功率的平衡，那么有AP的功率反向流过并联变换器（并联变换器吸收功率）、正 向流过串联变换器（串联变换器输出功率），最终串联变换器产生与市电电压同相的电压 (+△ U，从而对市电电压与系统输出电压的差值进行了补偿。
[0086] 在市电电压高于系统输出电压时，并且系统输出处于满载状态下和蓄电池处于满 充电状态下时，此时串联变换器通过工作在反向/整流模式下产生与市电电压反相的电压 (_ A U)，并联变换器通过工作在正向/逆变模式下向负载提供△ P的功率。因此有△ P的 功率反向流过串联变换器，正向流过并联变换器，以保证系统的输出功率保持不变。
[0087] 蓄电池的充电电流的控制为：市电电源通过主变换器并进行整流后供给蓄电池， 但是串联变换器控制蓄电池的充电电流。串联变换器对蓄电池的电压进行实时监测，当蓄 电池电压下降的时候，串联变换器的蓄电池电压反馈回路就通过控制输入电流基准，从而 控制增大市电电流，从市电吸收功率。在负载给定的情况下，因为负载功率是不变的，多余 的功率就可以通过并联变换器流入蓄电池，对蓄电池进行充电。
[0088] 消除市电中无功和谐波电流的方法为：将市电k中的无功与谐波电流i q和i以人 k中分离出来，采用指令电流（=?+?作为串联变换器的调制波指令信号，进行控制，得 到与指令电流大小相同方向相反的补偿电流i。，从而抵消市电电流中的无功和谐波分量， 使市电电流等于基波有功电流。即串联变流器作为正弦电流源运行，向交流电网注入电压 Au = Au1+Auh，其中Auh为谐波补偿电压，与电源谐波电压大小相等，方向相反，Au 1 = Us1-Ur，其中Usl为输入基波电压，u A额定电压值，Au i为误差值。
[0089] 串联变流器作为正弦电流源时的补偿电流i。为：
[0090] ic= k ! · ILd
[0091] 式中，Ic1为串联补偿系数，I w为负载电流的d轴分量；
[0092] 其中，
[0093] 式中，Uw为负载电压的d轴分量，U u为负载电压的q轴分量，I u为负载电流的q 轴分量，Usi为输入基波分量；
[0094] 调节负载的中谐波电压，提供无功功率以及部分有功功率方法为：将并联变流器 作为基波正弦波电压源运行，输出与输入基波分量同相的额定值正弦波电压，同时经电容 电感后输出补偿电流i d。
[0095] Id= k2 · ILd
[0096] 式中，k2为并联补偿系数，I w为负载电流的d轴分量；
[0097] 其中：
[0098] 式中，Uw为负载电压的d轴分量，U u为负载电压的q轴分量，I u为负载电流的q 轴分量，Usi为输入基波分量；
[0099] 串联变换器与并联变换器采用智能功率模块结构，该结构将高速、低损耗IGBT及 其最佳门极驱动和保护电路集于一体。
[0100] 由智能功率模块结构构成的三相逆变桥，每一只IGBT都有相应的隔离驱动电路， 所有控制信号必须隔离再进入模块，驱动电路和IGBT接线短，无需加反向偏压电源。驱动 信号由控制信号经过高速光耦隔离获得。内部具有完善的保护电路防止器件损坏。保护电 路包括：
[0101] 1)控制电压低闭锁，内部控制电路需要15V直流电源。当电压因某种原因低于电 压阀值12V时，驱动电路自动闭锁。
[0102] 2)温度保护电路，内部有一个温度传感器。当模块温度超过阀值时，驱动电路将自 动闭锁。
[0103] 3)过流保护，使用电流传感器对模块进行在线监测。如果通过模块的电流超过过 电流阀值且持续时间达到阈值以上，保护电路将闭锁门极驱动。
[0104] 4)短路保护，如果发生短路，电流超过短路电流阀值，保护将立即动作。
[0105] 通过不间断电源的功率补偿系统及控制方法的分析，从而使不间断电源在用作应 急备用电源的同时，作为功率补偿装置进行系统的有功、无功以及谐波的补偿，从而实现了 不间断电源使用的多元化发展，提高装置的有效性，降低额外的补偿装置的使用及安装成 本。
[0106] 以上所述仅为本发明的优选并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人员可以 对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修 改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和 变型在内。
【主权项】
1. 一种不间断电源的功率补偿系统，其特征在于，所述系统包括：交流电网、串联变压 器、串联变换器、并联变换器、直流母线电容、直流母线电池组、主静态开关、旁路静态开关、 负载和采样控制单元。2. 如权利要求1所述的不间断电源的功率补偿系统，其特征在于，串联变压器为三相 变压器或三个单相变压器，串联变换器与并联变换器采用智能功率模块结构，直流母线电 池组由若干个容量相同的电池串联连接组成，主静态开关、旁路静态开关分别由两个反并 联的晶闸管组成，采样控制单元包括电压、电流互感器及A/D转换接口。3. 如权利要求2所述的不间断电源的功率补偿系统，其特征在于，所述智能功率模块 结构还具有保护电路，包括控制电压低闭锁、温度保护电路、过流保护及短路保护。4. 一种应用如权利要求1-3中任一项所述的不间断电源的功率补偿系统的控制方法， 其特征在于，当市电电源工作在正常范围内时，市电通过主静态开关和补偿变压器给负载 供电，此时，串联变换器相当于电流源，通过串联到市电的补偿变压器对市电谐波电流和市 电波动电压进行补偿，补偿电压是一个与输入市电同相或反相的电压，当市电低于额定值 时，补偿一个与其同相的电压；当市电高于额定值时，补偿一个与其反相的电压，最终使输 出电压稳定在额定值，并联变换器与负载并联，调节负载的中谐波电压，提供无功功率以及 部分有功功率，并联变换器与负载并联，在市电掉电时，并联变换器能够无延时地转换到全 功率向负载供电。5. 如权利要求4所述的控制方法，其特征在于，系统的市电侧输入功率为：式中，XLf= ?Lf 队为市电输入电压； 1^为市电串联电感电流； Uabi为串联变换器输出电压的基波分量； 市电侧串联电抗值； Lf为市电侧串联电感值； ?为市电角频率； 9为市电侧电流相位滞后角； 5为串联变换器输出电压的基波分量Uabl相对市电电压相位滞后角； 当S>〇时，p>0,市电向直流侧传输电能，串联变换器完成AC/DC间电能转换，即工作在 整流状态；当S〈〇,市电从直流侧吸收电能，此时串联变换器完成DC/AC间电能转换，即工 作在逆变状态；当S=0,市电与直流侧间仅传输维持正常工作所需要的无功功率。6. 如权利要求5所述的控制方法，其特征在于，消除市电中无功和谐波电流的方法为： 将市电k中的无功与谐波电流iq和i，人U中分离出来，采用指令电流+4作为串联 变换器的调制波指令信号，进行控制，得到与指令电流大小相同方向相反的补偿电流i。，从 而抵消市电电流中的无功和谐波分量，使市电电流等于基波有功电流，即串联变流器作为 正弦电流源运行，向交流电网注入电压Au=AUl+AUh，其中八叫为谐波补偿电压，与电 源谐波电压大小相等，方向相反，Aufusl_uR，其中usl为输入基波电压，uA额定电压值， AUi为误差值； 串联变流器作为正弦电流源时的补偿电流i。为：i〇=k! ?ILd 式中，h为串联补偿系数，Iw为负载电流的d轴分量； 其中式中，为负载电压的d轴分量，Uu为负载电压的q轴分量，Iu为负载电流的q轴分 量，US1为输入基波分量； 调节负载的中谐波电压，提供无功功率以及部分有功功率方法为：将并联变流器作为 基波正弦波电压源运行，输出与输入基波分量同相的额定值正弦波电压，同时经电容电感 后输出补偿电流id; id=k2 ?ILd 式中，k2为并联补偿系数，Iw为负载电流的d轴分量； 其中式中，为负载电压的d轴分量，Uu为负载电压的q轴分量，Iu为负载电流的q轴分 量，US1为输入基波分量。
【专利摘要】通过不间断电源的功率补偿系统及控制方法的分析，从而使不间断电源在用作应急备用电源的同时，作为功率补偿装置进行系统的有功、无功以及谐波的补偿，从而实现了不间断电源使用的多元化发展，提高装置的有效性，降低额外的补偿装置的使用及安装成本。
【IPC分类】H02J3/18, H02J3/01, H02J3/12, H02J9/06, H02J7/02
【公开号】CN105119290
【申请号】CN201510432308
【发明人】马新攀
【申请人】河南行知专利服务有限公司
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2015年7月21日