（电路与系统专业论文）基于delta逆变技术的三相补偿式ups电源的研究.pdf

ad i s s e r t a t i o ni nc i r c u i t sa n ds y s t e m s t h er e s e a r c ho nt h r e e - - p h a s ec o m p e n s a t i n gu p sb a s e do n d e l t ai n v e r t e rt e c h n o l o g y c a n d i d a t e ：z h a n g z h e n s u p e r v i s o r ：z h ul o n g i i s c h o o lo fe l e c t r o n i ca n di n f o r m a t i o ne n g i n e e r i n g a n h u iu n i v e r s i t yo fs c i e n c ea n dt e c h n o l o g y n o 16 8 ，s h u n g e n gr o a d ，h u a i n a n ，2 3 2 0 01 ，p r c h i n a 独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得塞徽堡王太堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：拯整日期：立监年j 月工日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解塞邀堡王太堂有保留、使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于塞徽堡三太堂。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权安徽理工大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解密后适用本授权书)签字日期：驴膨年6 月5 日签字日期：加f z 年莎月多日 摘要 摘要 随着用电设备对电能质量的要求越来越高，人们对u p s 的性能要求也越高。 串并联补偿式u p s 正是在这个背景下兴起的一种新型的u p s 系统。相对于传统 的双变换u p s ，串并联补偿式u p s 在系统构成和电能变换效率上都取得了突破， 它既可以对非线性负载时的无功电流以及谐波电流进行补偿，还可以补偿电网电 压的谐波及基波偏差，具有系统效率高、过载能力强、输出能力强以及综合的电 能质量调节能力等优点。串并联补偿式u p s 是符合绿色能源要求的装置，是目前 比较理想的u p s 系统。 本文首先阐述了u p s 的分类、概况以及国内外现状和发展方向。然后对串并 联补偿式u p s 的整体结构和工作原理进行了分析，包括d e l t a 变换器对输入电压 的影响和主变换器对负载电压的补偿。讨论了串并联补偿式u p s 的控制策略，对 于d e l t a 变换器采取直接电流s p w m 控制方案；对于主变换器，在采用电压电流 双闭环控制的基础上引入了重复控制的复合控制策略。最后通过m a t l a b 仿真 软件分别对d e l t a 变换器、主变换器以及整个系统进行了仿真实验，验证两个变 换器控制方案的可行性。 在理论分析和仿真的基础上，对串并联补偿式u p s 系统进行设计。在硬件方 面，对串并联补偿式u p s 的辅助电源、基准正弦电源、驱动保护电路、控制外围 电路等进行了设计。在软件方面，给出了主程序、a d 采样、产生基准正弦波、 定时器中断产生s p w m 的软件流程图，并进行相关的实验。最后对仿真和实验结 果进行分析，验证了串并联补偿式u p s 可以改善电网侧功率因数、补偿市电电压 以及稳定输出电压，达到了预期的结果和研究目的。 图 7 0 表 1 参 5 0 关键词：d e l t a 变换器；主变换器；重复控制；仿真 分类号：t n 8 6 安徽理工大学硕士学位论文 a b s t r a c t i nt h i sb a c k g r o u n ds e r i e s p a r a l l e lc o m p e n s a t e du p si sa p p e a r e da san e wt y p eo f u p ss y s t e m r e l a t e dt ot h et r a d i t i o n a ld o u b l ec o n v e r s i o nu p s ，s e r i e s - p a r a l l e l c o m p e n s a t e du p ss y s t e mh a v em a d eab r e a k t h r o u g hi nc o m p o s i t i o na n de n e r g y c o n v e r s i o ne f f i c i e n c y i tn o to n l yc o m p e n s a t e st h en o n l i n e a rl o a dr e a c t i v ec u r r e n ta n d h a r m o n i cc u r r e n t ，b u ta l s oh a r m o n i c so fg r i dv o l t a g ea n df u n d a m e n t a ld e v i m i o n i th a s t h ea d v a n t a g e so fh i g he f f i c i e n c y , o v e d o a d ，o u t p u tc a p a b i l i t ya n dc o m p r e h e n s i v e a d j u s tc a p a c i t yo fp o w e rq u a l i t y s e r i e s - p a r a l l e lc o m p e n s a t e du p si st h ei d e a lu p s s y s t e ma c c o r d i n gw i t ht h er e q u i r e m e n t so fg r e e ne n e r g yd e v i c e s t h i sp a p e rf i r s t l yd e s c r i b e sc l a s s i f i c a t i o n ，s i t u a t i o n ，d o m e s t i ca n di n t e r n a t i o n a l s t a t u sa n dd i r e c t i o no fd e v e l o p m e n t t h e ni ta n a l y z e st h eo v e r a l ls t r u c t u r ea n d w o r k i n g p r i n c i p l eo ft h es e r i e s p a r a l l e lc o m p e n s a t e du p s d e l t ac o n v e r t e rt a k e sd i r e c tc u r r e n t s p w mc o n t r o lp r o g r a m s t h em a i nc o n v e r t e rt a k e sh y b r i dc o n t r o ls t r a t e g yw h i c h i n t r o d u c e st h er e p e t i t i v ec o n t r o li nt h eb a s eo ft h ev o l t a g ea n dc u r r e n td o u b l ec l o s e d l o o pc o n t r 0 1 f i n a l l y , m a k e st h es i m u l a t i o no fd e l t ac o n v e r t e r , m a i nc o n v e r t e ra n dt h e w h o l es y s t e mu s i n gm a t l a bv e r i f y i n gt h ef e a s i b i l i t yo ft h et w oc o n v e r t e rc o n t r o l p r o g r a m s i td e s i g n ss e r i e s - p a r a l l e lc o m p e n s a t e du p ss y s t e mo nt h eb a s i so ft h e o r e t i c a l a n a l y s i sa n ds i m u l a t i o n i td e s i g n sa u x i l i a r yp o w e rs u p p l y , r e f e r e n c es i n u s o i d a lp o w e r s u p p l y , d r i v e rp r o t e c t i o nc i r c u i t r y , c o n t r o lp e r i p h e r a lc i r c u i t s i tg i v e st h ef l o wc h a r t so f m a i np r o g r a m ，t h ea ds a m p l i n g ，g e n e r a t er e f e r e n c es i n ew a v e ，t h et i m e ri n t e r r u p to f t h es p w ma n dd o e sr e l a t e de x p e r i m e n t s f i n a l l yi ta n a l y s i st h er e s u l t so fs i m u l a t i o n a n de x p e r i m e n ta n dv e r i f i e st h a tt h es e r i e s - p a r a l l e lc o m p e n s a t e du p sc a ni m p r o v et h e 鲥d s i d ep o w e rf a c t o r , c o m p e n s a t ef o rm a i n sv o l t a g ea n ds t a b l eo u t p u tv o l t a g e f i g u r e 7 0 t a b l e 1 r e f e r e n c e 5 0 k e yw o r d s ：d e l t ai n v e r t e r , m i ni n v e r t e r , r e p e t i t i v ec o n t r o l ，s i m u l a t i o n c h i n e s eb o o k sc a t a l o g ：t n 8 6 一l i 目录 目录 摘要i a b s t r a c t i i 1 绪论1 1 1 课题背景及意义1 1 2u p s 的分类1 1 3串并联补偿式u p s 的概况3 1 4串并联补偿式u p s 的国内外研究现状4 1 5 本文的主要研究内容一5 2串并联补偿式u p s 系统分析6 2 1串并联补偿式u p s 的性能指标6 2 2串并联补偿式u p s 的结构分析6 2 3串并联补偿式u p s 对输入电压的影响8 2 3 1对谐波分量的影响8 2 3 2 对基波不对称电流的补偿1 0 2 3 - 3 对市电波动的补偿1 4 2 4串并联补偿式u p s 对负载电压的补偿1 5 2 5 本章小结1 7 3串并联补偿式u p s 控制方案18 3 1u p s 的控制策略的概述1 8 3 2d e l t a 变换器的控制2 0 3 3 主变换器的控制2 1 3 3 1 坐标变换一2 1 3 3 2 电压电流双闭环控制方案一2 3 3 3 3重复控制2 4 3 4 本章小结2 7 4串并联补偿式u p s 系统的控制电路2 8 4 1 辅助电源设计2 8 4 2 基准正弦电源的d s p 实现硬件电路3 0 安徽理工大学硕士学位论文 4 3 控制部分外围电路设计3 2 4 3 1电源模块3 2 4 3 2 信号采样及调理电路3 3 4 4 保护电路设计3 5 5串并联补偿式u p s 系统的软件设计3 8 5 1d s p 控制单元的组成3 8 5 2 主程序的设计4 0 5 3 初始化子程序4 1 5 4a d 转换程序4 3 5 5 定时器中断产生s p w m 子程序4 4 5 5 1 信号采样及调理电路4 5 5 5 2d e l t a 变换器电流控制指令4 6 5 6 捕获单元中断子程序产生基准正弦电压4 7 6 系统的仿真与实验4 9 6 1串并联补偿式u p s 的仿真模型4 9 6 1 1 电流检测模块5 l 6 1 2 电压检测模块5 1 6 1 3p w m 产生模块5 2 6 1 4l c 滤波模块5 2 6 2 仿真结果的分析5 3 6 2 1 仿真参数的选取5 3 6 2 2d e l t a 变换器的仿真5 3 6 2 3 主变换器控制策略的仿真5 5 6 2 4 系统仿真结果分析5 7 6 3 实验结果6 4 7 结论与展望6 9 7 1 本文工作总结6 9 7 2 工作展望6 9 参考文献7 1 一i v 一 旦茎 一一 致谢一7 4 作者简介7 5 安徽理工大学硕士学位论文 c o n t e n t s a b s t r a c tf i nc h i n e s e ) i a b s t r a c t ( i ne n g l i s h ) i i c h a p t e r 1 p r e f a c e 1 1 1 b a c k g r o u do f t h et h e s i s 1 1 2c l a s s i f i c a t i o no f u p s 1 1 3 s i t u a t i o no fs e r i e s - p a r a l l e lc o m p e n s a t e du p s 3 1 4p r e s e n ts t u d yo fs e r i e s p a r a l l e lc o m p e n s a t e du p s 4 1 5m a i nc o n t e n t so f t h ep a p e r 5 c h a p t e r2a n a l y s i so fs e r i e s p a r a l l e lc o m p e n s a t e du p ss y s t e m 6 2 1p e r f o r m a n c eo fs e r i e s p a r a l l e lc o m p e n s a t e du p s 6 2 2s 臼m c t l ea n a l y s i so fs e r i e s p a r a l l e lc o m p e n s a t e du p s 6 2 3 i n p u tv o l t a g ee f f e c t i o no fs e r i e s p a r a l l e lc o m p e n s a t e d u p s 8 2 3 1i n f l u e n c eo f h a r m o n i cc o m p o n e n t s 8 2 3 2 c o m p e n s a t i o no f f u n d a m e n t a la s y m m e t r i cc u r r e n t 1 0 2 3 3 c o m p e n s a t i o nf o r t h ef l u c t u a t i o n so f e l e c t r i c i t y 1 4 2 4 c o m p e n s a t i o no f l o a dv o l t a g e 15 2 5 c h a p t e rs u m m a r y 1 7 c h a p t e r 3s e r i e s p a r a l l e lc o m p e n s a t e du p sc o n t r o lp r o g r a m 18 ：；1o v e r v i e wo f t h eu p sc o n t r o ls t r a t e g y 1 8 3 2c o n t r o lo f d e l t ac o n v e r t e r 2 0 ：；3c o n t r o lo f m a i nc o n v e r t e r 2 1 3 3 1c o o r d i n a t et r a n s f o r m a t i o n 2 1 3 3 2 v o l t a g ea n d c u r r e n td o u b l ec l o s e d l o o pc o n t r o ls c h e m e 2 3 3 3 3 r e p e t i t i v ec o n t r o l 2 4 ：；4 c h a p t e rs u m m a r y 2 7 c h a p t e r4 c o n t r o lc i r c u i to fs e r i e s - p a r a l l e lc o m p e n s a t e du p ss y s t e m 2 8 4 1 a u x i l i a r yp o w e rs u p p l yd e s i g n 2 8 v l c o n t e n t s 4 2r e f e r e n c es i n u s o i d a lp o w e rd s ph a r d w a r ec i r c u i t 3 0 4 3c o n t r o lp a r to f t h ep e r i p h e r a lc i r c u i td e s i g n 3 2 4 3 1p o w e rs u p p l ym o d u l e 3 2 4 3 2 s i g n a ls a m p l i n ga n dc o n d i t i o n i n gc i r c u i t 3 3 4 4p r o t e c t i o nc i r c u i td e s i g n 3 5 c h a p t e r5 s e r i e s p a r a l l e lc o m p e n s a t e du p ss y s t e ms o f t w a r ed e s i g n 3 8 5 1 c o m p o s i t i o no f t h ed s pc o n t r o lu n i t 3 8 5 2 d e s i g no f t h em a i np r o g r a m 4 0 5 3i n i t i a l i z a t i o ns u b r o u t i n e 4 1 1 ；4 a dc o n v e r s i o np r o c e s s 4 3 5 5t i m e ri n t e r r u p tt og e n e r a t es p w ms u b r o u t i n e 一4 4 5 5 1m a i nc o n v e r t e rv o l t a g ec o n t r o li n s t r u c t i o n s 4 5 5 5 2d e l t ac o n v e r t e rc u r r e n tc o n t r o li n s t r u c t i o n 4 6 5 6 c a p t u r eu n i ti n t e r r u p ts u b r o u t i n et og e n e r a t es i n u s o i d a lv o l t a g e 4 7 6 s y s t e ms i m u l a t i o na n de x p e r i m e n t s 4 9 6 1s i m u l a t i o nm o d e lo fs e r i e s p a r a l l e lc o m p e n s a t e du p s 4 9 6 1 1c u r r e n td e t e c t i o nm o d u l e 51 6 1 2 v o l t a g ed e t e c t i o nm o d u l e 5 1 6 1 3p w m g e n e r a t i o nm o d u l e 一5 2 6 1 4i 。cf i l t e rm o d u l e 5 2 6 2 a n a l y s i so f s i m u l a t i o nr e s u l t s 5 3 6 2 1s e l e c t i o no fs i m u l a t i o np a r a m e t e r s 5 3 6 2 2d e l t ac o n v e r t e rs i m u l a t i o n 5 3 6 2 3s i m u l a t i o no f m a i nc o n v e r t e rc o n t r o ls t r a t e g y 5 5 6 2 4 a n a l y s i so fs y s t e ms i m u l a t i o nr e s u l t s 5 7 6 3 e x p e r i m e n tr e s u l t s 6 4 7r e s e a r c hs u m m a r ya n d p r o s p e c t 6 9 7 1a r t i c l es u m m a r y 6 9 7 2 p r o s p e c t 6 9 一v i i 安徽理工大学硕士学位论文 r e f e r e n c e s 7 】【 c o m p l i m e n t 7 4 r e s u m eo fa u t h o r 7 1 ； v i i i 1 绪论 1绪论 1 1 课题背景及意义 由于存在用电的复杂性和市电电网供电的问题，例如不合理配置的用电设 备、配电设备以及输变电的性能和质量较差、市电电网的容量较小、配电系统中 非线性负载的增多、设备和设备之间存在的影响和作用、电力半导体变流装置的 广泛应用等，例外人为的原因以及自然界中的雷击、大地电等产生的影响，因此 电网输出的交流电能不是标准稳定的正弦波，供电质量下降，出现了各种供电质 量问题。 u p s 电源既可直接应用在计算机上，而且在配置有计算机的设备上，例如供 电站的仪表、医院的c t 、程控电话系统、雷达站、军事、通信系统等，其后备 电源的柴油机发电机组均由u p s 来代替【1 1 。 在通信网络、电化学、功率电子器件、机电一体化、自动控制等科学技术快 速发展的基础上，u p s 产品得到不断的升级换代，集成化、全数字控制、电路结 构的模块化、环境集中监控及远程智能化管理等都得到了实现。因此，凡是使用 到计算机的地方，它的供电电源都是u p s 。当前u p s 起着至关重要的作用，主要 应用领域是公安等部门的供电、计算机及其网络交通、通信、金融、电力、医院、 国防、高校与科研机构等。 1 2u p s 的分类 常见的u p s 电源分为五种：后备式u p s 、在线互动式u p s 、双变换在线式 u p s 、双变换电压补偿在线式u p s 和三端1 3 式u p s 。下面分别进行简单介绍 2 1 ： ( 1 ) 图l 为后备式u p s 的原理框图。其最初电路形式是静止式u p s 。它的 特点是：电路结构简单、技术很成熟、成本低、应用非常广泛。当市电中断的时 候，有4 - 1 0 m s 的转换时间。由于输出转换开关受到动作时间和切换电流能力的 限制，输出电压有较差的稳定度，只适用于2 k v a 的小型u p s 。 安徽理工大学硕士学位论文 图1 后备式u p s 的原理框图 f i g 1t h ep r i n c i p l ef r a m ec h a r to f i ns u p p o r tt y p eu p s ( 2 ) 图2 为在线互动式u p s 的原理框图。在线的含义是逆变器工作的状态 是在线状态，不输出功率，逆变器处于热备份状态，蓄电池进行充电。在市电正 常的时候，增大了功率容量，在市电中断的时候，减少了转换时间，输电电压的 滤波作用得到了提高，属于并联式全功率调整方式。其输出电压有较差的稳定度， 成本低、电路简单，适用于5 k v a 左右的小容量u p s 。 图2 在线互动式u p s 的原理框图 f i g 2t h ep r i n c i p l ef r a m ec h a r to fo n l i n ei n t e r a c tt y p eu p s ( 3 ) 图3 为双变换在线式u p s 的原理框图，适用于大功率u p s ，属于串联式全 功率变换方式，并且市电供电与蓄电池供电的转换时间为0 ，输出质量较高的电能。 采用s c r 相控整流器时，市电输入的功率因数只能达n o 9 0 左右；采用i g b t 高频 s p w m 整流器时，市电输入的功率因数接近于1 。 图3 双变换在线式u p s 的原理框图 f i g 3t h ep r i n c i p l ef r a m ec h a r to fd o u b l et r a n s f o r mo n l i n et y p eu p s ( 4 ) 图4 为双变换电压补偿在线式u p s 的原理框图。主要应用的技术一是电力 有源滤波器的无功功率补偿技术，二是交流稳压技术中的电压补偿原理。由于其 转换时间为0 ，输出质量高的电能，适用于大功率u p s 。 1 绪论 图4 双变换电压补偿在线式u p s 的原理框图 f i g 4t h ep r i n c i p l ef r a m ec h a r to fd o u b l et r a n s f o r mv o l t a g ec o m p e n s a t i o no n l i n eu p s ( 5 ) 图5 为三端口式u p s 的原理框图。在线式u p s 整机效率低，可靠性不高的 原因是：要经过直流变交流和交流变直流两次的电能变换。通过改变u p s 的结构， 三端口式u p s 提高了系统的可靠性和效率。基本原理是：在市电正常的时候，市电 经过交流稳压器到达三绕组变压器绕组i ，然后经过变压器的次级绕组i 以及转 换开关之后，向负载供电，市电同时经过稳压器和三绕组变压器绕组i i 送至双向 变换器，双向变换器的工作状态为整流状态，把市电整流成直流后，蓄电池进行 充电。市电的异常时候，控制电路立即进行切换，蓄电池中的直流电经过双向变 换器逆变成交流电以后，向负载供电，不间断的为负载供电。可靠性高、整机效 率高是这种u p s 的特点，质量大、体积大、价格偏高、噪声大是其缺点0 1 1 4 】。 市电 工蓄电池 压器 t 图5 三端口式u p s 的原理框图 f i g 5t h ep r i n c i p l ef r a m ec h a r to f t h r e ep o r tt y p eu p s 1 3 串并联补偿式u p s 的概况 串并联补偿式u p s 的系统结构原理图如图4 所示，公共的蓄电池上连接有两个 可以四象限运行的p w m 功率变换器。一个为d e l t a 变换器，d e l t a 变换器的容量大约 为系统容量的2 0 ，在负载和市电电源之间通过串联变压器进行串联；另一个为主 变换器，主变换器的容量等于u p s 系统容量，在系统的输出端进行并联。当输入电 压有低于士1 5 的波动，频率有低于士3 的波动的时候，市电和d e l t a 变换器一起工 作，向负载供电，有1 稳压精度。当输入电压波动超过士1 5 ，频率波动超过士1 5 一2 一 安徽理工大学硕士学位论文 的时候，系统的工作方式为蓄电池供电方式，主变换器工作，向负载供电。市电 正常的时候，d e l t a 变换器的作用是对市电电压与输出电压之差进行功率补偿，因 此其优点是：高效率，小损耗，有较强的过载能力，功率裕量大【5 j 。 串并联补偿式u p s 在多项性能和指标上实现了突破和改善： ( 1 ) 在线双变换式u p s 所有的高性能指标得到了保留，l l 女h = - 相电压不平 衡度、负载的动态响应快、输出电压的稳定度高、输出波形的失真度小、频率跟 踪能力强、频率的稳定度高、抗干扰能力强等。 ( 2 ) 在线双变换式u p s 对电网的污染得到了解决。由于d e l t a 变换器是正 弦波电流源，它起谐波隔离器的作用，当含有高次谐波成分和无功电流的负载时， 它可以把负载中的高次谐波和无功电流的全部隔离掉，使得输入电流是正弦波， 且与输入电压同相，输入功率因数接近于l ，谐波成分 o 9 9 ，系统的输入功 率因数接近于1 。 ( 5 ) 系统的输入输出电流纹波小。输入电流的纹波低于3 ，输出电流的纹 波低于1 0 。 ( 6 ) 系统的效率高。系统的效率可达到9 6 。 2 2 串并联补偿式u p s 的结构分析 串并联补偿式u p s 是由双变流器串并联结构构成的，其主要组成部分有d e l t a 变换器、主变换器、串联变压器和相应的开关部件【1 0 】 1 l 】。本文研究的串并联补偿 式u p s 的主电路结构如图6 所示。 2 串并联补偿式u p s 系统分析 图6 串并联补偿式u p s 主电路结构 f i g 6m a i nc i r c u i ts t r u c t i l r eo fs e r i e s - p a r a l l e lc o m p e n s a t e du p s 由图6 可知：该系统的组成包括以下几个部分： ( 1 ) 交流电网u 。：额定电压为2 2 0 v ，频率为5 0 h z ，电压在士1 5 范围内波 动，可能含有谐波，也有可能是三相不对称输入。 ( 2 ) 串联变压器乃：可以是一个三相变压器，也可以是三个相互独立的单 相变压器组合在一起，它串接在交流电网和负载之间。 ( 3 ) d e l t a 变换器v s c l ：该变换器对市电电压的波动、电压谐波和不对称 度、市电输入电流中的无功分量、谐波分量以及由不对称负载引起的基波不对称 电流进行补偿。它是通过输出滤波电感三l ，串联变压器乃与电网串接，所以也 称为串联变换器。它的电路结构是三相半桥电路，控制方式是采用高频率的p w m 技术，并且可以双向在四象限进行工作。 ( 4 ) 主变换器v s c 2 ：它的电路结构是三相半桥电路，控制方式采用高频率 的p w m 技术，并且可以在双向在四象限进行工作。它的主要作用是：保证负载 上的三相电压为三相对称稳定的正弦波电压，并向负载提供无功电流、谐波电流 和基波不对称电流，当市电断电时想负载继续供电。该变换器经输出滤波电感三2 ， 滤波电容c 2 与负载端并接，所以又称为并联变换器。 ( 5 ) 直流母线电容c d 。l 和c d c 2 ：把两个完全相同的电容串联之后，在两个变 一7 安徽理工大学硕士学位论文 换器的直流公共端进行并接。 ( 6 ) 直流母线电池组玩。：由一些容量相同的电池串联连接组成，在两个变 流器的直流公共端进行并接，当市电断电时，作为备用电源，保证向负载的持续 供电。 ( 7 ) 主静态开关、旁路静态开关：其组成部分是两个反并联的晶闸管组，通 过切换来保证市电向负载的正常供电。 ( 8 ) 负载：包括线性负载和非线性负载等。 2 3串并联补偿式u p s 对输入电压的影响 2 3 1 对谐波分量的影响 下面就对d e l t a 变换器对谐波分量的补偿过程进行分析，当负载含有电阻、电 感或者是非线性负载时，以a 相为例，市电的输入电流f 。相对输入电压是滞后 的，并且有畸变，从而使市电的输入电流f 。包含有功分量、无功分量和谐波 分量“，址的傅里叶级数表达式为1 2 l ： 如= l 1s i n ( c o t + f 0 1 ) + ls i n ( n c o t + r p ) 脚 ( 2 1 ) = l lc o s 0 1 s i n c o t + i 1s i n f o c o s c o t + ls i n ( m o t + f o ) n = 2 在上式中，够1 一基波电流滞后于基波电压的相位角； 妒。一n 次谐波电流滞后于基波电压的相位角。 i 印= ，。lc o s f p ls i n c o t = ，印s i n c o t i 凹= ，讥s i n 仍c o s m t = ，印c o s 国t i 动= ls i n ( m o t + o , , ) ( 2 2 ) ( 2 3 ) ( 2 4 ) 其中，为基波有功电流，为基波无功电流，i a h 为谐波电流。那么i a l 可 表示为： z 吐2z 印+ z 钾+ z 动 ( 2 5 ) 2 串并联补偿式u p s 系统分析 d e l t a 变换器补偿五中的无功分量和谐波分量“的工作原理是：将无功分 量和谐波分量凶+ “从i a l 中分离出来以后，用蠢= 0 + 么作为调制波的指令信号， 对d e l t a 变换器进行s p w m 控制，在串联变压器的次级得到与乏= k + 乙相同的 补偿电流。a c ，来抵消f a 中的f a q + ，使市电输入电流f 。= 。 现 图7 电流指令值的检测运算电路 f i g 7t h ed e t e c ta r i t h m e t i cc i r c u i to fc u r r e n tc o m m a n dv a l u e 图7 为补偿电流指令值f 二= f 。+ 乙的检测运算电路，其中甜缸为a 相的基准 电压，其计算公式为u ，= s i n c o t 。假定负载是三相对称负载，而且蓄电池电压 是稳定的，其值为u d = ，砜，为砜的给定值，那么基波不对称电流i 0 = 0 ，au a = 0 。 图7 所示的运算电路的输入为市电负载电流i a l ，i 。l 经过低通滤波器l p f i 滤除 札中的谐波分量f a h 后，得到基波电流f 。l = f a p + 凶，基波电流与基准电压u 盯相乘后 得到： 一9 一