一种新型UPS系统技术方案

本实用新型专利技术申请公开了一种新型UPS系统，连接有电网的公用电源，包括控制模块和与所述控制模块连接的EMI滤波器、升压变换器、IGBT整流器、IGBT逆变器和充电器，EMI滤波器包括输入滤波器和输出滤波器，其中输入滤波器、升压变换器、IGBT整流器、IGBT逆变器和输出滤波器依次连接，且升压变换器分别连接输入滤波器、电池组和IGBT整流器；充电器的输入端与电网连接，输出端与电池组连接；IGBT逆变器的输出端连接有静态旁路，用以使所述IGBT逆变器的输出通过接通的所述静态旁路向电网回馈能量。本申请采用数字控制、IGBT整流器和逆变器,高效且节能省耗，可广泛应用于电力系统。可广泛应用于电力系统。可广泛应用于电力系统。

【技术实现步骤摘要】
一种新型UPS系统


[0001]本申请涉及涉及电力电子技术，尤其涉及一种新型UPS系统。

技术介绍

[0002]为了获得稳定的电力，现有技术中，用户不直接使用市电，而是通过不间断电源(UPS，Uninterruptible power supply)间接使用市电。UPS是一种提供能量的装置，用于给电力电子设备提供不间断的电力供应。当市电输入正常时，UPS将市电稳压后供应给负载使用，并将自身的电池充电；当市电中断时，UPS启动电池模式，并将电池提供的电能通过Boost电路进行升压，再通过Inverter电路将升压后得到的电压进行逆变得到符合使用要求的正弦形输出电压给设备进行暂时性的供电。
[0003]目前UPS均为在线式双变换构架，其在工作时整流器、逆变器均存在功率损耗。以一个容量为400KVA的UPS为例，每度电按0.95元计算，UPS效率每进步1％，一年节省的电费为〔400KVA
×
0.8〕
×
0.01
×
24
×
365
×
0.95＝26630.4元。所以改进UPS效率是降低整个机房能耗的最直接方法。
[0004]如图1所示，目前很多类型的UPS产品输入为“6脉冲整流电流”的非线性用电方式，输入功率因数一般在0.7～0.85，整流器产生的输入电流谐波失真可达30％～50％。“6脉冲整流电流输入波形”所示谐波电流也达到30％，对外干扰严重，这将使得电网的电压波形受到干扰，电网配线的载荷能力下降，严重时可能导致该线路供电系统的谐振或者其他设备工作异常。此时如果前面配置发电机还是需要3比1的容量，即发电机的容量至少要3倍于UPS。
[0005]很多用户提出了输入功率因数大于0.9的要求。为了这个目的不得不再增加半周内整流脉冲的数量，最简单的方法是将6脉冲增加到12脉冲，如图1所示，这就需要再增加和原UPS上一模一样的一个6脉冲整流器、一个移相变压器和相应的无源滤波网络。可以看出，造价也增加了不少。有的也尝试增加到18脉冲和24脉冲
…
但这样做既不经济也带来好多麻烦，比如效率降低很多、功耗大幅度增加、体积越来越庞大和价格越来越高，而效果并不是想象的那样好。
[0006]由上可知，目前亟需改进UPS技术，改进原UPS驱动系统，使用该类型UPS除了实现高功率因数节省电能外，还能够减少电网谐波，有效减轻电网负荷，实现UPS电源输入的节能环保化设计，省去电网侧无功补偿装置。

技术实现思路

[0007]本申请要解决的技术问题是目前常规的UPS功率损害大、耗费高且污染电网环境。
[0008]为解决上述技术问题，本申请提供了一种新型UPS系统，连接有电网的公用电源，包括控制模块和与控制模块连接的EMI滤波器、升压变换器、IGBT整流器、IGBT逆变器和充电器。控制模块，用以调整系统将输入电流保持与输入电压同相位；EMI滤波器，包括串联在电路里的输入滤波器和输出滤波器，输入滤波器和输出滤波器用以过滤指定波段的电波，
从而消灭电网中出现的尖波和杂讯；升压变换器，用于将电池组的电压升压；IGBT整流器整流器，一方面用来将电网电压整流成直流电压送往所述IGBT逆变器；另一方面将反向制动产生的能量逆变成网侧频率电压送往电网。其中，输入滤波器、升压变换器、IGBT整流器、IGBT逆变器和输出滤波器依次连接，且所述升压变换器分别连接所述输入滤波器、电池组和IGBT整流器；所述充电器的输入端与电网连接，输出端与所述电池组连接；IGBT逆变器的输出端连接有静态旁路，用以使IGBT逆变器的输出通过接通的静态旁路向电网回馈能量。
[0009]根据本申请的实施例，控制模块采用DSP数字化控制芯片直接产生高频脉宽调制波对IGBT逆变器进行控制。
[0010]根据本申请的实施例，控制模块还包括操作面板和液晶显示器。
[0011]根据本申请的实施例，本系统包括连接输入滤波器输入端和输出滤波器输出端的手动维修旁路的接线端子。
[0012]根据本申请的实施例，IGBT整流器的输入电流呈正弦波且和输入电压同相位。
[0013]根据本申请的实施例，IGBT整流器结合了六单元IGBT，对其中的每只晶闸管实现完全控制。
[0014]根据本申请的实施例，EMI滤波器采用高磁导率的锰锌铁氧体和共模电感器的阻抗，共模电感器的阻抗由串联感抗和串联电阻两部分组成。
[0015]根据本申请的实施例，EMI滤波器的电路中，跨接在相线之间用于滤除差模干扰信号在交流电路中选用安规等级为X2的薄膜电容，泄放电阻采用金属膜电阻。
[0016]根据本申请的实施例，UPS系统安装在机柜里，机柜占地面积为0.5m2.
[0017]根据本申请的实施例，本系统还连接有继电器干节点卡，用于实现市电存在、逆变正常、电池预警、旁路运行、RS232串口协议、Win NT Clean Contact、公共告警和紧急关机功能。
[0018]与现有技术相比，本申请得技术方案具有以下有益效果：
[0019]1.本申请采用的IGBT整流器能够提供非常低的总输入谐波，IGBT整流器应用调整载波相位配合等技术有效降低了谐波对电网的影响，由于对市电电网没有谐波污染，UPS安装完全不受限制；消除了谐波失真所带来的各种副作用，不再需要安装谐波滤波器；与发电机组完全兼容，由于没有谐波，降低了以下风险：干扰发电机组的运行(如:造成温度升高、干扰调整功能等)，由于阻抗较大而增大电压的失真度。
[0020]2.本申请采用的IGBT整流器采用高功率因数矢量控制技术，大大减少了电池的放电次数，延长了电池的寿命。输入功率因数高达0.99，性能明显优于传统的可控硅整流器。耗电量显著降低，从而可以优化上线的电缆、变压器和发电机组等。
[0021]2.本申请采用先进的DSP数字化控制芯片直接产生高频PWM波对UPS的IGBT逆变器进行控制，简化了UPS的控制电路，提高了控制的灵活性和稳定度。由于采用了全数字控制技术，避免了模拟控制所固有的硬件参数漂移等缺陷，保证了产品的一致性和可靠性。
[0022]3.本申请在输入、输出端设计了性能突出的EMC滤波器，可以有效地过滤指定波段的电波，从而消灭电网中出现的尖波和杂讯。，既能防止自身电磁波的外泄造成对周边设备的干扰，又能够避免受到外来辐射的干扰，保证UPS可靠性地工作。
[0023]4.本申请的UPS系统可安装在机柜中，占地面积小，适合狭小的环境。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本申请的一些实施例，而非对本申请的限制。
[0025]图1为现有技术种不同整流情况下的直流电压和电流脉冲波形；
[0026]图2为本技术一种新型UPS系统的电路模块图；
[0027]图3为本技术一种新型UPS系统中IGBT整流器的电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型UPS系统，连接有电网的公用电源，其特征在于，包括控制模块和与所述控制模块连接的EMI滤波器、升压变换器、IGBT整流器、IGBT逆变器和充电器，所述控制模块，用以调整系统将输入电流保持与输入电压同相位；所述EMI滤波器，包括串联在电路里的输入滤波器和输出滤波器，所述输入滤波器和输出滤波器用以过滤指定波段的电波，从而消灭电网中出现的尖波和杂讯；所述升压变换器，用于将电池组的电压升压；所述IGBT整流器，一方面用来将电网电压整流成直流电压送往所述IGBT逆变器；另一方面将反向制动产生的能量逆变成网侧频率电压送往电网；其中，输入滤波器、升压变换器、IGBT整流器、IGBT逆变器和输出滤波器依次连接，且所述升压变换器分别连接所述输入滤波器、电池组和IGBT整流器；所述充电器的输入端与电网连接，输出端与所述电池组连接；其中，所述IGBT逆变器的输出端连接有静态旁路，用以使所述IGBT逆变器的输出通过接通的所述静态旁路向电网回馈能量。2.根据权利要求1所述的UPS系统，其特征在于，所述控制模块采用DSP数字化控制芯片直接产生高频脉宽调制波对所述IGBT逆变器进行控制。3.根据权利要求1所述的UPS系统，其特征在于，所述控制模...

【专利技术属性】
技术研发人员：季飞洁，
申请(专利权)人：上海泰高系统科技有限公司，
类型：新型
国别省市：