一种双t型三电平在线式ups电源的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及UPS电源，具体涉及一种双T型三电平在线式UPS电源。
【背景技术】
[0002]目前三相在线式的大功率UPS电源中，常用的主电路结构分为两种主要电路结构方式:不控整流器(二极管整流)与两电平三相逆变器组合、可控整流(可控硅整流)与三相桥式两电平逆变器组合。由于二极管与可控硅的非线性特性，导致UPS输入电流谐波大，输入功率因数低，严重影响到电网质量；常用的两电平桥式逆变器，直接控制IGBT管对直流总线进行正弦脉宽调制(SPWM)，逆变输出正弦波电压，因只产生两电平(正负电压)，所以逆变输出电压总谐波(THD)失真度大，导致对输出滤波器要求较高，而且直流总线电压直接加到IGBT的单管上，需选用耐压较高的IGBT，成本高。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型所要解决的技术问题，就是提供过一种双T型三电平在线式UPS电源，能提高输入功率因素，降低输出电压总谐波失真度。
[0004]为解决上述技术问题，本实用新型采取的技术方案如下:
[0005]一种双T型三电平在线式UPS电源，包括三相输入端、输入滤波电路、输出滤波电路、输入静态开关、由IGBT管组成的三相T型三电平整流器、由IGBT管组成的三相T型三电平逆变器、直流总线、两电池组和用于控制电池组的控制静态开关，三相输入端的各相各自依次连接输入滤波电路、输入静态开关后接入三相T型三电平整流器，三相T型三电平整流器与三相T型三电平逆变器通过直流总线并联，每相三相T型三电平整流器的输入端和每相三相T型三电平逆变器输出端都在各自的三电平中点上；其中一电池组通过一控制静态开关并联在直流总线正极与三相输入的零线之间，另一个电池组通过另一控制静态开关并联在直流总线负极与三相输入的零线之间；三相T型三电平逆变器经输出滤波电路输出。
[0006]优选地，所述输入滤波电路包括第一电感、第二电感和第一电容，第一电感和第二电感串接在三相输入端的其中一相和输入静态开关之间，第一电容的一端连接于第一电感和第二电感的连接点，第一电容的另一端与三相输入端的零线相连。
[0007]优选地，所述第二电感和输入静态开关之间串接有第一霍尔电流传感器。
[0008]优选地，所述输出滤波电路包括第三电感、第四电感和第二电容，第三电感和第四电感串接于三相T型三电平逆变器的输出端，第二电容的一端连接于第三电感和第四电感的连接点，第二电容的另一端与三相输入端的零线相连。
[0009]优选地，其中一控制静态开关和直流总线的正极间串接有一第二霍尔电流传感器，另一控制静态开关和直流总线的负极间串接有另一第二霍尔电流传感器。
[0010]本实用新型相比于现有技术的有益效果:
[0011]本实用新型通过直流总线正负电压分别加在三相T型三电平整流器和三相T型三电平逆变器的两只IGBT管上，则IGBT管的耐压可按直流总线电压的一半选取，采用此主电路进行整流，可使输入输入功率因数提高到接近1，大大的减少了对电网质量的污染，输出电压总谐波失真度(THD)可以控制到5%以下。
【附图说明】
[0012]图1为本实用新型双T型三电平在线式UPS电源的连接示意图。
【具体实施方式】
[0013]如图1所示一种双T型三电平在线式UPS电源，包括三相输入端Lin_A、Lin_B、Lin_C、输入滤波电路、输出滤波电路、输入静态开关Tl、T2、T3、由IGBT管组成的三相T型三电平整流器、由IGBT管组成的三相T型三电平逆变器、直流总线BUS+、BUS-、两电池组ΒΤ1、BT2和用于控制电池组BT1、BT2的控制静态开关T4、T5，三相输入端Lin_A、Lin_B、Lin_C的各相各自依次连接输入滤波电路、输入静态开关Tl、T2、T3后接入三相T型三电平整流器，三相T型三电平整流器与三相T型三电平逆变器通过直流总线BUS+、BUS-并联，每相三相T型三电平整流器的输入端和每相三相T型三电平逆变器输出端都在各自的三电平中点上；其中一电池组BTl通过一控制静态开关T4并联在直流总线正极BUS+与三相输入的零线N之间，另一个电池组BT2通过另一控制静态开关T5并联在直流总线负极BUS-与三相输入的零线N之间；三相T型三电平逆变器经输出滤波电路输出。
[0014]作为优选的实施方式，输入滤波电路包括第一电感Lgl、Lg2、Lg3、第二电感L1、L2、L3和第一电容Cl、C2、C3，第一电感和第二电感串接在三相输入端的其中一相和输入静态开关Tl、T2、T3之间，第一电容的一端连接于第一电感和第二电感的连接点，第一电容的另一端与三相输入端的零线N相连。
[0015]作为优选的实施方式，第二电感L1、L2、L3和输入静态开关Tl、Τ2、Τ3之间串接有第一霍尔电流传感器Hl、Η2、Η3。
[0016]作为优选的实施方式，输出滤波电路包括第三电感Lol、Lo2、Lo3、第四电感LoA、LoB、LoC和第二电容Col、Co2、Co3，第三电感和第四电感串接于三相T型三电平逆变器的输出端，第二电容的一端连接于第三电感和第四电感的连接点，第二电容的另一端与三相输入端的零线N相连。
[0017]作为优选的实施方式其中一控制静态开关和直流总线的正极间串接有一第二霍尔电流传感器H4，另一控制静态开关和直流总线的负极间串接有另一第二霍尔电流传感器H5o
[0018]本实用新型采用T型三电平IGBT模块(由IGBT管组成的T型三电平电路)、各电感、和各电容组成三相四线制IGBT整流器和逆变器，采用双向可控硅组成电网输入控制电路和充放电控制电路，组成三相四线制在线式UPS电源。由于三相T型三电平整流器和三相T型三电平逆变器采用的T型IGBT模块，上管臂接直流总线正极，下管臂接直流总线负极，横管臂接电网零线共直流总线地线，每相三相T型三电平整流器的输入端和三相T型三电平逆变器输出端都在T型IGBT模块的中点上，当上管臂开通时输出正电平，下管臂开通时输出负电平，对应上下的横管臂开通时输出零电平，三相T型三电平整流器和三相T型三电平逆变器都工作在三电平的模式。因直流总线正负电压分别加在两只IGBT管上，则IGBT管的耐压可按直流总线电压的一半选取。采用本实用新型进行整流，可使输入输入功率因数提高到接近1，大大的减少了对电网质量的污染，输出电压总谐波失真度(THD)可以控制到5%以下。其中，控制静态开关和三电平IGBT模块通过相应的驱电路进行连接。
[0019]如图1中，三相输入端Lin_A、Lin_B、Lin_C分别经对应的输入滤波电路LCL滤波后，经输入静态开关T1、T2、T3加到三相T型三电平整流器各相中点上。DSP控制算法产生SPWM驱动每相T型IGBT模块内部的四只管工作，使其工作在正电平，负电平和零电平三电平的状态下。DSP通过对SPWM占空比控制，直流总线上的电压升到±440V，通过算法控制对输入进行数字锁相；采用第一电流霍尔传感器Hl、H2、H3分别对三相输入电流信号的采集计算，把输入电流总谐波失真度(THDI)控制在5%以下，功率因数控制为0.99以上。
[0020]如图1中，直流总线一路经控制静态开关T4、T5对电池组充电，采用第二电流霍尔传感器H4、H5分别对电池组的正、负极进行电流采集，通过DSP算法控制直流总线BUS+、BUS-给定电压，来达到对电池组恒流充电；另一路作为三相T型三电平逆变器的直流输入，各相T型三电平IGBT模块的中点为三相T型三电平逆变器输出，与三相T型三电平整流器一样，DSP根据输出电压信号的采样参数，输出SPWM驱动波，控制每相T型三电平IGBT模块的四只IGBT工作在三电平模状态下，通过算法调节占空比把输出电压波形控制在总谐波失真度(THD)值小于3%。
[0021]本实用新型的UPS电源结构简洁，实用性高，输入、输出电能质量高，成本较低。
[0022]上述实施例仅为本实用新型的较佳实施例，并非用来限定本实用新型的实施范围；即凡依本【实用新型内容】所作的变化与变型，都为本实用新型权利要求所要求保护的范围所涵盖。
【主权项】
1.一种双T型三电平在线式UPS电源，其特征在于:包括三相输入端、输入滤波电路、输出滤波电路、输入静态开关、由IGBT管组成的三相T型三电平整流器、由IGBT管组成的三相T型三电平逆变器、直流总线、两电池组和用于控制电池组的控制静态开关，三相输入端的各相各自依次连接输入滤波电路、输入静态开关后接入三相T型三电平整流器，三相T型三电平整流器与三相T型三电平逆变器通过直流总线并联，每相三相T型三电平整流器的输入端和每相三相T型三电平逆变器输出端都在各自的三电平中点上；其中一电池组通过一控制静态开关并联在直流总线正极与三相输入的零线之间，另一个电池组通过另一控制静态开关并联在直流总线负极与三相输入的零线之间；三相T型三电平逆变器经输出滤波电路输出。
2.根据权利要求1所述的双T型三电平在线式UPS电源，其特征在于:所述输入滤波电路包括第一电感、第二电感和第一电容，第一电感和第二电感串接在三相输入端的其中一相和输入静态开关之间，第一电容的一端连接于第一电感和第二电感的连接点，第一电容的另一端与三相输入端的零线相连。
3.根据权利要求2所述的双T型三电平在线式UPS电源，其特征在于:所述第二电感和输入静态开关之间串接有第一霍尔电流传感器。
4.根据权利要求1所述的双T型三电平在线式UPS电源，其特征在于:所述输出滤波电路包括第三电感、第四电感和第二电容，第三电感和第四电感串接于三相T型三电平逆变器的输出端，第二电容的一端连接于第三电感和第四电感的连接点，第二电容的另一端与三相输入端的零线相连。
5.根据权利要求1?4任一项所述的双T型三电平在线式UPS电源，其特征在于:其中一控制静态开关和直流总线的正极间串接有一第二霍尔电流传感器，另一控制静态开关和直流总线的负极间串接有另一第二霍尔电流传感器。
【专利摘要】本实用新型公开了一种双T型三电平在线式UPS电源，包括三相输入端、输入滤波电路、输出滤波电路、输入静态开关、三相T型三电平整流器、三相T型三电平逆变器、直流总线、两电池组和用于控制电池组的控制静态开关，三相输入端的各相各自依次连接输入滤波电路、输入静态开关后接入三相T型三电平整流器，三相T型三电平整流器与三相T型三电平逆变器通过直流总线并联；其中一电池组通过一控制静态开关并联在直流总线正极与三相输入的零线之间，另一个电池组通过另一控制静态开关并联在直流总线负极与三相输入的零线之间；三相T型三电平逆变器经输出滤波电路输出。本实用新型能提高输入功率因素，降低输出电压总谐波失真度。
【IPC分类】H02M1-12, H02M1-42, H02J7-10, H02J7-00
【公开号】CN204578144
【申请号】CN201520208845
【发明人】潘成, 罗蜂, 潘世高
【申请人】佛山市柏克新能科技股份有限公司
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2015年4月7日