基于双向全桥高频隔离的单相串并补偿式UPS特性研究

发布时间：2020-11-13 12:46

　　 随着国家高新技术产业的发展,企业的生产设备对电能质量的要求也越来越严苛,电网电压的骤升骤降、畸变甚至断电都会严重影响用电设备的安全稳定运行。为满足电力用户对电能质量的要求并保证对关键用户的不间断供电,不间断电源(Uninterrupted Power Supply,UPS)应运而生。目前市场上应用较为广泛的是串并联补偿式UPS,然而由于工频变压器的使用使其体积较大,同时增加了系统的重量,不利于高频化与模块化的实现。本文对基于双向全桥高频隔离的单相串并补偿式UPS(简称为高频串并补偿式UPS)的特性进行了研究。本文首先对基于双向全桥高频隔离的单相串并补偿式UPS的结构组成及各部分的功能进行了分析,并对比分析了直接控制策略和间接控制策略,指出直接控制策略是更适合于UPS的控制方案,当电网断电或故障时,不用切换控制模式而直接为负载供电。基于直接控制策略,分析了系统的工作原理、不同电网状态条件下系统的能量流动,并对不同电网状态下蓄电池的充放电进行了研究。为了实现电网电压波动时能量的双向流动、维持输出功率恒定及网侧单位功率因数等控制目标,分别对串联、并联和双向全桥高频隔离DC-DC变换器进行了数学建模,并根据变换器的数学模型和控制目标,给出了相应的控制策略。在并联变换器数学模型的基础上,提出了适应不同负载条件下的控制策略,重点对双闭环PI和准PR控制进行了理论分析和仿真验证。在串联变换器的数学模型基础上,给出了电网电流基准值的计算方法及高压侧直流母线电压的控制策略。将三重移相控制策略应用于双向DC-DC变换器中,能够使系统的控制更加灵活、减小系统的回流功率并能够扩大系统的软开关范围,之后分析了双向DC-DC变换器的功率传输、无功环流以及软开关特性。最后,利用MATLAB/Simulink对高频串并补偿式UPS进行仿真验证,并搭建了基于DSP TMS320F28335的实验平台,给出了系统的硬件参数。通过仿真和实验结果验证了所给拓扑的可行性、理论分析的正确性以及控制策略的有效性。
【学位单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TN86
【部分图文】：

电网通过交流稳压装置的处理后直当于一个性能较差的稳压器；输出电压的质量同能实现电能质量的调节，供电质量不高。同时电池充电；当电网掉电时，蓄电池通过逆变器直接整流模式向逆变模式的切换，大约需要 4ms 的切式在转换时间上有了一定的改善。在线互动式对含量较低[14-15]。 UPS变换式 UPS 的简化电路拓扑结构：

压正常供电时，电网通过交流稳压装置的处理后直接相当于一个性能较差的稳压器；输出电压的质量同样不能实现电能质量的调节，供电质量不高。同时电网电池充电；当电网掉电时，蓄电池通过逆变器直接给由整流模式向逆变模式的切换，大约需要 4ms 的切换备式在转换时间上有了一定的改善。在线互动式对电网波含量较低[14-15]。式 UPS双变换式 UPS 的简化电路拓扑结构：

偿式 UPS 拓扑结构主要包括串、并联变换器、工频变压换器通过变压器直接与电网串联，用来解决电网侧的电接与负载并联，用来解决负载侧的电能质量问题，当联变换器提供负载所需的全部功率[17]。联补偿式 UPS 中串联变换器的功能主要包括： 的电网电流进行控制，实现电网侧的单位功率因数[18HD。电压波动时，与并联变换器一起完成对电网输入电压流母线电压，根据需要对蓄电池进行充放电控制。联补偿式 UPS 中并联变换器的功能主要包括：统的输出电压，保证较低的电压 THD 并对负载电流的变换器一起对输入、输出的电压差值进行补偿。
【参考文献】

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本文编号：2882203