本實(shí)用新型涉及電源技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種主電路和雙T型三電平的串并聯(lián)補(bǔ)償式UPS電源裝置。

背景技術(shù)：

不間斷電源(Uninterruptible Power System/Uninterruptible Power Supply；簡(jiǎn)稱：UPS電源)主要用于給單臺(tái)計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)或其它電力電子設(shè)備如電磁閥、壓力變送器等提供穩(wěn)定、不間斷的電力供應(yīng)。當(dāng)市電輸入正常時(shí)，UPS電源作為穩(wěn)壓器將市電穩(wěn)壓后供應(yīng)給負(fù)載使用，并同時(shí)它向機(jī)內(nèi)電池充電；當(dāng)市電中斷(事故停電)時(shí)，UPS電源立即將電池的直流電能，通過逆變零切換轉(zhuǎn)換的方法向負(fù)載繼續(xù)供應(yīng)交流電，使負(fù)載維持正常工作并保護(hù)負(fù)載軟、硬件不受損壞。UPS設(shè)備通常對(duì)電壓過高或電壓過低都能提供保護(hù)。

目前UPS電源中，常用的主電路結(jié)構(gòu)分為兩種主要電路結(jié)構(gòu)方式：不可控整流器與兩電平三相逆變器組合、可控整流器與三相橋式兩電平逆變組合，其中，不可控整流器通過二極管整流，可控整流器通過可控硅整流。

然而，現(xiàn)有的UPS電源輸入電流諧波大，輸入功率因數(shù)低，嚴(yán)重影響電網(wǎng)質(zhì)量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型提供一種主電路和雙T型三電平的串并聯(lián)補(bǔ)償式UPS電源裝置，用以解決現(xiàn)有UPS電源中輸入功率因數(shù)低的問題。

本實(shí)用新型一方面包括：一種主電路，包括：

主路、雙向變壓器組、三相T型三電平整流器、三相T型三電平逆變器和直流母線；其中，上述主路包括：第一相火線、第二相火線、第三相火線和零線；上述三相T型三電平整流器通過上述雙向變壓器組串聯(lián)在上述主路上；上述三相T型三電平逆變器并聯(lián)在上述主路上；上述三相T型三電平整流器和上述三相T型三電平逆變器通過上述直流母線并聯(lián)連接。

上述雙向變壓器組為雙向勵(lì)磁變壓器，包括：第一雙向變壓器、第二雙向變壓器和第三雙向變壓器，分別串聯(lián)在上述第一相火線、上述第二相火線和上述第三相火線上。

上述直流母線包括：正母線、負(fù)母線和中性線，上述正母線用于連接上述三相T型三電平整流器與上述三相T型三電平逆變器的正極，上述負(fù)母線用于連接上述三相T型三電平整流器與上述三相T型三電平逆變器的負(fù)極，上述直流母線的中性線N’連接至上述零線上。

上述主電路還包括：輸入濾波電路；

上述輸入濾波電路包括：第一濾波電路、第二濾波電路和第三濾波電路；上述第一濾波電路、上述第二濾波電路和上述第三濾波電路的第一端與上述主電路的輸入端相連；上述第一濾波電路、上述第二濾波電路和上述第三濾波電路的第二端均與上述零線連接；上述第一濾波電路、上述第二濾波電路和上述第三濾波電路的第三端分別通過上述第一相火線、上述第二相火線、上述第三相火線連接與上述第一雙向變壓器、上述第二雙向變壓器和上述第三雙向變壓器相連。

上述主電路，還包括：輸出濾波電路；

上述輸出濾波電路包括：第四濾波電路、第五濾波電路和第六濾波電路；上述第四濾波電路、上述第五濾波電路和上述第六濾波電路的第一端與上述三相T型三電平逆變器的中點(diǎn)相連；上述第四濾波電路、上述第五濾波電路和上述第六濾波電路的第二端均與上述零線連接；上述第四濾波電路、上述第五濾波電路和上述第六濾波電路的第三端與上述主電路的輸出端相連。

上述輸入濾波電路與輸出濾波電路均為L(zhǎng)C電路。

上述三相T型三電平整流器為串聯(lián)型三相T型三電平雙向變換器；上述三相T型三電平逆變器為并聯(lián)型三相T型三電平雙向變換器。

本實(shí)用新型另一方面還包括：一種雙T型三電平的串并聯(lián)補(bǔ)償式UPS電源裝置，包括如上述的主電路。

本實(shí)用新型提供了一種主電路和雙T型三電平的串并聯(lián)補(bǔ)償式UPS電源裝置，其中，主電路包括種主電路包括：主路、雙向變壓器組、三相T型三電平整流器、三相T型三電平逆變器和直流母線；其中，主路包括：第一相火線、第二相火線、第三相火線和零線；三相T型三電平整流器通過雙向變壓器組串聯(lián)在主路上；三相T型三電平逆變器并聯(lián)在主路上；三相T型三電平整流器和三相T型三電平逆變器通過直流母線并聯(lián)連接。通過將由IGBT模塊組成的三相T型三電平雙向轉(zhuǎn)換器應(yīng)用于主電路，又將上述主電路應(yīng)用于串并聯(lián)補(bǔ)償式UPS電源裝置中，實(shí)現(xiàn)了輸入功率因數(shù)的提高，使得上述UPS電源裝置向負(fù)載提供較純凈穩(wěn)定的電能。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型主電路和雙T型三電平的串并聯(lián)補(bǔ)償式UPS電源裝置實(shí)施例一的主電路結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記說明：

Lin₁、Lin₂、Lin₃：輸入端； Lo₁、Lo₂、Lo₃：輸出端；

Ls₁、Cs₁：第一濾波電路； Ls₂、Cs₂：第二濾波電路；

Ls₃、Cs₃：第三濾波電路； Le₁、Ce₁：第四濾波電路；

Le₂、Ce₂：第五濾波電路； Le₃、Ce₃：第六濾波電路；

T_ra：第一雙向變壓器； T_rb：第二雙向變壓器；

T_rc：第三雙向變壓器； N：零線；

Vdc₁、Vdc₂：直流電源； Bus+：直流母線的正母線；

Bus-：負(fù)母線直流母線的； N’：直流母線的中性線；

C_dc1、C_dc2：濾波電容器；

Q₁、Q₂、Q₃、Q₄、Q₅、Q₆、Q₇、Q₈、Q₉、Q₁₀、Q₁₁、Q₁₂：三相T型三電平整流器中的IGBT模塊；

Q₁₃、Q₁₄、Q₁₅、Q₁₆、Q₁₇、Q₁₈、Q₁₉、Q₂₀、Q₂₁、Q₂₂、Q₂₃、Q₂₄：三相T型三電平逆變器中的IGBT模塊；

M₁、M₂、M₃：三相T型三電平整流器的中點(diǎn)；

M₄、M₅、M₆：三相T型三電平逆變器的中點(diǎn)。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本實(shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

本實(shí)用新型的說明書和權(quán)利要求書及上述附圖中的術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”、“第三”和/或“第四”等(如果存在)是用于區(qū)別類似的對(duì)象，而不必用于描述特定的順序或先后次序。應(yīng)該理解這樣使用的數(shù)據(jù)在適當(dāng)情況下可以互換，以便這里描述的本實(shí)用新型的實(shí)施例，例如能夠以除了在這里圖示或描述的那些以外的順序?qū)嵤?。此外，術(shù)語(yǔ)“包括”和“具有”以及他們的任何變形，意圖在于覆蓋不排他的包含，例如，包含了一系列步驟或單元的過程、方法、系統(tǒng)、產(chǎn)品或設(shè)備不必限于清楚地列出的那些步驟或單元，而是可包括沒有清楚地列出的或?qū)τ谶@些過程、方法、產(chǎn)品或設(shè)備固有的其它步驟或單元。

本實(shí)用新型通過將由IGBT模塊組成的三相T型三電平雙向轉(zhuǎn)換器應(yīng)用于主電路，并且將串聯(lián)型三相T型三電平雙向變換器用于主電路中三相T型三電平整流器，將并聯(lián)型三相T型三電平雙向變換器用于主電路中三相T型三電平逆變器。將上述主電路應(yīng)用于串并聯(lián)補(bǔ)償式UPS電源裝置中，實(shí)現(xiàn)了輸入功率因數(shù)的提高，使得上述UPS電源裝置向負(fù)載提供較純凈穩(wěn)定的電能。

下面以具體地實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。下面這幾個(gè)具體的實(shí)施例可以相互結(jié)合，對(duì)于相同或相似的概念或過程可能在某些實(shí)施例不再贅述。

實(shí)施例一

圖1為本實(shí)用新型主電路和雙T型三電平的串并聯(lián)補(bǔ)償式UPS電源裝置實(shí)施例一的主電路結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示：

主電路包括：主線、第一雙向變壓器T_ra、第二雙向變壓器T_rb、第三雙向變壓器T_rc、三相T型三電平整流器、三相T型三電平逆變器和直流母線的正母線Bus+、直流母線的負(fù)母線Bus-、直流母線的中性線N’。

具體的，主線指的是第一火線、第二火線、第三火線和零線N。三相T型三電平整流器與三相T型三電平逆變器均采用的T型三相四線IGBT模塊組成。其中，三相T型三電平整流器通過、第一雙向變壓器T_ra、第二雙向變壓器T_rb、第三雙向變壓器T_rc串聯(lián)在主路上，三相T型三電平逆變器與上述主路之間為并聯(lián)。三相T型三電平整流器與三相T型三電平逆變器之間通過直流母線并聯(lián)。

可選的，直流母線的正母線Bus+用于連接三相T型三電平整流器與三相T型三電平逆變器的正極，直流母線的負(fù)母線Bus-用于連接三相T型三電平整流器與三相T型三電平逆變器的負(fù)極，直流母線的中性線N’連接至零線N上。由于三相T型三電平整流器與三相T型三電平逆變器由三相四線IGBT模塊組成，所以，三相T型三電平整流器與三相T型三電平逆變器中IGBT模塊上管臂連接直流母線的正母線Bus+，下管臂連接直流母線的負(fù)母線Bus-，橫管臂接電網(wǎng)零線N。

可選的，三相T型三電平整流器的輸入端在T型IGBT模塊的中點(diǎn)M1、M2、M3上，三相T型三電平逆變器輸出端在T型IGBT模塊的中點(diǎn)M4、M5、M6上。當(dāng)三相T型三電平整流器與三相T型三電平逆變器的上管臂開通時(shí)輸出正電平，下管臂開通時(shí)輸出負(fù)電平，對(duì)應(yīng)上管臂與下管臂的橫管臂開通時(shí)輸出零電平，三相T型三電平整流器和三相T型三電平逆變器都工作在三電平的模式。由于直流總線的電壓分別加在三相T型三電平整流器與三相T型三電平逆變器的IGBT模塊上，所以IGBT模塊的耐壓值可以按照直流總線電壓的一半讀取。采用本實(shí)用新型進(jìn)行整流，可使輸入輸入功率因數(shù)提高到接近1，從而減少了對(duì)電網(wǎng)質(zhì)量的污染。

可選的，濾波電容器C_dc1、C_dc2連接在直流電源的正母線Bus+與直流母線的負(fù)母線Bus-之間，用于對(duì)處理過程中的濾波處理。

可選的，三相T型三電平整流器為串聯(lián)型三相T型三電平雙向變換器；所述三相T型三電平逆變器為并聯(lián)型三相T型三電平雙向變換器。

可選的，雙向變壓器組為雙向勵(lì)磁變壓器，包括：第一雙向變壓器T_ra、第二雙向變壓器T_rb和第三雙向變壓器T_rc，分別串聯(lián)在所述第一相火線、所述第二相火線和所述第三相火線上。

可選的，主電路還包括：輸入濾波電路；包括：第一濾波電路Ls₁、Cs₁、第二濾波電路Ls₂、Cs₂和第三濾波電路Ls₃、Cs₃；第一濾波電路Ls₁、Cs₁、第二濾波電路Ls₂、Cs₂和第三濾波電路Ls₃、Cs₃的第一端與主電路的輸入端Lin₁、Lin₂、Lin₃相連；第二端均與所述零線N連接；第三端分別通過第一相火線、第二相火線、第三相火線連接與第一雙向變壓器T_ra、第二雙向變壓器T_rb和第三雙向變壓器T_rc。

可選的，主電路還包括：輸出濾波電路；包括：第四濾波電路Le₁、Ce₁、第五濾波電路Le₂、Ce₂和第六濾波電路Le₃、Ce₃；第四濾波電路Le₁、Ce₁、第五濾波電路Le₂、Ce₂和第六濾波電路Le₃、Ce₃的第一端與三相T型三電平逆變器的中點(diǎn)M4、M5、M6相連；第二端均與零線N連接；第三端與主電路的輸出端Lo₁、Lo₂、Lo₃相連。

可選的，上述輸入濾波電路與輸出濾波電路均為L(zhǎng)C電路。

基于對(duì)本實(shí)用新型中主電路的雙T型三電平的串并聯(lián)補(bǔ)償式UPS電源裝置，所述雙T型三電平的串并聯(lián)補(bǔ)償式UPS電源裝置中對(duì)三相電流處理的流程如下可以是：

三相電流，例如市電，由主電路的三相輸入端Lin₁、Lin₂、Lin₃分別經(jīng)第一濾波電路Ls₁、Cs₁、第二濾波電路Ls₂、Cs₂和第三濾波電路Ls₃、Cs₃濾波后，加到三相T型三電平整流器的中點(diǎn)M1、M2、M3上。經(jīng)過整流后的三相電流將輸入電流被調(diào)整為與輸入電壓同頻同相。經(jīng)過三相T型三電平逆變器的逆變作用后，三相電流由三相T型三電平逆變器的中點(diǎn)M4、M5、M6輸出，經(jīng)過第四濾波電路Le₁、Ce₁、第五濾波電路Le₂、Ce₂和第六濾波電路Le₃、Ce₃濾波后，由主電路的輸出端Lo₁、Lo₂、Lo₃輸出。本實(shí)驗(yàn)新型中通過DSP控制算法產(chǎn)生SPWM驅(qū)動(dòng)三相T型三電平整流器中每相T型IGBT模塊內(nèi)部的四只管工作，使其工作在正電平，負(fù)電平和零電平三電平的狀態(tài)下。DSP通過對(duì)SPWM占空比控制，直流總線上的電壓升到土440V，通過算法控制對(duì)輸入進(jìn)行數(shù)字鎖相，輸入功率因數(shù)控制為0.99以上。

本實(shí)施例提供的一種主電路和雙T型三電平的串并聯(lián)補(bǔ)償式UPS電源裝置，通過將由IGBT模塊組成的三相T型三電平雙向轉(zhuǎn)換器應(yīng)用于主電路，又將上述主電路應(yīng)用于串并聯(lián)補(bǔ)償式UPS電源裝置中，實(shí)現(xiàn)了輸入功率因數(shù)的提高，使得上述UPS電源裝置向負(fù)載提供較純凈穩(wěn)定的電能。

最后應(yīng)說明的是：以上各實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實(shí)用新型各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。