本发明专利技术公开了一种三相四线制的高频UPS及其降低零地电压的方法，该三相四线制的高频UPS包括母线控制电路，母线控制电路包括双环调节模块、电压前馈模块和PWM输出模块，电压前馈模块包括：前馈计算单元，用于根据母线电压和电网电压计算电压前馈值；前馈修正单元，用于对电压前馈值进行修正，且修正后的电压前馈值用于当电网电压在过零附近时削弱PWM输出模块的发波；叠加单元，用于将修正后的电压前馈值和双环调节模块的输出值进行叠加，并将叠加后的值输出至PWM输出模块。实施本发明专利技术的技术方案，能够让电感电流的正弦度变好，因此，有效降低了电感电流的谐波，从而使三次谐波电流变小，这样就减小了零线电流，故能够降低零地电压。
【技术实现步骤摘要】
—种三相四线制的高频UPS及其降低零地电压的方法
本专利技术涉及电源领域，尤其涉及一种三相四线制的高频UPS及其降低零地电压的方法。
技术介绍
在三相四线制的高频UPS (uninterrupted power supply,不间断电源)中，其零线直接和机房的配电系统零线连接在一起，如图1所示，如果没有隔离变压器，该高频UPS必然存在零地电压。如果高频UPS的零地电压达不到其所供电的设备的对最大零地电压限制的要求，从而造成安全隐患，而使用该高频UPS的设备厂家工程师将会拒绝上电开机。如果现场经过配线优化后，高频UPS零地电压还是达不到要求，往往要求增加隔离变压器，从而造成成本增加，有的现场还可能因为场地原因，无法放下隔离变压器。因此，高频UPS的生产厂家希望在不增加隔离变压器的情况下降低零地电压，以满足客户的要求。下面介绍下零地电压的产生原理:零地电压指在机房内的配电柜上的零线和地线之间的电压。当高频UPS工作后，零线上有电流，若地线上的电流可忽略不计，那么零地电压可表示为U=Iz*Zn，其中，Zn为线路阻抗；Iz为零线电流。所以，从理论上讲，虽然减小线路阻抗或零线电流都能够降低零地电压，但是在实际应用现场，往往零线绝对距离就比较长，同时受场地影响，走线优化也受限制。因此，线缆阻抗优化的空间就非常有限，因此只能通过降低零线电流的方式来降低零地电压。现有的UPS的母线控制大多是采用双环调节和前馈控制的方式，图2和图3分别示出了现有的母线控制方式下电感电流和零线电流的仿真图，由图可得知，电感电流在电网电压的相位角为O度附近时，出现峰值，而在电网电压的相位角为90度附近时出现波谷。而且，最大零线电流有效值将近110A。具体分析如下:假设电压前馈信号为(Vbus-Vin)/Vbus,在UPS的整流器中，当该电压前馈值(Vbus-Vin)/Vbus与双环调节模块的输出值一并输入到PWM输出模块时，PWM的发波主要依赖于双环调节模块的输出值和电压前馈值，当整流器中电感电流较小时，双环调节模块的输出值较小，可忽略不计，因此主要考虑前馈控制部分。当电网电压在过零附近时，由于电网电压Vin很小，电压前馈值(Vbus-Vin)/Vbus近似等于1，因此，此时电感电流比较大，出现峰值。相反，当电网电压在峰值时，由于Vin很大，电压前馈值较小，因此，此时电感电流较小，出现波谷。综上分析可知，使用现有母线控制方式，电感电流的 THDi (Total Harmonic Distortion of current on input,输入线的电流谐波畸变总数)大于30%，三次谐波电流比较大。而且，零线电流主要为三次谐波电流。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有技术上述因零地电压有可能过高而达不到用户的要求的缺陷，提供一种三相四线制的高频UPS及其降低零地电压的方法，能降低零地电压，从而达到该高频UPS所供电的设备对最大零地电压限制的要求。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是:构造一种三相四线制的高频UPS，包括母线控制电路，所述母线控制电路包括双环调节模块、电压前馈模块和PWM输出模块，其特征在于，所述电压前馈模块包括:前馈计算单元，用于根据母线电压和电网电压计算电压前馈值；前馈修正单元，用于对所述电压前馈值进行修正，且修正后的电压前馈值用于当电网电压在过零附近时削弱所述PWM输出模块的发波；叠加单元，用于将修正后的电压前馈值和所述双环调节模块的输出值进行叠加，并将叠加后的值输出至所述PWM输出模块。在本专利技术所述的三相四线制的高频UPS中，所述母线控制电路还包括:电感电流零序分量反馈模块，用于将电感电流零序分量缩小到预设范围内，并反馈至所述双环调节模块或电压前馈模块。在本专利技术所述的三相四线制的高频UPS中，所述电感电流零序分量反馈模块包括:电感电流零序分量计算单元，用于根据下面公式计算电感电流零序分量:10=-(Ia+Ib+Ic)其中，IA、IB、Ic分别为三相电感电流，I。为电感电流零序分量；比例计算单元，用于将所述电感电流零序分量乘以预设的比例系数；限定计算单元，用于将所述比例计算单元的计算结果限定在预设的范围内。在本专利技术所述的三相四线制的高频UPS中，所述前馈计算单元根据下面其中一个公式计算电压前馈值:Vfg=(Vbus-Vin)Abus;Vfg=(V*bus-Vin)/V*bus;其中，Vfg为电压前馈值，Vbus为母线电压的反馈值，Vin为电网电压，V*bus为母线电压的给定值。在本专利技术所述的三相四线制的高频UPS中，所述前馈修正单元根据下面的公式对电压前馈值进行修正:N' fg=Vfg*(Ι-sin Θ )其中，V' fg为修正后的电压前馈值。本专利技术还构造一种三相四线制的高频UPS的降低零地电压的方法，包括:根据母线电压和电网电压计算电压前馈值；对所述电压前馈值进行修正，且修正后的电压前馈值用于当电网电压在过零附近时削弱PWM输出模块的发波；将修正后的电压前馈值和双环调节模块的输出值进行叠加，并将叠加后的值输出至PWM输出模块。在本专利技术所述的降低零地电压的方法中，所述降低零地电压的方法还包括:将电感电流零序分量缩小到预设范围内，并反馈至所述双环调节模块或电压前馈模块。在本专利技术所述的降低零地电压的方法中，所述将电感电流零序分量缩小到预设范围内的步骤包括:所述将电感电流零序分量缩小到预设范围内的步骤包括:根据下面公式计算电感电流零序分量:I(i=_(IA+IB+Ic)其中，IA、IB、Ic分别为三相电感电流，Itl为电感电流零序分量；将电感电流零序分量乘以预设的比例系数；将乘以预设的比例系数后的电感电流零序分量限定在预设的范围内。在本专利技术所述的降低零地电压的方法中，根据下面其中一个公式计算电压前馈值:Vfg=(Vbus-Vin)/Vbus;_] Vfg=(V*bus-Vin)/V*bus;其中，Vfg为电压前馈值，Vbus为母线电压的反馈值，Vin为电网电压，V*bus为母线电压的给定值。在本专利技术所述的降低零地电压的方法中，根据下面的公式对电压前馈值进行修正:N' fg=Vfg*(Ι-sin Θ )其中，V' fg为修正后的电压前馈值。实施本专利技术的技术方案，由于在电压前馈模块中加入了前馈修正单元，其可对电压前馈值进行修正，且修正后的电压前馈值在当电网电压在过零附近时削弱所述PWM输出模块的发波，而PWM的发波的削弱能够抑制部分大占空比时电感电流的幅值。根据能量守恒定律可知，电网电压在其它相位角度时，电感电流的幅值有增大的趋势，从而能够让电感电流的正弦度变好，因此，有效降低了电感电流的谐波，从而使三次谐波电流变小，这样就减小了零线电流，故能够降低零地电压。【附图说明】下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中:图1是UPS与机房的配电系统连接的示意图；图2是现有的母线控制方式下电感电流的仿真图；图3是现有的母线控制方式下零线电流的仿真图；图4是本专利技术三相四线制的高频UPS的母线控制电路实施例一的逻辑图；图5是本专利技术三相四线制的高频UPS的母线控制电路实施例二的逻辑图；图6是本专利技术三相四线制的高频UPS的母线控制电路实施例三的逻辑图；图7是本专利技术三相四线制的高频UPS的母线控制电路中双本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种三相四线制的高频UPS，包括母线控制电路，所述母线控制电路包括双环调节模块、电压前馈模块和PWM输出模块，其特征在于，所述电压前馈模块包括：前馈计算单元，用于根据母线电压和电网电压计算电压前馈值；前馈修正单元，用于对所述电压前馈值进行修正，且修正后的电压前馈值用于当电网电压在过零附近时削弱所述PWM输出模块的发波；叠加单元，用于将修正后的电压前馈值和所述双环调节模块的输出值进行叠加，并将叠加后的值输出至所述PWM输出模块。
【技术特征摘要】
1.一种三相四线制的高频UPS’包括母线控制电路，所述母线控制电路包括双环调节模块、电压前馈模块和PWM输出模块，其特征在于，所述电压前馈模块包括: 前馈计算单元，用于根据母线电压和电网电压计算电压前馈值； 前馈修正单元，用于对所述电压前馈值进行修正，且修正后的电压前馈值用于当电网电压在过零附近时削弱所述PWM输出模块的发波； 叠加单元，用于将修正后的电压前馈值和所述双环调节模块的输出值进行叠加，并将叠加后的值输出至所述PWM输出模块。2.根据权利要求1所述的三相四线制的高频UPS，其特征在于，所述母线控制电路还包括: 电感电流零序分量反馈模块，用于将电感电流零序分量缩小到预设范围内，并反馈至所述双环调节模块或电压前馈模块。3.根据权利要求2所述的三相四线制的高频UPS，其特征在于，所述电感电流零序分量反馈模块包括: 电感电流零序分量计算单元，用于根据下面公式计算电感电流零序分量:10=- (Ia+Ib+Ic) 其中，IA、IB、IC*别为三相电感电流，Itl为电感电流零序分量； 比例计算单元，用于将所述电感电流零序分量乘以预设的比例系数； 限定计算单元，用于将所述比例计算单元的计算结果限定在预设的范围内。4.根据权利要求1至3任一项所述的三相四线制的高频UPS，其特征在于，所述前馈计算单元根据下面其中一个公式计算电压前馈值: Vfg= (Vbus-Vin...
【专利技术属性】
技术研发人员：周扬，郑书路，卓清锋，
申请(专利权)人：力博特公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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