一種雙t型三電平在線式ups電源的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及UPS電源，具體涉及一種雙T型三電平在線式UPS電源。
【背景技術(shù)】
[0002]目前三相在線式的大功率UPS電源中，常用的主電路結(jié)構(gòu)分為兩種主要電路結(jié)構(gòu)方式:不控整流器(二極管整流)與兩電平三相逆變器組合、可控整流(可控硅整流)與三相橋式兩電平逆變器組合。由于二極管與可控硅的非線性特性，導(dǎo)致UPS輸入電流諧波大，輸入功率因數(shù)低，嚴(yán)重影響到電網(wǎng)質(zhì)量；常用的兩電平橋式逆變器，直接控制IGBT管對(duì)直流總線進(jìn)行正弦脈寬調(diào)制(SPWM)，逆變輸出正弦波電壓，因只產(chǎn)生兩電平(正負(fù)電壓)，所以逆變輸出電壓總諧波(THD)失真度大，導(dǎo)致對(duì)輸出濾波器要求較高，而且直流總線電壓直接加到IGBT的單管上，需選用耐壓較高的IGBT，成本高。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題，就是提供過(guò)一種雙T型三電平在線式UPS電源，能提高輸入功率因素，降低輸出電壓總諧波失真度。
[0004]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案如下:
[0005]一種雙T型三電平在線式UPS電源，包括三相輸入端、輸入濾波電路、輸出濾波電路、輸入靜態(tài)開(kāi)關(guān)、由IGBT管組成的三相T型三電平整流器、由IGBT管組成的三相T型三電平逆變器、直流總線、兩電池組和用于控制電池組的控制靜態(tài)開(kāi)關(guān)，三相輸入端的各相各自依次連接輸入濾波電路、輸入靜態(tài)開(kāi)關(guān)后接入三相T型三電平整流器，三相T型三電平整流器與三相T型三電平逆變器通過(guò)直流總線并聯(lián)，每相三相T型三電平整流器的輸入端和每相三相T型三電平逆變器輸出端都在各自的三電平中點(diǎn)上；其中一電池組通過(guò)一控制靜態(tài)開(kāi)關(guān)并聯(lián)在直流總線正極與三相輸入的零線之間，另一個(gè)電池組通過(guò)另一控制靜態(tài)開(kāi)關(guān)并聯(lián)在直流總線負(fù)極與三相輸入的零線之間；三相T型三電平逆變器經(jīng)輸出濾波電路輸出。
[0006]優(yōu)選地，所述輸入濾波電路包括第一電感、第二電感和第一電容，第一電感和第二電感串接在三相輸入端的其中一相和輸入靜態(tài)開(kāi)關(guān)之間，第一電容的一端連接于第一電感和第二電感的連接點(diǎn)，第一電容的另一端與三相輸入端的零線相連。
[0007]優(yōu)選地，所述第二電感和輸入靜態(tài)開(kāi)關(guān)之間串接有第一霍爾電流傳感器。
[0008]優(yōu)選地，所述輸出濾波電路包括第三電感、第四電感和第二電容，第三電感和第四電感串接于三相T型三電平逆變器的輸出端，第二電容的一端連接于第三電感和第四電感的連接點(diǎn)，第二電容的另一端與三相輸入端的零線相連。
[0009]優(yōu)選地，其中一控制靜態(tài)開(kāi)關(guān)和直流總線的正極間串接有一第二霍爾電流傳感器，另一控制靜態(tài)開(kāi)關(guān)和直流總線的負(fù)極間串接有另一第二霍爾電流傳感器。
[0010]本實(shí)用新型相比于現(xiàn)有技術(shù)的有益效果:
[0011]本實(shí)用新型通過(guò)直流總線正負(fù)電壓分別加在三相T型三電平整流器和三相T型三電平逆變器的兩只IGBT管上，則IGBT管的耐壓可按直流總線電壓的一半選取，采用此主電路進(jìn)行整流，可使輸入輸入功率因數(shù)提高到接近1，大大的減少了對(duì)電網(wǎng)質(zhì)量的污染，輸出電壓總諧波失真度(THD)可以控制到5%以下。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為本實(shí)用新型雙T型三電平在線式UPS電源的連接示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]如圖1所示一種雙T型三電平在線式UPS電源，包括三相輸入端Lin_A、Lin_B、Lin_C、輸入濾波電路、輸出濾波電路、輸入靜態(tài)開(kāi)關(guān)Tl、T2、T3、由IGBT管組成的三相T型三電平整流器、由IGBT管組成的三相T型三電平逆變器、直流總線BUS+、BUS-、兩電池組ΒΤ1、BT2和用于控制電池組BT1、BT2的控制靜態(tài)開(kāi)關(guān)T4、T5，三相輸入端Lin_A、Lin_B、Lin_C的各相各自依次連接輸入濾波電路、輸入靜態(tài)開(kāi)關(guān)Tl、T2、T3后接入三相T型三電平整流器，三相T型三電平整流器與三相T型三電平逆變器通過(guò)直流總線BUS+、BUS-并聯(lián)，每相三相T型三電平整流器的輸入端和每相三相T型三電平逆變器輸出端都在各自的三電平中點(diǎn)上；其中一電池組BTl通過(guò)一控制靜態(tài)開(kāi)關(guān)T4并聯(lián)在直流總線正極BUS+與三相輸入的零線N之間，另一個(gè)電池組BT2通過(guò)另一控制靜態(tài)開(kāi)關(guān)T5并聯(lián)在直流總線負(fù)極BUS-與三相輸入的零線N之間；三相T型三電平逆變器經(jīng)輸出濾波電路輸出。
[0014]作為優(yōu)選的實(shí)施方式，輸入濾波電路包括第一電感Lgl、Lg2、Lg3、第二電感L1、L2、L3和第一電容Cl、C2、C3，第一電感和第二電感串接在三相輸入端的其中一相和輸入靜態(tài)開(kāi)關(guān)Tl、T2、T3之間，第一電容的一端連接于第一電感和第二電感的連接點(diǎn)，第一電容的另一端與三相輸入端的零線N相連。
[0015]作為優(yōu)選的實(shí)施方式，第二電感L1、L2、L3和輸入靜態(tài)開(kāi)關(guān)Tl、Τ2、Τ3之間串接有第一霍爾電流傳感器Hl、Η2、Η3。
[0016]作為優(yōu)選的實(shí)施方式，輸出濾波電路包括第三電感Lol、Lo2、Lo3、第四電感LoA、LoB、LoC和第二電容Col、Co2、Co3，第三電感和第四電感串接于三相T型三電平逆變器的輸出端，第二電容的一端連接于第三電感和第四電感的連接點(diǎn)，第二電容的另一端與三相輸入端的零線N相連。
[0017]作為優(yōu)選的實(shí)施方式其中一控制靜態(tài)開(kāi)關(guān)和直流總線的正極間串接有一第二霍爾電流傳感器H4，另一控制靜態(tài)開(kāi)關(guān)和直流總線的負(fù)極間串接有另一第二霍爾電流傳感器H5o
[0018]本實(shí)用新型采用T型三電平IGBT模塊(由IGBT管組成的T型三電平電路)、各電感、和各電容組成三相四線制IGBT整流器和逆變器，采用雙向可控硅組成電網(wǎng)輸入控制電路和充放電控制電路，組成三相四線制在線式UPS電源。由于三相T型三電平整流器和三相T型三電平逆變器采用的T型IGBT模塊，上管臂接直流總線正極，下管臂接直流總線負(fù)極，橫管臂接電網(wǎng)零線共直流總線地線，每相三相T型三電平整流器的輸入端和三相T型三電平逆變器輸出端都在T型IGBT模塊的中點(diǎn)上，當(dāng)上管臂開(kāi)通時(shí)輸出正電平，下管臂開(kāi)通時(shí)輸出負(fù)電平，對(duì)應(yīng)上下的橫管臂開(kāi)通時(shí)輸出零電平，三相T型三電平整流器和三相T型三電平逆變器都工作在三電平的模式。因直流總線正負(fù)電壓分別加在兩只IGBT管上，則IGBT管的耐壓可按直流總線電壓的一半選取。采用本實(shí)用新型進(jìn)行整流，可使輸入輸入功率因數(shù)提高到接近1，大大的減少了對(duì)電網(wǎng)質(zhì)量的污染，輸出電壓總諧波失真度(THD)可以控制到5%以下。其中，控制靜態(tài)開(kāi)關(guān)和三電平IGBT模塊通過(guò)相應(yīng)的驅(qū)電路進(jìn)行連接。
[0019]如圖1中，三相輸入端Lin_A、Lin_B、Lin_C分別經(jīng)對(duì)應(yīng)的輸入濾波電路LCL濾波后，經(jīng)輸入靜態(tài)開(kāi)關(guān)T1、T2、T3加到三相T型三電平整流器各相中點(diǎn)上。DSP控制算法產(chǎn)生SPWM驅(qū)動(dòng)每相T型IGBT模塊內(nèi)部的四只管工作，使其工作在正電平，負(fù)電平和零電平三電平的狀態(tài)下。DSP通過(guò)對(duì)SPWM占空比控制，直流總線上的電壓升到±440V，通過(guò)算法控制對(duì)輸入進(jìn)行數(shù)字鎖相；采用第一電流霍爾傳感器Hl、H2、H3分別對(duì)三相輸入電流信號(hào)的采集計(jì)算，把輸入電流總諧波失真度(THDI)控制在5%以下，功率因數(shù)控制為0.99以上。
[0020]如圖1中，直流總線一路經(jīng)控制靜態(tài)開(kāi)關(guān)T4、T5對(duì)電池組充電，采用第二電流霍爾傳感器H4、H5分別對(duì)電池組的正、負(fù)極進(jìn)行電流采集，通過(guò)DSP算法控制直流總線BUS+、BUS-給定電壓，來(lái)達(dá)到對(duì)電池組恒流充電；另一路作為三相T型三電平逆變器的直流輸入，各相T型三電平IGBT模塊的中點(diǎn)為三相T型三電平逆變器輸出，與三相T型三電平整流器一樣，DSP根據(jù)輸出電壓信號(hào)的采樣參數(shù)，輸出SPWM驅(qū)動(dòng)波，控制每相T型三電平IGBT模塊的四只IGBT工作在三電平模狀態(tài)下，通過(guò)算法調(diào)節(jié)占空比把輸出電壓波形控制在總諧波失真度(THD)值小于3%。
[0021]本實(shí)用新型的UPS電源結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，實(shí)用性高，輸入、輸出電能質(zhì)量高，成本較低。
[0022]上述實(shí)施例僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并非用來(lái)限定本實(shí)用新型的實(shí)施范圍；即凡依本【實(shí)用新型內(nèi)容】所作的變化與變型，都為本實(shí)用新型權(quán)利要求所要求保護(hù)的范圍所涵蓋。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種雙T型三電平在線式UPS電源，其特征在于:包括三相輸入端、輸入濾波電路、輸出濾波電路、輸入靜態(tài)開(kāi)關(guān)、由IGBT管組成的三相T型三電平整流器、由IGBT管組成的三相T型三電平逆變器、直流總線、兩電池組和用于控制電池組的控制靜態(tài)開(kāi)關(guān)，三相輸入端的各相各自依次連接輸入濾波電路、輸入靜態(tài)開(kāi)關(guān)后接入三相T型三電平整流器，三相T型三電平整流器與三相T型三電平逆變器通過(guò)直流總線并聯(lián)，每相三相T型三電平整流器的輸入端和每相三相T型三電平逆變器輸出端都在各自的三電平中點(diǎn)上；其中一電池組通過(guò)一控制靜態(tài)開(kāi)關(guān)并聯(lián)在直流總線正極與三相輸入的零線之間，另一個(gè)電池組通過(guò)另一控制靜態(tài)開(kāi)關(guān)并聯(lián)在直流總線負(fù)極與三相輸入的零線之間；三相T型三電平逆變器經(jīng)輸出濾波電路輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙T型三電平在線式UPS電源，其特征在于:所述輸入濾波電路包括第一電感、第二電感和第一電容，第一電感和第二電感串接在三相輸入端的其中一相和輸入靜態(tài)開(kāi)關(guān)之間，第一電容的一端連接于第一電感和第二電感的連接點(diǎn)，第一電容的另一端與三相輸入端的零線相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙T型三電平在線式UPS電源，其特征在于:所述第二電感和輸入靜態(tài)開(kāi)關(guān)之間串接有第一霍爾電流傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙T型三電平在線式UPS電源，其特征在于:所述輸出濾波電路包括第三電感、第四電感和第二電容，第三電感和第四電感串接于三相T型三電平逆變器的輸出端，第二電容的一端連接于第三電感和第四電感的連接點(diǎn)，第二電容的另一端與三相輸入端的零線相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求1?4任一項(xiàng)所述的雙T型三電平在線式UPS電源，其特征在于:其中一控制靜態(tài)開(kāi)關(guān)和直流總線的正極間串接有一第二霍爾電流傳感器，另一控制靜態(tài)開(kāi)關(guān)和直流總線的負(fù)極間串接有另一第二霍爾電流傳感器。
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種雙T型三電平在線式UPS電源，包括三相輸入端、輸入濾波電路、輸出濾波電路、輸入靜態(tài)開(kāi)關(guān)、三相T型三電平整流器、三相T型三電平逆變器、直流總線、兩電池組和用于控制電池組的控制靜態(tài)開(kāi)關(guān)，三相輸入端的各相各自依次連接輸入濾波電路、輸入靜態(tài)開(kāi)關(guān)后接入三相T型三電平整流器，三相T型三電平整流器與三相T型三電平逆變器通過(guò)直流總線并聯(lián)；其中一電池組通過(guò)一控制靜態(tài)開(kāi)關(guān)并聯(lián)在直流總線正極與三相輸入的零線之間，另一個(gè)電池組通過(guò)另一控制靜態(tài)開(kāi)關(guān)并聯(lián)在直流總線負(fù)極與三相輸入的零線之間；三相T型三電平逆變器經(jīng)輸出濾波電路輸出。本實(shí)用新型能提高輸入功率因素，降低輸出電壓總諧波失真度。
【IPC分類(lèi)】H02M1-12, H02M1-42, H02J7-10, H02J7-00
【公開(kāi)號(hào)】CN204578144
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520208845
【發(fā)明人】潘成, 羅蜂, 潘世高
【申請(qǐng)人】佛山市柏克新能科技股份有限公司
【公開(kāi)日】2015年8月19日
【申請(qǐng)日】2015年4月7日