路PWM驱动脉冲驱动三相四桥臂功率变换器工作；
（5） 闭合开关S，判断蓄电池是否充满，若是，则断开开关S，若否，则继续充电。
所述控制器三相电压给定电压值为：
Figure 117428DEST_PATH_IMAGE001
对电源电压进行检测，当电源正常供电时，功率变换器被用作有源电力滤波器，对电网中的谐波和无功进行补充，同时给蓄电池进行充电；当电网电源缺相或断路、电源欠压、过压、或者严重畸变时，功率变换器作为不间断电源对负载进行一定时间的连续供电。

Claims (2)

1.一种兼具UPS和有源电力滤波器的功率变换器控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
【Ⅰ】 检测电网是否断电，若已断电，则进入步骤【Ⅱ】，若未断电，则进入步骤【Ⅲ】；
【Ⅱ】 进入UPS工作状态，执行以下步骤：
（1） 闭合开关S，蓄电池组与四桥臂功率变换器的并联电路接通；
（2） 控制器三相电压给定电压值， 
（3） 对步骤（2）中的电压值进行三维空间矢量调制后，产生8路PWM驱动脉冲；
（4） 8路PWM驱动脉冲驱动三相四桥臂功率变换器工作；
【Ⅲ】 进入APF工作状态，执行以下步骤：
（1） 对电网进行谐波检测，给出需要补偿谐波的参考值，同时执行步骤（5）；
（2） 将步骤（1）中给出的参考值发送至双闭环控制器，双闭环控制器根据该参考值产生相应的脉冲，控制主电路产生补偿电流或者电压跟踪该参考值；
（3） 对步骤（2）中产生的参考电压进行三维空间矢量调制，输出8路PWM驱动脉冲；
（4） 8路PWM驱动脉冲驱动三相四桥臂功率变换器工作；
（5） 闭合开关S，判断蓄电池是否充满，若是，则断开开关S，若否，则继续充电。
2.根据权利要求1所述的一种兼具UPS和有源电力滤波器功率变换器的控制方法，其特征在于，控制器三相电压给定电压值为：
Figure 2011103898963100001DEST_PATH_IMAGE001
。
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