本发明专利技术公开了一种无主从自均流并网并联不间断电源系统及其供电方法，属于电力电子技术领域；主要由两个或多个并联的相同不间断电源系统单元组成，每个不间断电源系统单元包括：四个单相全桥变换器(H1～H4)、三个工频电感(LS、L1、L2)、一个高频电感(L)、一个直流滤波电容(C1)、一个交流滤波电容(C2)、一个隔离变压器(T)、两个双向晶闸管(K1、K2)、一个空气开关(B)及一个蓄电池组(VB)；每个不间断系统单元的输入侧通过空气开关(B)与电网相连，各个不间断电源系统单元通过第二、第三工频电感(L1、L2)和交流滤波电容(C2)后进行并联，再通过两个双向晶闸管(K1、K2)与电网相连。本发明专利技术可以使不间断电源和电网进行能量的双向流动，并且相对电网是一个绿色负载，同时提高并联系统的效率和动态响应速度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电力电子
，涉及到不间断电源系统，特别涉及一种无主从自 均流并网并联不间断电源系统。
技术介绍
随着信息技术的发展，用户对电源系统的供电质量、供电效率、供电可靠性等方面 提出了更高的要求，不间断电源系统以其优越的性能成为解决上述问题的一个重要途径。根据结构和工作方式不同可以将不间断电源系统分为后备式、在线交互动式以及 双变换式三种，目前最主流最先进的是双变换式不间断电源系统，其基本结构图如图1所 示，该系统主要由整流器、充电器、放电器以及逆变器等组成。当市电正常时，市电一方面通 过整流器、逆变器给负载供电，另一方面通过充电器给蓄电池组充电；当市电中断或者异常 时，蓄电池组通过放电器、逆变器给负载供电；当不间断电源系统出现故障时，转换开关切 到旁路状态，由市电直接给负载供电。传统不间断电源系统的整流器多采用二极管不控整流或者晶闸管相控整流，但是 这种方式下，功率因数一般只有0. 6-0. 7左右，谐波污染也很严重。现在用得比较多的是功 率因数校正整流电路，这种电路结构简单，成本较低，并且具有较高的功率因数和较低的谐 波含量，但是通常这种电路的电流谐波含量THD会达到10%左右。目前，上述的不间断电源系统主要是通过分开的充电器和放电器组成的电池管理 环节来分别完成蓄电池组的充电和放电过程。就单个电路本身而言管理起来简单，但是对 于整个系统而言，增加了系统的模块数量和控制难度。同时，该模式下，电池管理环节与电 网是不隔离的，这将导致电网出现问题时，干扰到电池的通路，不利于蓄电池组的安全可靠 运行。从功能上看，市场上的不间断电源系统也都是从电网吸收电能来给负载和蓄电池组 供电，无法实现蓄电池组到电网的馈电，这不利于蓄电池组的使用，也会导致资源浪费。采用多个不间断电源系统单元并联，是提高不间断电源系统容量的一种常用方 法，但是目前普遍是对最终输出侧的电压进行控制，这样会使得各个不间断电源系统单元 的控制器对电压控制形成竞争，并且当控制存在较小误差时也会导致很大的环流。另外从 控制方法上看，目前不间断电源系统的并联控制中往往是采用对平均有功和无功功率的检 测来控制电压相位和幅值的变化。而由于传统有功功率和无功功率都是以平均值为基础的 功率定义，计算功率至少需要一个工频周期，这严重制约了系统的响应速度。
技术实现思路
本专利技术的目的是为解决上述的技术问题，提出一种无主从自均流并网并联不间断 电源系统及其供电方法，使不间断电源系统可以和电网进行能量的双向流动，并且相对电 网是一个绿色负载，同时提高并联系统的效率和动态响应速度。本专利技术采取的技术方案如下一种无主从自均流并网并联不间断电源系统，其特征在于，主要由两个或多个并联的相同不间断电源系统单元组成，每个不间断电源系统单元包括四个单相全桥变换器 H1 H4,三个工频电感Ls、Lp L2, —个高频电感L，一个直流滤波电容C1, 一个交流滤波电容 C2，一个隔离变压器T，两个双向晶闸管KpK2,—个空气开关B及一个蓄电池组Vb ；每个不间 断系统单元的输入侧通过空气开关B与电网相连，第一工频电感Ls串联在空气开关B和第 一全桥变换器H1之间，直流滤波电容C1并联在第一全桥变换器H1和第二全桥变换器H2之 间，第二、第三工频电感LpL2和交流滤波电容C2组成T型滤波器连接在第二全桥变换器H2 的输出侧，第三全桥变换器H3通过直流母线DC_BUS与第一和第二全桥变换器H” H2相连， 第三和第四全桥变换器H3、H4通过隔离变压器T相连，蓄电池组Vb连接在第二全桥变换器 H2的输出侧；直流母线DC_BUS与蓄电池组Vb之间通过第三全桥变换器H3、高频电感L、隔离 变压器T及第四全桥变换器H4进行电能变换；各个不间断电源系统单元通过第二、第三工 频电感LpL2和交流滤波电容C2后进行并联，再通过两个双向晶闸管KpK2与电网相连。所述的无主从自均流并网并联不间断电源系统的供电方法不仅能从电网或蓄电 池组Vb吸收电能给负载供电，还能将蓄电池组Vb中多余的电能回馈给电网，该供电方法包 括以下步骤1)不间断电源系统获取用户发出的用电模式指令信号；2)根据所述指令信号判断此刻不间断电源系统运行在供电模式还是馈电模式；3)若是供电模式，则不间断电源系统从电网或蓄电池组Vb吸收电能给负载供电；4)若是馈电模式，则蓄电池组Vb将多余的电能回馈给电网。所述的无主从自均流并网并联不间断电源系统的供电方法不仅能采用一个不间 断电源系统单元给负载供电，还可以采用两个或多个不间断电源系统单元并联给负载供 电，上述方法还可包括以下步骤5)不间断电源系统获取负载电路的电压、电流反馈信号；6)根据所述反馈信号计算出负载功率，判断负荷是否过载；7)如果过载，则增加投入的不间断电源系统单元数量，直至满足负载要求。采用上述技术方案，本专利技术的有益效果在于1)将传统不间断电源系统中的整流器改进为一个全桥的PWM整流器，减小了输入 电流畸变，克服了功率因数校正电路谐波含量过高的缺点，同时保证PWM整流器既能从电 网吸收电能给蓄电池充电和对负载供电，又可以将蓄电池中的能量回馈给电网，实现了电 网和不间断电源系统间能量的双向流动，使不间断电源系统真正成为一个绿色负载，具有 重要的工程意义。2)将充电器和放电器用一个隔离双向DC/DC电路代替，简化了电路结构，实现了 蓄电池组和电网的完全隔离，使蓄电池组具有很高的安全性和可靠性，并且能够在充电状 态和放电状态之间无延时切换，确保负载不断电，与PWM整流电路相配合，完成了蓄电池组 并网馈电的功能，为不间断电源系统应用于分布式发电系统提供了有力保证。3)将单个不间断电源系统单元的输出滤波器设计为一个T型滤波器，避免了各个 不间断电源系统单元的电压控制器之间的竞争，保证了负载电压的稳定性，减小了各单元 间的环流电流，提高了系统效率；同时应用瞬时无功理论计算并联单元输出的功率，克服了 传统平均功率理论基于工频周期计算功率的局限性，提高了系统动态响应速度，使不间断 电源系统能够可靠运行。附图说明图1是传统双变换式不间断电源系统结构图。图2是本专利技术的无主从自均流并网并联不间断电源系统的拓扑结构图。图3是本专利技术的不间断电源系统单元在市电正常时的供电模式下工作波形。图4是本专利技术的不间断电源系统单元在市电异常时的供电模式下工作波形。图5是本专利技术的不间断电源系统单元在市电正常时的馈电模式下工作波形。图6是本专利技术的两个不间断电源系统单元在市电异常时的并联运行过程中的工 作波形。具体实施例方式下面结合本专利技术的技术方案和附图详细叙述本专利技术的具体实施例。本专利技术的无主从自均流并网并联不间断电源系统的拓扑结构如图2所示。该不间 断电源系统主要由两个或多个并联的相同不间断电源系统单元组成，每个不间断电源系统 单元包括四个单相全桥变换器H1 H4,三个工频电感Ls、Li、L2，一个高频电感L，一个直流 滤波电容(^，一个交流滤波电容C2，一个隔离变压器T，两个双向晶闸管Ki、K2，一个空气开关 B及一个蓄电池组Vb ；每个不间断系统单元的输入侧通过空气开关B与电网相连，第一工频 电感Ls串联在空气开关B和第一全桥变换器H1之间，直流滤波电容C1并联在第一全桥变 换器H1和第二全桥变换器H本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种无主从自均流并网并联不间断电源系统，其特征在于，该系统主要由两个或多个并联的相同不间断电源系统单元组成，每个不间断电源系统单元包括：四个单相全桥变换器（Ｈ１～Ｈ４）、三个工频电感（ＬＳ、Ｌ１、Ｌ２）、一个高频电感（Ｌ）、一个直流滤波电容（Ｃ１）、一个交流滤波电容（Ｃ２）、一个隔离变压器（Ｔ）、两个双向晶闸管（Ｋ１、Ｋ２）、一个空气开关（Ｂ）及一个蓄电池组（ＶＢ）；每个不间断系统单元的输入侧通过空气开关（Ｂ）与电网相连，第一工频电感（ＬＳ）串联在空气开关（Ｂ）和第一全桥变换器（Ｈ１）之间，直流滤波电容（Ｃ１）并联在第一全桥变换器（Ｈ１）和第二全桥变换器（Ｈ２）之间，第二、第三工频电感（Ｌ１、Ｌ２）和交流滤波电容（Ｃ２）组成Ｔ型滤波器连接在第二全桥变换器（Ｈ２）的输出侧，第三全桥变换器（Ｈ３）通过直流母线（ＤＣ＿ＢＵＳ）与第一和第二全桥变换器（Ｈ１、Ｈ２）相连，第三和第四全桥变换器（Ｈ３、Ｈ４）通过隔离变压器（Ｔ）相连，蓄电池组（ＶＢ）连接在第二全桥变换器（Ｈ２）的输出侧；直流母线（ＤＣ＿ＢＵＳ）与蓄电池组（ＶＢ）之间通过第三全桥变换器（Ｈ３）、高频电感（Ｌ）、隔离变压器（Ｔ）及第四全桥变换器（Ｈ４）进行电能变换；各个不间断电源系统单元通过第二、第三工频电感（Ｌ１、Ｌ２）和交流滤波电容（Ｃ２）后进行并联，再通过两个双向晶闸管（Ｋ１、Ｋ２）与电网相连。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：于庆广，赵彪，王昊，
申请(专利权)人：清华大学，北京华广元光电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：11
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