一种AC/DC电源系统及控制方法技术方案

一种AC/DC电源系统及控制方法，AC/DC电源系统包括：移相变压器，其原边用于连接交流输入电源；电压调整柜，其内设置有N个维也纳三相整流器；N个维也纳三相整流器的交流输入端分别与移相变压器的N组副边连接，直流输出端并联；数据采集模块，用于采集维也纳三相整流器的输出电压、三相输入电压和三相输入电流，以及采集移相变压器的总输出功率；控制系统，分别与电压调整柜、数据采集模块连接。本发明专利技术实施例的系统的站用体积相较于传统的电源系统体积减少一半以上，有效的降低了占用体积、降低了成本、解决了低次谐波的问题。此外，本发明专利技术实施例的系统输出有冗余且可热插拔，系统整体可靠性极大地提高。本发明专利技术实施例的系统功率器件选型更容易。

【技术实现步骤摘要】
一种AC/DC电源系统及控制方法
本专利技术属于电源领域，具体涉及一种AC/DC电源系统及控制方法。
技术介绍
近年来，互联网、云计算、人工智能、区块链等技术蓬勃发展，对数据的存储、交换、计算等领域的需求也呈爆发式增长，数据成为新的生产要素，社会正快速跨入数据经济时代。数据经济时代的可持续发展离不开其大脑——数据中心的重要支撑，数据中心行业快速发展是数据时代的必然趋势。在数据中心中，其供电系统是咽喉，是基础设施中最重要的组成部分之一。随着未来数据中心的快速发展，对供电系统的可靠性、节能性、可持续性等提出更高的要求。当前数据中心常见的几种不间断供电技术包括ACUPS、HVDC和市电直供+BBU等几种方案，但是这几种方案都存在一些不足。ACUPS方案属于交流供电方式，设备结构复杂，设备可靠性偏低；HVDC方案属于直流供电方式，可靠性比交流供电方式大大提高，但是仍然存在结构复杂的缺点；市电直供+BBU方案供电效率高，但是每台服务器需要锂电池作为后备电源，故障点多、维护困难、成本高。因此，目前数据中心供电系统存在占地空间太大、成本偏高、维护管理复杂等缺陷。此外，随着新能源行业和电力电子技术的不断发展，越来越多电力电子装置设备接入电网，但是由于其具有较强的非线性特点，使用过程中给电网带来大量谐波成分。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种AC/DC电源系统，所述AC/DC电源系统解决了数据中心供电系统占地空间大、成本高且无法消除谐波的问题。本专利技术还提出了一种AC/DC电源系统控制方法。根据本专利技术第一方面实施例的AC/DC电源系统，包括：移相变压器，其具有一组原边、N组副边，其原边用于连接交流输入电源；电压调整柜，其内设置有N个维也纳三相整流器；N个所述维也纳三相整流器的交流输入端分别与所述移相变压器的N组副边连接，N个所述维也纳三相整流器的直流输出端并联,每个所述维也纳三相整流器皆用于将交流电转换为直流电；数据采集模块，用于采集所述维也纳三相整流器的输出电压、三相输入电压和三相输入电流，以及采集所述移相变压器的总输出功率；控制系统，分别与所述电压调整柜、数据采集模块连接。根据本专利技术实施例的AC/DC电源系统，至少具有如下技术效果：移相变压器具有多组副边，可以极大的减小副边绕组的短路电流，从而降低其下游开关的短路电流容量，可以选用体积更小的开关，进而使得整个AC/DC电源系统的体积得到极大的降低，且移相变压器能够抵消绝大部分低次谐波，实现了低总谐波电流含量和高功率因数，因此可以优化去除传统ACUPS或者HVDC供电方案中整流功率模块内部的功率因数校正环节，使得AC/DC电源系统整体的体积进一步降低。采用维也纳三相整流器相较于传统的整流模块可以进一步降低整流所占用体积，使AC/DC电源系统的体积进一步减小；且维也纳三相整流器结构兼有传统三电平拓扑的优点：无桥臂直通问题，无需设定开关管死区时间，开关管电压应力只有三相全桥结构开关管的一半，功率器件选型更容易。通过将所有维也纳三相整流器输出侧的直流正负极互相并联构成正负极直流母线，多个整流器之间互相有冗余且可热插拔，系统可靠性极大地提高。本专利技术实施例的AC/DC电源系统的站用体积相较于传统的电源系统体积减少一半以上，有效的降低了占用体积、降低了成本、解决了低次谐波的问题。根据本专利技术第一方面的一些实施例，所述移相变压器N组副边之间的相位差依次相等。根据本专利技术第一方面的一些实施例，上述AC/DC电源系统还包括直流配电柜，所述直流配电柜与所述维也纳三相整流器的直流输出端连接，用于将所述维也纳三相整流器转换的直流电分配到用电设备。根据本专利技术第一方面的一些实施例，所述直流配电柜包括皆与所述维也纳三相整流器的直流输出端连接的多个开关组件。根据本专利技术第一方面的一些实施例，上述AC/DC电源系统还包括与所述直流配电柜连接的蓄电池单元。根据本专利技术第二方面实施例的AC/DC电源系统控制方法，包括以下步骤：采集所述移相变压器的总输出功率以及每个维也纳三相整流器的输出电压、三相输入电压和三相输入电流；根据所述总输出功率计算出每个所述维也纳三相整流器的平均承担有功电流；根据所述维也纳三相整流器的输出电压与预设的第一判定参数范围确定闭环D轴给定值；对所述维也纳三相整流器的三相输入电压进行dq变换，获得D轴电压直流分量ed和Q轴电压直流分量eq；对所述维也纳三相整流器的三相输入电流进行dq变换，获得D轴电流直流分量id和Q轴电流直流分量iq；将D轴电流直流分量id和所述闭环D轴给定值输入至第一比例积分控制器并输出闭环D轴调节电压；将Q轴电流直流分量iq和预设的闭环Q轴给定值输入至第二比例积分控制器并输出闭环Q轴调节电压；将闭环D轴调节电压与所述D轴电压直流分量ed通过加法运算得到调制波D轴分量；将闭环Q轴调节电压与所述Q轴电压直流分量eq通过加法运算得到调制波Q轴分量；由所述调制波D轴分量和调制波Q轴分量通过dq变换逆变换得到三相正弦调制波Varef1、Vbref1、Vcref1，并依据所述三相正弦调制波Varef1、Vbref1、Vcref1控制所述维也纳三相整流器的工作。根据本专利技术实施例的AC/DC电源系统控制方法，至少具有如下技术效果：通过采集每个维也纳三相整流器的输出电压、三相输入电压和三相输入电流、以及移相变压器的总输出功率可以便于后续对维也纳三相整流器的闭环控制。通过对维也纳三相整流器的三相输入电压和电流进行dq变化，可以便于后续实现对整流器网侧有功功率、无功功率进行分别控制，从而降低后续运算过程的难度，提高控制的稳定性和准确性。本专利技术实施例的AC/DC电源系统控制方法可以降低采样误差和控制误差带来的影响，控制AC/DC电源系统实现稳定输出。根据本专利技术第二方面的一些实施例，所述根据所述维也纳三相整流器的输出电压与预设的第一判定参数范围确定闭环D轴给定值包括以下步骤：所述维也纳三相整流器的输出电压在预设的第一判定参数范围内，则将所述平均承担有功电流作为闭环D轴给定值；所述维也纳三相整流器的输出电压不在预设的第一判定参数范围内，则依据预设的参考电压和所述维也纳三相整流器的输出电压计算出所述闭环D轴给定值。根据本专利技术第二方面的一些实施例，所述对所述维也纳三相整流器的三相输入电压进行dq变换的变换公式为：式中,ea、eb、ec为所述维也纳三相整流器的三相输入电压。根据本专利技术的一些实施例，所述对所述维也纳三相整流器的三相输入电流进行dq变换的变换公式为：式中，ia、ib、ic为所述维也纳三相整流器的三相输入电流。根据本专利技术第二方面的一些实施例，所述三相正弦调制波Varef1、Vbref1、Vcref1采用SVPWM调制方式得到所述维也纳三相整流器每相开关管的通断逻辑。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种AC/DC电源系统，其特征在于，包括：/n移相变压器(100)，其具有一组原边、N组副边，其原边用于连接交流输入电源；/n电压调整柜(200)，其内设置有N个维也纳三相整流器(210)；N个所述维也纳三相整流器(210)的交流输入端分别与所述移相变压器(100)的N组副边连接，N个所述维也纳三相整流器(210)的直流输出端并联,每个所述维也纳三相整流器(210)皆用于将交流电转换为直流电；/n数据采集模块(300)，用于采集所述维也纳三相整流器(210)的输出电压、三相输入电压和三相输入电流，以及采集所述移相变压器(100)的总输出功率；/n控制系统(400)，分别与所述电压调整柜(200)、数据采集模块(300)连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种AC/DC电源系统，其特征在于，包括：
移相变压器(100)，其具有一组原边、N组副边，其原边用于连接交流输入电源；
电压调整柜(200)，其内设置有N个维也纳三相整流器(210)；N个所述维也纳三相整流器(210)的交流输入端分别与所述移相变压器(100)的N组副边连接，N个所述维也纳三相整流器(210)的直流输出端并联,每个所述维也纳三相整流器(210)皆用于将交流电转换为直流电；
数据采集模块(300)，用于采集所述维也纳三相整流器(210)的输出电压、三相输入电压和三相输入电流，以及采集所述移相变压器(100)的总输出功率；
控制系统(400)，分别与所述电压调整柜(200)、数据采集模块(300)连接。


2.根据权利要求1所述的AC/DC电源系统，其特征在于，所述移相变压器(100)N组副边之间的相位差依次相等。


3.根据权利要求1所述的AC/DC电源系统，其特征在于，还包括直流配电柜(500)，所述直流配电柜(500)与所述维也纳三相整流器(210)的直流输出端连接，用于将所述维也纳三相整流器(210)转换的直流电分配到用电设备。


4.根据权利要求3所述的AC/DC电源系统，其特征在于，所述直流配电柜(500)包括皆与所述维也纳三相整流器(210)的直流输出端连接的多个开关组件。


5.根据权利要求3或4所述的AC/DC电源系统，其特征在于，还包括与所述直流配电柜(500)连接的蓄电池单元(600)。


6.一种AC/DC电源系统控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
采集所述移相变压器(100)的总输出功率以及每个维也纳三相整流器(210)的输出电压、三相输入电压和三相输入电流；
根据所述总输出功率计算出每个所述维也纳三相整流器(210)的平均承担有功电流；
根据所述维也纳三相整流器(210)的输出电压与预设的第一判定参数范围确定闭环D轴给定值；
对所述维也纳三相整流器(210)的三相输入电压进行dq变换，获得D轴电压直流分量ed和Q轴电压直流分量eq；对所述维也纳三相整流器(210)...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭国平，周治国，史奔，王红占，张浩，刘会民，徐元龙，白代兵，李立冬，宋海军，
申请(专利权)人：广东安朴电力技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44