CN112242741A - 不间断供电装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种不间断供电装置及其控制方法，不间断供电装置既包括电网侧供电电路，也包括电池侧供电电路，进而可通过市电和蓄电池分别为负载供电，当其中一个电源损坏时，还可通过另一个电源供电，实现了供电源的备份，从而避免了低压末端供电间断，保障了供电系统的稳定运行。

Description

不间断供电装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及供电领域，特别是涉及一种不间断供电装置及供电控制方法。

背景技术

随着我国经济的发展和人民生活水平的提高，工农业负荷逐年增加。随着电网末端负荷的功率逐渐增大，配电网末端时常发生供电中断的问题，尤其是农网、单户供电等场景，供电中断等问题非常突出，已经严重影响供电末端客户生活质量。

发明内容

基于此，有必要针对供电末端经常发生供电中断问题，提供一种不间断供电装置及其控制方法。

一种不间断供电装置，包括：供电模块和主控模块，所述主控模块用于控制所述供电模块为负载供电，所述供电模块包括电网侧供电电路、电池侧供电电路和输出电路；

所述主控模块连接所述电网侧供电电路、所述电池侧供电电路和所述输出电路，并向所述电网侧供电电路、所述电池侧供电电路和所述输出电路下发控制策略；

所述电网侧供电电路一端连接市电，另一端分别连接所述电池侧供电电路的一端和所述输出电路的一端，所述电池侧供电电路的另一端连接蓄电池，所述输出电路的另一端连接负载；

所述电网侧供电电路根据所述主控模块的控制策略通过所述电池侧供电电路为所述蓄电池充电，并根据所述主控模块的控制策略通过所述输出电路为所述负载供电；

所述电池侧供电电路用于当所述电网侧供电电路断开时根据所述主控模块的控制指令通过所述输出电路为所述负载供电。

在其中一个实施例中，不间断供电装置还包括支撑电容模块，所述支撑电容模块包括直流上母线电容单元和直流下母线电容单元，所述直流上母线电容单元和所述直流下母线电容单元均与所述电网侧供电电路及所述电池侧供电电路电连接；

所述直流上母线电容单元包括第四支撑电容C4，所述直流下母线电容单元包括第五支撑电容C5；

所述第四支撑电容C4的第一端连接所述电池侧供电电路和所述电网侧供电电路，所述第四支撑电容C4的第二端连接直流母线和所述第五支撑电容C5的第一端，所述第五支撑电容C5的第二端分别连接所述电池侧供电电路和所述电网侧供电电路。

在其中一个实施例中，所述电网侧供电电路包括第一开关元件T1、第二开关元件T2、第三开关元件T3和第四开关元件T4，所述第一开关元件T1和所述第二开关元件T2并联于直流母线上，所述第三开关元件T3和所述第四开关元件串联于直流母线上；

所述第一开关元件T1、所述第二开关元件T2、所述第三开关元件T3和所述第四开关元件T4的控制端均受控于所述主控模块；

所述第一开关元件T1的发射极连接直流母线，所述第一开关元件T1的集电极连接所述第四支撑电容T4的第一端、所述电池侧供电电路和所述输出电路；

所述第二开关元件T2的集电极连接所述第一开关元件T1的发射极和直流母线，所述第一开关元件T2的发射极连接所述第五支撑电容T5的第二端、和所述输出电路；

所述第三开关元件T3的发射极连接所述第一开关元件T1的发射极和所述第二开关元件T2的发射极，所述第三开关元件T3的集电极连接所述第四开关元件T4的集电极，所述第四开关元件T4的发射极连接所述第四支撑电容T4的第二端、所述第五支撑电容T5的第一端和所述输出电路。

在其中一个实施例中，所述输出电路包括第五开关元件T5、第六开关元件T6、第七开关元件T7和第八开关元件T8，所述第五开关元件T5和所述第六开关元件T6并联于直流母线上，所述第七开关元件T7和所述第八开关元件T8串联于直流母线上；

所述第五开关元件T5、所述第六开关元件T6、所述第七开关元件T7和所述第八开关元件T8的控制端受控于所述主控模块；

所述第五开关元件T5的发射极连接直流母线，所述第五开关元件T5的集电极连接所述第四支撑电容T4的第一端、所述第一开关元件T1的集电极和所述电池侧供电电路；

所述第六开关元件T6的集电极连接所述第五开关元件T5的发射极和直流母线，所述第六开关元件T6的发射极连接所述第五支撑电容T5的第二端和所述第二开关元件T2的发射极；

所述第七开关元件T7的集电极连接所述第五开关元件T5的发射极和所述第六开关元件T6的集电极，所述第七开关元件T7的发射极连接所述第八开关元件T8的发射极，所述第八开关元件T8的集电极连接所述第四支撑电容T4的第二端、所述第五支撑电容T5的第一端和所述第四开关元件T4的发射极。

在其中一个实施例中，所述电池侧供电电路包括第九开关元件T9和第十开关元件T10，所述第九开关元件T9和所述第十开关元件T10的控制端受控于所述主控模块；

所述第九开关元件T9的发射极连接所述蓄电池的一端和所述第十开关元件T10的集电极，所述第九开关元件T9的集电极连接所述第一开关元件T1的集电极、所述第五开关元件T5的集电极和所述第四支撑电容T4的第一端；

所述第十开关元件T10的发射极连接所述蓄电池的另一端、所述第二开关元件T2的发射极、所述第六开关元件T6的发射极和所述第五支撑电容T5的第二端。

在其中一个实施例中，所述主控模块包括电网侧策略单元、输出侧策略单元和电池侧策略单元；

所述电网侧策略单元连接所述电网侧供电电路，并根据内置的控制策略控制所述电网侧供电电路工作；

所述输出侧策略单元连接所述输出电路，并根据内置的控制策略控制所述输出电路工作；

所述电池侧策略单元连接所述电池侧供电电路，并根据内置的控制策略控制所述电池侧供电电路工作。

一种不间断供电装置的控制方法，基于前述不间断供电装置，所述方法包括：

获取所要实现的目标命令并根据所述目标命令获取控制参数；

根据所述控制参数运行预存的控制策略，并生成相应的控制指令；

根据所述控制指令控制所述供电模块工作；

其中，所述根据所述控制参数运行预存的控制策略包括：

对所述电网侧供电电路采用电流闭环控制策略，对所述输出电路采用电压外环电流内环控制策略，对所述电池侧供电电路采用电压外环电流内环控制策略。

在其中一个实施例中，所述对所述电网侧供电电路采用电流闭环控制策略包括：

根据所述电网侧供电电路的目标命令获取所述电网侧供电电路的控制参数，所述电网侧供电电路的控制参数包括有功电流、无功电流、电网侧输入电压和电网侧电流；

根据所述有功电流、所述无功电流和所述电网侧输入电压计算给定电流；

将所述给定电流与所述电网侧电流做差，并经过比例谐振后，与所述电网侧输入电压相加得到第一调制波电压；

将所述第一调制波电压经正弦脉宽调制后得到控制所述第一开关元件T1、所述第二开关元件T2、所述第三开关元件T3和所述第四开关元件T4的脉冲驱动信号。

在其中一个实施例中，所述对所述输出电路采用电压外环电流内环控制策略包括：

根据所述输出电路的目标命令获取所述输出电路的控制参数，所述输出电路的控制参数包括直流侧上母线电压、直流侧下母线电压、输出侧输出电压电压、输出给定电压和输出侧电流；

将所述直流侧上母线电压与所述直流侧下母线电压做差并经过比例积分后获取均衡补偿电压；

将所述均衡补偿电压与所述输出给定电压相加得到实际输出电压；

将所述实际输出电压与所述输出侧输出电压做差并经过比例谐振后与所述输出侧电流做差，并将差值经过比例谐振后得到第二调制波电压；

将所述第二调制波电压经正弦脉宽调制后得到控制所述第五开关元件T5、所述第六开关元件T6、所述第七开关元件T7和所述第八开关元件T8的脉冲驱动信号。

在其中一个实施例中，所述对所述电池侧供电电路采用电压外环电流内环控制策略包括：

根据所述电池侧供电电路的目标命令获取所述电池侧供电电路的控制参数，所述控制参数包括直流侧上母线电压、直流侧下母线电压、直流侧给定电压、蓄电池输出电流和蓄电池电压；

将所述直流侧上母线电压和所述流侧下母线电压相加得到反馈电压；

将所述直流侧给定电压与所述反馈电压作差并经过比例积分，然后与所述蓄电池输出电流作差得到差值；

将所述差值经比例积分后与所述蓄电池电压相加得到第三调制波电压；

将所述第三调制波电压经正弦脉宽调制后得到控制所述第九开关元件T9和所述第十开关元件T10的脉冲驱动信号。

上述不间断供电装置及其控制方法，既包括电网侧供电电路，也包括电池侧供电电路，进而可通过市电和蓄电池分别为负载供电，当其中一个电源损坏时，还可通过另一个电源供电，实现了供电源的备份，从而避免了低压末端供电间断，保障了供电系统的稳定运行。

附图说明

图1为本申请的一个实施例提供的不间断供电装置模块示意图；

图2为本申请的又一实施例提供的不间断供电装置模块示意图；

图3为本申请的一个实施例提供的供电模块电路结构示意图；

图4为本申请的一个实施例提供的不间断供电装置的控制方法流程图；

图5为本申请的一个实施例提供的电网侧供电电路的控制策略示意图；

图6为本申请的一个实施例提供的输出电路的控制策略示意图；

图7为本申请的一个实施例提供的电池侧供电电路的控制策略示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是在于限制本发明。

正如背景技术所述，随着电网末端负荷的功率逐渐增大，配单网末端时常发生供电中断的问题。传统技术中，常采用新建或改造供电线路的方法提高低压末端供电能力，但新建或改造供电线路投资大，且极易发生资产利用率低的问题。因此，针对上述问题，本申请提出一种不间断供电装置，在低压模块增加提高或改善电能质量的设备，以防止低压末端供电中断。

请参阅图1，在其中一个实施例中，不间断供电装置包括供电模块100和主控模块200。主控模块200连接供电模块100，用于控制供电模块100为负载供电。本实施例中，供电模块100包括电网侧供电电路110、电池侧供电电路120和输出电路130。主控模块200连接电网侧供电电路110、电池侧供电电路120和输出电路130，用于控制电网侧供电地电路110和电池侧供电电路120通过输出电路130为负载供电。

具体的，电网侧供电电路110的一端连接市电，另一端分别连接电池侧供电电路120的一端和输出电路130的一端。电池供电电路120的另一端连接蓄电池，输出电路130的另一端连接负载。电网侧供电电路110可以根据主控模块200的控制策略通过电池侧供电电路120为蓄电池充电，并根据主控模块200的控制策略通过输出电路130为负载供电。另外，电网侧供电电路110还可根据主控模块110的控制策略对电网进行无功功率补偿、有功功率电网回馈等。当市电断电时，电池侧供电电路120可以根据主控模块200的控制策略为负载供电，以实现不间断供电。

上述实施例提供的不间断供电装置，既包括电网侧供电电路，也包括电池侧供电电路，进而可通过市电和蓄电池分别为负载供电，当其中一个电源损坏时，还可通过备用电源供电，从而避免了低压末端供电间断，保障了供电系统的稳定运行。

在其中一个实施例中，如图2所示，不间断供电电路还包括支撑电容模块140，连接于直流母线上，用于对直流母线进行电压支撑，控制直流母线电压稳定性。支撑电容模块140包括直流上母线电容单元141和直流下母线电容单元142。直流上母线电容单元141和直流下母线电容单元142分别与电网侧供电电路110和电池侧供电电路120电连接。具体的，本实施例中，如图3所示，直流上母线电容单元141包括第四支撑电容C4，直流下母线电容单元包括第五支撑电容C5。第四支撑电容C4和第五支撑电容C5并联于直流母线上，用于进行电压支撑，使得直流母线电压在直流侧上母线电压V_dc1和直流侧下母线电压V_dc2在一定范围内变化，当第四支撑电容C4和第五支撑电容C5的电容容值越大，则直流母线电压波动越小。第四支撑电容C4的第一端连接电池侧供电电路120和电网侧供电电路110，第四支撑电容C4的第二端连接直流母线和第五支撑电容C5的第一端，第五支撑电容C5的第二端分别连接电池侧供电电路120和电网侧供电电路110。当市电断电时，电网侧供电电路110无法维持第四支撑电容C4两端直流侧上母线电压V_dc1和第五支撑电容C5两端直流侧下母线电压V_dc2的稳定，但电池侧供电电路120仍可正常工作，也即直流母线电压(V_dc1+V_dc2)由电池侧供电电路120控制以使其在处于稳定的范围内运行，进而不会对输出电路造成影响，对负载的供电不会中断。

在其中一个实施例中，如图3所示，电网侧供电单元110的输入端用于输入电网侧输入电压V_{ac_in}，通常电网侧输入电压V_{ac_in}为市电，也即220V的交流电，电网侧供电单元110包括第一开关元件T1、第二开关元件T2、第三开关元件T3和第四开关元件T4。第一开关元件T1和第二开关元件T2并联于直流母线上，第三开关元件T3和所述第四开关元件串联于直流母线上。本实施例中，第一开关元件T1、第二开关元件T2、第三开关元件T3和第四开关元件T4均为IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)功率开关管，包括控制端、集电极和发射极，其控制端也为IGBT功率开关管的栅极。第一开关元件T1、第二开关元件T2、第三开关元件T3和第四开关元件T4的控制端均受控于主控模块200，主控模块200运行控制策略并产生相应的指令以控制上述IGBT功率开关管的导通和关断。

第一开元件T1的发射极连接直流母线，第一开关元件T1的集电极连接电池侧供电电路120、输出电路130以及第四支撑电容C4的第一端。第二开关元件T2的集电极连接第一开关元件T1的发射极和直流母线，第一开关元件T2的发射极连接第五支撑电容C5的第二端和输出电路130。第三开关元件T3的发射极连接第一开关元件T1的发射极和第二开关元件T2的发射极，第三开关元件T3的集电极连接第四开关元件T4的集电极，第四开关元件T4的发射极连接第四支撑电容C4的第二端、第五支撑电容C5的第一端和输出电路。电网侧供电电路110还包括第一滤波单元，第一滤波单元包括第一电感L1和第一电容C1，第一电容C1连接于零线和直流母线之间，第一电感L1串接于直流母线上，一端连接第一电容C1，另一端连接第一开关元件T1的发射极、第二开关元件T2的集电极和第三开关元件T3的发射极的公共连接点。

当电网侧输入端口电网侧输入电压V_{ac_in}为交流电220V正弦波正半波时，控制第二开关元件T2断开，第三开关元件T3导通，第一开关元件T1和第四开关元件T4交错导通。当第一开关元件T1导通第四开关元件T4断开时，电网侧供电电路桥臂电压V_{ac_in1}为直流侧上母线电压V_dc1；当第一开关元件T1断开第四开关元件T4导通时，电网侧供电电路桥臂电压V_{ac_in1}为0V。因此，通过控制第一开关元件T1和第四开关元件T4交错导通，电网侧供电电路桥臂侧电压V_{ac_in1}表现为V_dc1和0之间交错变化的脉宽调制电压，通过控制脉冲宽度大小，可以控制电网侧供电电路桥臂侧电压V_{ac_in1}输出为V_dc1和0V的持续时间，进而可以控制第一电感L1上电网侧电流I_{ac_in}的变化，从而控制在输入端口电压为正弦波正半波时电网侧拓扑功率的调节。当电网侧输入端口输入电压V_{ac_in}为交流电220V正弦波负半波时，控制第一开关元件T1断开，第四开关元件T4导通，第二开关元件T2和第三开关元件T3交错导通。当第二开关元件T2导通第三开关元件T3断开时，电网侧供电电路桥臂电压V_{ac_in1}为直流侧上母线电压-V_dc2；当第二开关元件T2断开第三开关元件T3导通时，电网侧供电电路桥臂电压V_{ac_in1}为0V。因此，通过控制第二开关元件T2和第三开关元件T3交错导通，电网侧供电电路桥臂侧电压V_{ac_in1}表现为-V_dc2和0V之间交错变化的脉宽调制电压，通过控制脉冲宽度大小，可以控制电网侧供电电路桥臂侧电压V_{ac_in1}输出为-V_dc2和0的持续时间，从而可以控制第一电感L1上电网侧电流I_{ac_in}的变化，以控制在输入端口电压为正弦波负半波时电网侧拓扑功率的调节。

电池侧供电电路120包括第九开关元件T9和第十开关元件T10。本实施例中，第九开关元件T9和第十开关元件T10均为IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)功率开关管，包括控制端、集电极和发射极，其控制端也为IGBT功率开关管的栅极。第九开关元件T9和第十开关元件T10的控制端均受控于主控模块200，主控模块200运行控制策略并产生相应的指令以控制上述IGBT功率开关管的导通和关断。

第九开关元件T9的发射极连接蓄电池的一端和第十开关元件T10的集电极，第九开关元件T9的集电极连接所述第一开关元件T1的集电极、第四支撑电容C4的第一端和输出电路130。第十开关元件T10的发射极连接蓄电池的另一端、第二开关元件T2的发射极、第五支撑电容C5的第二端和输出电路130的公共连接点。电池侧供电电路120还包括第三滤波单元，第三滤波单元包括第三电感L3和第三电容C3，第三电容C3连接于零线和直流母线之间，第三电感L3一端连接第三电容C3的一端和蓄电池的一端，另一端连接第九开关元件T9的发射极和第十开关元件T10的集电极的公共连接点。

当第九开关元件T9导通第十开关元件T10断开时，电池侧供电电路桥臂电压V_bat1为直流侧上母线电压V_dc1+V_dc2；当第九开关元件T9断开第十开关元件T10导通时，电池侧供电电路桥臂电压V_bat1为0V。因此，通过控制第九开关元件T9和第十开关元件T10两个开关管工作在不同的脉冲宽度，电池侧供电电路桥臂电压V_bat1表现为(V_dc1+V_dc2)和0V之间交错变化的脉宽调制电压，通过控制脉冲宽度大小，可以控制电池侧供电电路桥臂电压V_bat1输出为表现为(V_dc1+V_dc2)和0V的持续时间，进而可以控制第三电感L3上电流I_bat的变化，以控制电池侧拓扑功变化。

输出电路130包括第五开关元件T5、第六开关元件T6、第七开关元件T7和第八开关元件T8。第五开关元件T5和第六开关元件T6并联于直流母线上，第七开关元件T7和第八开关元件T8串联于直流母线上。本实施例中，第五开关元件T5、第六开关元件T6、第七开关元件T7和第八开关元件T8均为IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)功率开关管，包括控制端、集电极和发射极，其控制端也为IGBT功率开关管的栅极。第五开关元件T5、第六开关元件T6、第七开关元件T7和第八开关元件T8的控制端均受控于主控模块200，主控模块200运行控制策略并产生相应的指令以控制上述IGBT功率开关管的导通和关断。

第五开关元件T5的发射极连接直流母线，第五开关元件T5的集电极连接第一开关元件T1的集电极、第九开关元件T9的集电极和第四电容C4的第一端。第六开关元件T6的集电极连接第五开关元件T5的发射极，第六开关元件T6的发射极连接第二开关元件T2的发射极和第五支撑电容C5的第二端。第七开关元件T7的集电极连接第五开关元件T5的发射极和第六开关元件T6的集电极，第七开关元件T7的发射极连接第八开关元件T8的发射极，第八开关元件T8的集电极连接第四开关元件T4的发射极、第四支撑电容C4的第二端和第五支撑电容C5的第一端。输出电路130还包括第二滤波单元，第二滤波单元包括第二电感L2和第二电容C2，第二电容C2连接于零线和直流母线之间，第二电感L2串接于直流母线上，第二电感L2一端连接第五开关元件T5的发射极、第六开关元件T6的集电极和第七开关元件T7的集电极的公共连接点，另一端连接第二电容C2的一端。

由于输出电路130拓扑结构与电网侧供电电路110拓扑结构相同，因此输出电路130中四个开关元件的脉冲控制方式与电网侧供电电路110中四个开关元件的脉冲控制方式相同，在此不再赘述。当市电断电后，电网侧供电电路110停止供电，电池侧供电电路120和输出电路130正常运行，因此直流母线电压(V_dc1+V_dc2)由电池侧供电电路120控制，输出侧输出电压V_{ac_out}由输出电路130控制，进而当市电断电后，仍可通过电池侧供电电路120利用蓄电池为负载供电，实现不间断供电，保障了用户用电的稳定性。

在其中一个实施例中，主控模块包括电网侧策略单元、输出侧策略单元和电池侧策略单元。其中电网侧策略单元连接电网侧供电电路110，可以根据电网侧供电电路110需要实现的功能，根据内置的控制策略控制电网侧供电电路110工作，使得电网侧供电电路110可以控制对蓄电池的充放电、对负载的供电、电网无功功率补偿及有功功率回馈等。电池侧策略单元连接电池侧供电电路120，用于根据内置的控制策略控制电池侧供电电路120工作，以使电池侧供电电路120向负载供电、维持直流母线电压的稳定。输出车策略单元连接输出电路130，用于根据内置的控制策略控制输出电路130工作，使得输出电路120可以满足负载的供电要求并实现直流上母线和直流下母线的均衡。

本申请的又一实施例提供一种不间断供电装置的控制方法，基于上述不间断供电装置，该控制方法用于控制上述不间断供电装置工作，内部电网侧供电电路、电池侧供电电路及输出电路的控制策略相互独立，目标不同，从而实现不同的功能。如图4所示，该控制方法包括以下步骤：

S100：获取不间断供电装置需要实现的目标命令，并根据目标命令获取控制参数。对于供电模块中不同的电路单元(如电网侧供电电路、电池侧供电电路和输出电路)，其要实现的目标不同，对应的额控制策略不同，进而运行控制策略的控制层参数也不同，因此，在运行控制策略前需要获取目标命令并根据目标命令获取控制参数。

S200：根据控制参数运行预存的控制策略并生成相应的控制指令；其中，控制策略已预先存储于主控模块中，对于供电装置中不同的电路单元采用不同的控制策略以实现不同目标。对电网侧供电电路采用电流闭环控制策略，对输出电路采用电压外环电流内环控制策略，对电池侧供电电路采用电压外环电流内环控制策略。

S300：根据控制指令控制供电模块工作。运行不同的策略生成的控制指令不同，进而可以根据不同的运行指令控制供电模块中不同的电路单元(电网侧供电电路、电池侧供电电路和输出电路)工作，以实现不同目标。

上述实施例提供的不间断供电装置的控制方法，用于前述不间断供电装置工作，由于该不间断供电装置包括电网侧供电电路、电池侧供电电路和输出电路，因此该控制方法可以通过控制电网侧供电电路和电池侧供电电路通过输出电路为负载供电，当其中一个供电电路损坏时，仍可控制另一个供电电路为负载供电，从而实现不间断供电。另外，该控制方法还可以基于所要实现的目标获取控制参数，并根据控制参数运行预存的控制策略，并生成相应的控制指令控制供电模块工作，以实现不同的功能。

在其中一个实施例中，如图5所示，对电网侧供电电路采用电流闭环控制策略。首先获取电网侧供电电路的目标指令，目标指令包含电网侧供电电路所要实现的目标，例如控制蓄电池充放电、电网有功功率回馈、无功功率补偿等。根据目标指令获取控制参数，电网侧供电电路的控制参数包括有功电流I_dref、无功电流I_qref、电网侧输入电压V_{ac_in}和电网侧电流I_{ac_in}；其中，电网侧输入电压V_{ac_in}通常为220v交流市电，电网侧电流I_{ac_in}为图2中流过电感L1的电流。利用PLL(Phase Locked Loop，锁相回路)获取所述电网侧输入电压V_{ac_in}的角度θ。根据有功电流I_dref、无功电流I_qref和电网侧输入电压V_{ac_in}的角度θ计算给定电流I_{ac_ref}，其中给定电流I_{ac_ref}＝I_dref*cosθ+I_qref*sinθ。将给定电流I_{ac_ref}与电网侧电流I_{ac_in}做差，并经过比例谐振(Proportion Resonant，PR)后与所述电网侧输入电压V_{ac_in}相加得到第一调制波电压。将第一调制波电压经正弦脉宽调制(Sinusoidal Pulse WidthModulated，SPWM)后得到控制第一开关元件T1、第二开关元件T2、第三开关元件T3和第四开关元件T4的脉冲驱动信号。电网侧供电电路根据接收到的脉冲驱动信号工作并实现相应的目标。

在其中一个实施例中，如图6所示，对输出电路采用电压外环电流内环控制策略。首先获取输出电路的目标指令，输出电路的目标指令包含实现上下直流母线的均衡、满足负载供电电压需求等。根据输出电路的目标指令获取输出电路的控制参数，输出电路的控制参数包括直流侧上母线电压V_dc1、直流侧下母线电压V_dc2、输出侧输出电压电压V_{ac_out}、输出给定电压V_{ac_ref}和输出侧电流I_{ac_out}。其中，输出侧输出电压电压V_{ac_out}为图2中第二电容C2两端的电压，也即电路的输出电压，输出侧电流I_{ac_out}为流过第二电感L2的电流，输出给定电压V_{ac_ref}为输出侧负载的供电电压要求。输出电路的控制策略包括将直流侧上母线电压V_dc1与直流侧下母线电压V_dc2做差并经过比例积分后获取均衡补偿电压；将均衡补偿电压与输出给定电压V_{ac_ref}相加得到实际输出电压；将实际输出电压与输出侧输出电压V_{ac_out}做差并经过比例谐振后与输出侧电流I_{ac_out}做差，并将差值经过比例谐振后得到第二调制波电压。将第二调制波电压经正弦脉宽调制后得到控制第五开关元件T5、第六开关元件T6、第七开关元件T7和第八开关元件T8的脉冲驱动信号，进而输出电路可以在脉冲驱动信号的作用下工作以实现相应目标。

在其中一个实施例中，如图7所示，对电池侧供电电路采用电压外环电流内环控制策略。首先获取电池侧供电电路的目标指令，电池侧供电电路的目标指令包括维持直流母线电压的稳定、通过输出电路为负载供电等。根据电池侧供电电路的目标指令获取电池侧供电电路的控制参数，电池侧供电电路的控制参数包括直流侧上母线电压V_dc1、直流侧下母线电压V_dc2、直流侧给定电压V_{dc_ref}、蓄电池输出电流I_bat和蓄电池电压V_bat。其中，直流侧给定电压V_{dc_ref}控制直流侧第四支撑电容C4和第五支撑电容C5在一定范围内稳定的电压值，蓄电池电压V_bat为图2中蓄电池BAT两端的电压，I_bat为图2中流过第三电感L3的电流。直流侧供电电路的控制策略包括将直流侧上母线电压V_dc1和流侧下母线电压V_dc2相加得到反馈电压；将直流侧给定电压V_{dc_ref}与反馈电压作差并经过比例积分，然后与蓄电池输出电流I_bat作差得到差值；将差值经比例积分后与蓄电池电压V_bat相加得到第三调制波电压；将第三调制波电压经正弦脉宽调制后得到控制电池侧供电电路的第九开关元件T9和第十开关元件T10的脉冲驱动信号，进而电池侧供电电路可以在脉冲驱动信号的控制下工作以实现相应目标。

上述实施例提供的不间断供电装置的控制方法用于控制不间断供电装置工作，不间断供电装置包括电网侧供电电路、电池侧供电电路和输出电路，因此该控制方法可以通过控制电网侧供电电路和电池侧供电电路通过输出电路为负载供电，当其中一个供电电路损坏时，仍可控制另一个供电电路为负载供电，从而实现不间断供电。另外，该控制方法还可以针对电网侧供电电路、电池侧供电电路和输出电路采用不同的控制策略，且电网侧供电电路、电池侧供电电路和输出电路的控制策略相互独立、目标不同，基于不同电路所要实现的目标获取对应的控制参数，并根据控制参数运行对应的控制策略，并生成相应的控制指令控制对应的电路工作，以实现不同的目标。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种不间断供电装置，其特征在于，包括：供电模块和主控模块，所述主控模块用于控制所述供电模块为负载供电，所述供电模块包括电网侧供电电路、电池侧供电电路和输出电路；

所述主控模块连接所述电网侧供电电路、所述电池侧供电电路和所述输出电路，并向所述电网侧供电电路、所述电池侧供电电路和所述输出电路下发控制策略；

所述电网侧供电电路一端连接市电，另一端分别连接所述电池侧供电电路的一端和所述输出电路的一端，所述电池侧供电电路的另一端连接蓄电池，所述输出电路的另一端连接负载；

所述电网侧供电电路根据所述主控模块的控制策略通过所述电池侧供电电路为所述蓄电池充电，并根据所述主控模块的控制策略通过所述输出电路为所述负载供电；

所述电池侧供电电路用于当所述电网侧供电电路断开时根据所述主控模块的控制指令通过所述输出电路为所述负载供电。

2.根据权利要求1所述的不间断供电装置，其特征在于，还包括支撑电容模块，所述支撑电容模块包括直流上母线电容单元和直流下母线电容单元，所述直流上母线电容单元和所述直流下母线电容单元均与所述电网侧供电电路及所述电池侧供电电路电连接；

所述直流上母线电容单元包括第四支撑电容C4，所述直流下母线电容单元包括第五支撑电容C5；

所述第四支撑电容C4的第一端连接所述电池侧供电电路和所述电网侧供电电路，所述第四支撑电容C4的第二端连接直流母线和所述第五支撑电容C5的第一端，所述第五支撑电容C5的第二端分别连接所述电池侧供电电路和所述电网侧供电电路。

3.根据权利要求2所述的不间断供电装置，其特征在于，所述电网侧供电电路包括第一开关元件T1、第二开关元件T2、第三开关元件T3和第四开关元件T4，所述第一开关元件T1和所述第二开关元件T2并联于直流母线上，所述第三开关元件T3和所述第四开关元件串联于直流母线上；

所述第一开关元件T1、所述第二开关元件T2、所述第三开关元件T3和所述第四开关元件T4的控制端均受控于所述主控模块；

所述第一开关元件T1的发射极连接直流母线，所述第一开关元件T1的集电极连接所述第四支撑电容T4的第一端、所述电池侧供电电路和所述输出电路；

所述第二开关元件T2的集电极连接所述第一开关元件T1的发射极和直流母线，所述第一开关元件T2的发射极连接所述第五支撑电容T5的第二端、和所述输出电路；

所述第三开关元件T3的发射极连接所述第一开关元件T1的发射极和所述第二开关元件T2的发射极，所述第三开关元件T3的集电极连接所述第四开关元件T4的集电极，所述第四开关元件T4的发射极连接所述第四支撑电容T4的第二端、所述第五支撑电容T5的第一端和所述输出电路。

4.根据权利要求3所述的不间断供电装置，其特征在于，所述输出电路包括第五开关元件T5、第六开关元件T6、第七开关元件T7和第八开关元件T8，所述第五开关元件T5和所述第六开关元件T6并联于直流母线上，所述第七开关元件T7和所述第八开关元件T8串联于直流母线上；

所述第五开关元件T5、所述第六开关元件T6、所述第七开关元件T7和所述第八开关元件T8的控制端受控于所述主控模块；

所述第五开关元件T5的发射极连接直流母线，所述第五开关元件T5的集电极连接所述第四支撑电容T4的第一端、所述第一开关元件T1的集电极和所述电池侧供电电路；

所述第六开关元件T6的集电极连接所述第五开关元件T5的发射极和直流母线，所述第六开关元件T6的发射极连接所述第五支撑电容T5的第二端和所述第二开关元件T2的发射极；

所述第七开关元件T7的集电极连接所述第五开关元件T5的发射极和所述第六开关元件T6的集电极，所述第七开关元件T7的发射极连接所述第八开关元件T8的发射极，所述第八开关元件T8的集电极连接所述第四支撑电容T4的第二端、所述第五支撑电容T5的第一端和所述第四开关元件T4的发射极。

5.根据权利要求4所述的不间断供电装置，其特征在于，所述电池侧供电电路包括第九开关元件T9和第十开关元件T10，所述第九开关元件T9和所述第十开关元件T10的控制端受控于所述主控模块；

所述第九开关元件T9的发射极连接所述蓄电池的一端和所述第十开关元件T10的集电极，所述第九开关元件T9的集电极连接所述第一开关元件T1的集电极、所述第五开关元件T5的集电极和所述第四支撑电容T4的第一端；

所述第十开关元件T10的发射极连接所述蓄电池的另一端、所述第二开关元件T2的发射极、所述第六开关元件T6的发射极和所述第五支撑电容T5的第二端。

6.根据权利要求5所述的不间断供电装置，其特征在于，所述主控模块包括电网侧策略单元、输出侧策略单元和电池侧策略单元；

所述电网侧策略单元连接所述电网侧供电电路，并根据内置的控制策略控制所述电网侧供电电路工作；

所述输出侧策略单元连接所述输出电路，并根据内置的控制策略控制所述输出电路工作；

所述电池侧策略单元连接所述电池侧供电电路，并根据内置的控制策略控制所述电池侧供电电路工作。

7.一种不间断供电装置的控制方法，基于权利要求6所述的不间断供电装置，其特征在于，包括：

获取所要实现的目标命令并根据所述目标命令获取控制参数；

根据所述控制参数运行预存的控制策略，并生成相应的控制指令；

根据所述控制指令控制所述供电模块工作；

其中，所述根据所述控制参数运行预存的控制策略包括：

对所述电网侧供电电路采用电流闭环控制策略，对所述输出电路采用电压外环电流内环控制策略，对所述电池侧供电电路采用电压外环电流内环控制策略。

8.根据权利要求7所述的不间断供电装置的控制方法，其特征在于，所述对所述电网侧供电电路采用电流闭环控制策略包括：

根据所述电网侧供电电路的目标命令获取所述电网侧供电电路的控制参数，所述电网侧供电电路的控制参数包括有功电流、无功电流、电网侧输入电压和电网侧电流；

根据所述有功电流、所述无功电流和所述电网侧输入电压计算给定电流；

将所述给定电流与所述电网侧电流做差，并经过比例谐振后，与所述电网侧输入电压相加得到第一调制波电压；

将所述第一调制波电压经正弦脉宽调制后得到控制所述第一开关元件T1、所述第二开关元件T2、所述第三开关元件T3和所述第四开关元件T4的脉冲驱动信号。

9.根据权利要求8所述的不间断供电装置的控制方法，其特征在于，所述对所述输出电路采用电压外环电流内环控制策略包括：

根据所述输出电路的目标命令获取所述输出电路的控制参数，所述输出电路的控制参数包括直流侧上母线电压、直流侧下母线电压、输出侧输出电压电压、输出给定电压和输出侧电流；

将所述直流侧上母线电压与所述直流侧下母线电压做差并经过比例积分后获取均衡补偿电压；

将所述均衡补偿电压与所述输出给定电压相加得到实际输出电压；

将所述实际输出电压与所述输出侧输出电压做差并经过比例谐振后与所述输出侧电流做差，并将差值经过比例谐振后得到第二调制波电压；

将所述第二调制波电压经正弦脉宽调制后得到控制所述第五开关元件T5、所述第六开关元件T6、所述第七开关元件T7和所述第八开关元件T8的脉冲驱动信号。

10.根据权利要求9所述的不间断供电装置的控制方法，其特征在于，所述对所述电池侧供电电路采用电压外环电流内环控制策略包括：

根据所述电池侧供电电路的目标命令获取所述电池侧供电电路的控制参数，所述控制参数包括直流侧上母线电压、直流侧下母线电压、直流侧给定电压、蓄电池输出电流和蓄电池电压；

将所述直流侧上母线电压和所述流侧下母线电压相加得到反馈电压；

将所述直流侧给定电压与所述反馈电压作差并经过比例积分，然后与所述蓄电池输出电流作差得到差值；

将所述差值经比例积分后与所述蓄电池电压相加得到第三调制波电压；

将所述第三调制波电压经正弦脉宽调制后得到控制所述第九开关元件T9和所述第十开关元件T10的脉冲驱动信号。

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