CN103956740A - 一种实现电能质量控制的工业用ups系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种实现电能质量控制的工业用UPS系统，该系统包括储能装置，还包括采样电路、控制电路和谐波补偿电路，所述采样电路采集电路工作状态并输出到所述控制电路，所述控制电路检测到电路中出现不完整正弦波信号时，控制谐波补偿电路将不完整正弦波信号补偿为完整正弦波信号。通过对电路采样，判断电路中是否存在不完整的正弦波信号，当发现存在不完整的正弦波信号时，控制电路控制谐波补偿电路将不完整的正弦波信号，谐波补偿电路与UPS系统集成设置，输出UPS系统的储能装置存储的电能，系统的结构更为紧凑，丰富了UPS系统的功能，同时简化了工业电力管理，降低了生产过程中的电力设备成本。

Description

一种实现电能质量控制的工业用UPS系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及工业电力设备领域，尤其涉及一种实现电能质量控制的工业用UPS系统及其控制方法。
背景技术
在工业生产过程中，为了保证工业生产过程能稳定开展，工厂一般都备有UPS系统保证生产活动不因停电而突然中断，而现有的UPS系统基本只针对断电情况下进行使用，UPS系统的功能比较单一，其使用价值没有得到充分挖掘。
发明内容
本发明提出了一种通过UPS系统对电路进行谐波补偿从而实现电能质量控制的工业用UPS系统及其控制方法。
为实现上述设计，本发明采用以下技术方案：
一方面采用一种实现电能质量控制的工业用UPS系统，包括储能装置，还包括采样电路、控制电路和谐波补偿电路，所述采样电路采集电路工作状态并输出到所述控制电路，所述控制电路检测到电路中出现不完整正弦波信号时，控制谐波补偿电路将不完整正弦波信号补偿为完整正弦波信号。
其中，所述采样电路包括电流采样电路和电压采样电路。
其中，还包括逆变电路，所述控制电路检测到电路断电时，控制逆变电路输出储能装置中存储的电能，向电路应急供电。
其中，所述储能装置为锂电池。
另一方面采用一种实现电能质量控制的工业用UPS系统的控制方法，，包括：
采样电路采集电路工作状态；
当电路中出现不完整正弦波信号时，控制电路控制谐波补偿电路将不完整正弦波信号补偿为完整正弦波信号。
其中，所述采样电路采集电路工作状态；当电路中出现不完整正弦波信号时，控制电路控制谐波补偿电路将不完整正弦波补偿为完整正弦波信号，包括：
采样电路从电路上采集线路的电压、电流的幅值和相角；
锁定电路电压的相角并输出对应的正弦波信号、余弦波信号；
当检测发现存在不完整正弦波信号，判定需要进行谐波补偿；
根据锁定电压的相角后得到的正弦波信号、余弦波信号和电流信号得到瞬时有功电流和瞬时无功电流；根据瞬时有功电流和瞬时无功电流得到三相基波正序有功电流和基波无功电流；
根据三相基波正序有功电流和基波无功电流得到输电线电流信号中的三个直流分量，将三个直流分量减去采集的电流的幅值得到谐波分量，将谐波分量通过三角载波法形成PWM谐波电流补充控制信号；
控制电路将PWM谐波电流补充控制信号输入谐波补偿电路，控制其生成补偿电流，将不完整正弦波信号补偿为完整正弦波信号。
其中，还包括：
当控制电路检测到电路断电时，控制逆变电路输出储能装置中存储的电能，向电路应急供电。
其中，所述储能装置为锂电池。
本发明的有益效果在于：通过对电路采样，判断电路中是否存在不完整的正弦波信号，当发现存在不完整的正弦波信号时，控制电路控制谐波补偿电路将不完整的正弦波信号补偿为完整正弦波信号，谐波补偿电路与UPS系统集成设置，输出UPS系统的储能装置存储的电能，系统的结构更为紧凑，丰富了UPS系统的功能，同时简化了工业电力管理，降低了生产过程中的电力设备成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种实现电能质量控制的工业用UPS系统的实施例的结构方框图。
图2是本发明实施例提供的一种实现电能质量控制的工业用UPS系统的控制方法的第一个实施例的方法流程图。
图3是本发明实施例提供的一种实现电能质量控制的工业用UPS系统的控制方法的第二个实施例的方法流程图。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参考图1，其是本发明实施例提供的一种实现电能质量控制的工业用UPS系统的实施例的结构方框图。本实施例的系统主要用于工业生产过程中对用电进行管理，包括保证电力提供的持续性，电力提供的质量。如图所示，该工业用UPS系统包括储能装置150，还包括采样电路110、控制电路120和谐波补偿电路130，所述采样电路110采集电路工作状态并输出到所述控制电路120，所述控制电路120检测到电路中出现不完整正弦波信号时，控制谐波补偿电路130输出储能装置150中存储的电能，将不完整正弦波信号补偿为完整正弦波信号。所述采样电路110包括电流采样电路和电压采样电路。还包括逆变电路140，所述控制电路120检测到电路断电时，控制逆变电路140输出储能装置150中存储的电能，向电路应急供电。所述储能装置150为锂电池。
通过对电路采样，判断电路中是否存在不完整的正弦波信号，当发现存在不完整的正弦波信号时，控制电路120控制谐波补偿电路130将不完整的正弦波信号补偿为完整正弦波信号，谐波补偿电路130与UPS系统集成设置，输出UPS系统的储能装置150存储的电能，系统的结构更为紧凑，丰富了UPS系统的功能，同时简化了工业电力管理，降低了生产过程中的电力设备成本。更具体地，所述采样电路110采集电路中的样本，将样本与所述控制电路120中的标准电流或标准电压进行对比，判断电路中的状态，然后控制电路120控制谐波补偿电路130向电路发送补偿电流，消除谐波。因为储能装置150的输入输出的只能是直流电，所以其充电端与主电路需要通过AC/DC电路160连接，放电端与主电路通过DC/AC电路140连接。采样电路110包括电流采样电路和电压采样电路，可以对电路的采样更为精确，控制更为准确。储能装置150为锂电池，技术成熟，储能量大。
以下是本发明提供的实施例中一种能够实现电能质量控制的工业用UPS系统的控制方法的实施例，以下实施例是对前述工业用UPS系统的控制流程的具体说明。
请参考图2，其是本发明实施例提供的一种能够实现电能质量控制的工业用UPS系统的控制方法的第一个实施例的方法流程图。如图所示，该方法包括：
步骤S201：采样电路采集电路工作状态。
步骤S202：当电路中出现不完整正弦波信号时，控制电路控制谐波补偿电路将不完整正弦波信号补偿为完整正弦波信号。
通过上述步骤，对电路采样，判断电路中是否存在不完整的正弦波信号，当发现存在不完整的正弦波信号时，控制电路120控制谐波补偿电路130将不完整的正弦波信号补偿为完整正弦波信号，谐波补偿电路130与UPS系统集成设置，输出UPS系统的储能装置150存储的电能，系统的结构更为紧凑，丰富了UPS系统的功能，同时简化了工业电力管理，降低了生产过程中的电力设备成本。
请参考图3，其是本发明实施例提供的一种能够实现电能质量控制的工业用UPS系统的控制方法的第二个实施例的方法流程图。如图所示，该方法包括：
步骤S301：采样电路从电路上采集线路的电压、电流的幅值和相角。
步骤S302：锁定电路电压的相角并输出对应的正弦波信号、余弦波信号。
步骤S303：当检测发现存在不完整正弦波信号，判定需要进行谐波补偿。
步骤S304：根据锁定电压的相角后得到的正弦波信号、余弦波信号和电流信号得到瞬时有功电流和瞬时无功电流；根据瞬时有功电流和瞬时无功电流得到三相基波正序有功电流和基波无功电流。
步骤S305：根据三相基波正序有功电流和基波无功电流得到输电线电流信号中的三个直流分量，将三个直流分量减去采集的电流的幅值得到谐波分量，将谐波分量通过三角载波法形成PWM谐波电流补充控制信号。
步骤S306：控制电路将PWM谐波电流补充控制信号输入谐波补偿电路，控制其生成补偿电流，将不完整正弦波信号补偿为完整正弦波信号。
步骤S307：当控制电路检测到电路断电时，控制逆变电路输出储能装置中存储的电能，向电路应急供电。
采集电路也就是一种电压、电流互感器，采集电压、电流的幅值和相角，选用74HC4046等锁定电路电压的相角输出正、余弦信号；通过放大等操作，最后选用SG3525产生用于补偿电路的脉宽调制信号，补偿电路可以采用半导体器件IGBT实现，产生补偿电流。
以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种实现电能质量控制的工业用UPS系统，包括储能装置，其特征在于，还包括采样电路、控制电路和谐波补偿电路，所述采样电路采集电路工作状态并输出到所述控制电路，所述控制电路检测到电路中出现不完整正弦波信号时，控制谐波补偿电路将不完整正弦波信号补偿为完整正弦波信号。
2.根据权利要求1所述的工业用UPS系统，其特征在于，所述采样电路包括电流采样电路和电压采样电路。
3.根据权利要求1所述的工业用UPS系统，其特征在于，还包括逆变电路，所述控制电路检测到电路断电时，控制逆变电路输出储能装置中存储的电能，向电路应急供电。
4.根据权利要求1所述的工业用UPS系统，其特征在于，所述储能装置为锂电池。
5.一种实现电能质量控制的工业用UPS系统的控制方法，其特征在于，包括：
采样电路采集电路工作状态；
当电路中出现不完整正弦波信号时，控制电路控制谐波补偿电路将不完整正弦波信号补偿为完整正弦波信号。
6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述采样电路采集电路工作状态；当电路中出现不完整正弦波信号时，控制电路控制谐波补偿电路将不完整正弦波补偿为完整正弦波信号，包括：
采样电路从电路上采集线路的电压、电流的幅值和相角；
锁定电路电压的相角并输出对应的正弦波信号、余弦波信号；
当检测发现存在不完整正弦波信号，判定需要进行谐波补偿；
根据锁定电压的相角后得到的正弦波信号、余弦波信号和电流信号得到瞬时有功电流和瞬时无功电流；根据瞬时有功电流和瞬时无功电流得到三相基波正序有功电流和基波无功电流；
根据三相基波正序有功电流和基波无功电流得到输电线电流信号中的三个直流分量，将三个直流分量减去采集的电流的幅值得到谐波分量，将谐波分量通过三角载波法形成PWM谐波电流补充控制信号；
控制电路将PWM谐波电流补充控制信号输入谐波补偿电路，控制其生成补偿电流，将不完整正弦波信号补偿为完整正弦波信号。
7.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，还包括：
当控制电路检测到电路断电时，控制逆变电路输出储能装置中存储的电能，向电路应急供电。
8.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述储能装置为锂电池。
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