不間斷電源系統(tǒng)及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電網(wǎng)控制領(lǐng)域，特別是涉及一種不間斷電源系統(tǒng)及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著近年來(lái)數(shù)據(jù)中心電源負(fù)荷的快速增長(zhǎng)，能效指標(biāo)要求越來(lái)越高。對(duì)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(yùn)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(xiàn)式UPS電源。在線(xiàn)式UPS的主要缺點(diǎn)是在強(qiáng)電網(wǎng)供電環(huán)境下的電能損耗較大，運(yùn)行成本高，因此不能滿(mǎn)足數(shù)據(jù)中心高質(zhì)量供電的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]基于此，有必要提供一種能效指數(shù)較高且能夠滿(mǎn)足負(fù)載持續(xù)工作供電需求的不間斷電源系統(tǒng)。
[0004]還提供一種不間斷電源系統(tǒng)的控制方法。
[0005]一種不間斷電源系統(tǒng)，包括蓄電池，還包括:監(jiān)測(cè)電路，用于監(jiān)測(cè)市電是否正常，并在所述市電正常時(shí)輸出第一監(jiān)測(cè)信號(hào)，在市電異常時(shí)輸出第二監(jiān)測(cè)信號(hào)；可控開(kāi)關(guān)，包括輸入端、輸出端以及控制端；所述可控開(kāi)關(guān)的輸入端用于與市電連接，所述可控開(kāi)關(guān)的輸出端通過(guò)公共連接點(diǎn)與負(fù)載連接；所述可控開(kāi)關(guān)的控制端與所述監(jiān)測(cè)電路連接；以及變流器，連接于所述公共連接點(diǎn)和所述蓄電池之間；所述可控開(kāi)關(guān)在所述第一監(jiān)測(cè)信號(hào)的控制下導(dǎo)通，在所述第二監(jiān)測(cè)信號(hào)的控制下斷開(kāi)；所述變流器在所述第一監(jiān)測(cè)信號(hào)的控制下根據(jù)負(fù)載電流中的無(wú)功和諧波分量輸出無(wú)功和諧波補(bǔ)償電流以進(jìn)行無(wú)功和諧波補(bǔ)償；所述變流器在所述第二監(jiān)測(cè)信號(hào)的控制下輸出電流以供負(fù)載正常工作。
[0006]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述變流器包括無(wú)功和諧波電流提取電路；所述無(wú)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(diǎn)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(fù)載電流并將負(fù)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(duì)所述具有低頻紋波的直流量進(jìn)行過(guò)濾；所述基波量轉(zhuǎn)換電路用于將過(guò)濾后的直流量轉(zhuǎn)換成負(fù)載電流基波分量；所述相減器用于將所述負(fù)載電流基波分量減去負(fù)載電流得到無(wú)功和諧波補(bǔ)償電流值；所述變流器根據(jù)所述無(wú)功和諧波補(bǔ)償電流值輸出補(bǔ)償指令值；所述蓄電池還用于根據(jù)所述補(bǔ)償指令值對(duì)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(wú)功和諧波補(bǔ)償電流至公共連接點(diǎn)。
[0007]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述變流器為雙向變流器；所述監(jiān)測(cè)電路還用于對(duì)所述蓄電池的電壓或者剩余容量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)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(cè)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(shí)控制所述雙向變流器由逆變狀態(tài)轉(zhuǎn)為整流狀態(tài)對(duì)所述蓄電池充電。
[0008]在其中一個(gè)實(shí)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(cè)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。
[0009]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述監(jiān)測(cè)電路通過(guò)對(duì)市電的三相電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)來(lái)判斷市電是否正常。
[0010]在其中一個(gè)實(shí)施例中，還包括電抗器；所述電抗器的輸入端與所述可控開(kāi)關(guān)的輸出端連接；所述電抗器的輸出端用于與負(fù)載連接。
[0011]在其中一個(gè)實(shí)施例中，還包括旁路開(kāi)關(guān)；所述旁路開(kāi)關(guān)分別與市電、負(fù)載連接；所述旁路開(kāi)關(guān)用于在所述不間斷電源系統(tǒng)需要進(jìn)行維修時(shí)導(dǎo)通從而由市電直接向負(fù)載供電。
[0012]在其中一個(gè)實(shí)施例中，還包括控制電路；所述控制電路用于獲取接入負(fù)載的重要級(jí)別，并根據(jù)各負(fù)載的重要級(jí)別對(duì)供電進(jìn)行分配。
[0013]一種不間斷電源系統(tǒng)的控制方法，包括步驟:監(jiān)測(cè)市電是否正常；若市電正常則控制可控開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，由市電向負(fù)載供電并控制變流器根據(jù)負(fù)載電流中的無(wú)功和諧波分量輸出無(wú)功和諧波補(bǔ)償電流以進(jìn)行無(wú)功和諧波補(bǔ)償；若市電異常則控制所述可控開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，并控制所述變流器輸出電流以供負(fù)載正常工作。
[0014]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述監(jiān)測(cè)市電是否正常的步驟中，若市電正常，則還包括步驟:實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)蓄電池的電壓或者剩余容量；判斷所述蓄電池的電壓值或者剩余容量值是否低于預(yù)設(shè)值；若是則控制變流器由逆變狀態(tài)轉(zhuǎn)為整流狀態(tài)對(duì)蓄電池充電。
[0015]上述不間斷電源系統(tǒng)及其控制方法，可以在市電正常時(shí)由市電供電并通過(guò)變流器根據(jù)負(fù)載電流中的無(wú)功和諧波分量輸出無(wú)功和諧波補(bǔ)償電流以進(jìn)行無(wú)功和諧波補(bǔ)償，從而對(duì)PCC點(diǎn)電能質(zhì)量進(jìn)行改善，進(jìn)而具有較高的能效指數(shù)。并且在市電異常時(shí)，可控開(kāi)關(guān)斷開(kāi)從而通過(guò)蓄電池對(duì)變流器直流側(cè)供電，，確保負(fù)載在市電異常時(shí)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(mǎn)足負(fù)載持續(xù)工作的供電需求。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為一實(shí)施例中的不間斷電源系統(tǒng)的電路框圖；
[0017]圖2為圖1中的變流器中的無(wú)功和諧波電流提取電路的原理框圖；
[0018]圖3為圖1中的不間斷電源系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)對(duì)PCC點(diǎn)電能質(zhì)量改善的示意圖；
[0019]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(shí)的效果示意圖；
[0020]圖5為一實(shí)施例中的不間斷電源系統(tǒng)的控制方法的流程圖；
[0021]圖6為另一實(shí)施例中的不間斷電源系統(tǒng)的控制方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0023]圖1為一實(shí)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(cè)電路120、可控開(kāi)關(guān)130以及變流器140。
[0024]蓄電池110用于存儲(chǔ)電能，從而可以向外輸出電能以供給負(fù)載進(jìn)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(lèi)型來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0025]監(jiān)測(cè)電路120用于對(duì)市電進(jìn)行監(jiān)測(cè)，從而根據(jù)監(jiān)測(cè)情況判斷市電是否正常。具體地，監(jiān)測(cè)電路120通過(guò)對(duì)市電的三相電壓進(jìn)行監(jiān)測(cè)來(lái)判斷市電是否正常。在本實(shí)施例中，市電正常是指市電的電壓處于穩(wěn)定狀態(tài)，不會(huì)發(fā)生急劇變化(短時(shí)間內(nèi)電壓有較大的提升或者下降)且能夠正常輸出給負(fù)載進(jìn)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(fù)載供電)狀態(tài)。監(jiān)測(cè)電路120在監(jiān)測(cè)到市電正常時(shí)輸出第一監(jiān)測(cè)信號(hào)，并在市電異常時(shí)輸出第二監(jiān)測(cè)信號(hào)。
[0026]可控開(kāi)關(guān)130連接于市電和負(fù)載之間，用于控制市電和負(fù)載之間的連接。具體地，可控開(kāi)關(guān)130包括輸入端、輸出端和控制端。可控開(kāi)關(guān)130的輸入端與市電連接。可控開(kāi)關(guān)130的輸出端通過(guò)公共連接點(diǎn)(PCC)與負(fù)載連接。可控開(kāi)關(guān)130的控制端則與監(jiān)測(cè)電路120連接?？煽亻_(kāi)關(guān)130用于接收監(jiān)測(cè)電路120輸出的第一監(jiān)測(cè)信號(hào)和第二監(jiān)測(cè)信號(hào)，并根據(jù)接收到的監(jiān)測(cè)信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的操作?？煽亻_(kāi)關(guān)130在接收到第一監(jiān)測(cè)信號(hào)時(shí)導(dǎo)通，從而使得市電與負(fù)載連接，由市電向負(fù)載供電。此時(shí)不間斷電源系統(tǒng)進(jìn)入并網(wǎng)