一种与发电机在线并机的三相不间断应急电源及其不间断控制方法

摘要

本发明的目的在于提供一种与发电机在线并机的三相不间断应急电源及其不间断控制方法，包括由A相、B相、C相、第一直流电源Vdc1、第二直流电源Vdc2、第一电容器Cdc1、第二电容器Cdc2组成的三相四线制结构，串联后的第一直流电源Vdc1和第二直流电源Vdc2与串联后的第一电容器Cdc1和第二电容器Cdc2并联，两个串联的直流电源和两个串联电容器的中点连接在一起，作为三相四线制结构的输出中性线，此中性线与发电机的中性点N连接在一起。本发明实现了应急电源系统与发电机组的无冲击完美切换和柔性控制，显著提高供电系统的可靠性和安全性。

主权项

一种与发电机在线并机的三相不间断应急电源，其特征是：包括由A相、B相、C相、第一直流电源(V_dc1)、第二直流电源(V_dc2)、第一电容器(C_dc1)、第二电容器(C_dc2)组成的三相四线制结构，串联后的第一直流电源(V_dc1)和第二直流电源(V_dc2)与串联后的第一电容器(C_dc1)和第二电容器(C_dc2)并联，两个串联的直流电源和两个串联电容器的中点连接在一起，作为三相四线制结构的输出中性线，此中性线与发电机的中性点(N)连接在一起；所述的C相的结构为：两个具有反并联二极管的功率开关器件串联组成桥臂，三个桥臂均采用LC型滤波器，滤波电感(L)的一端连接在桥臂中点，滤波电感(L)的另一端分别连接滤波电容器(C_f)和并机电感器(L_g)，滤波电容器(C_f)与中性线相连，并机电感器(L_g)与第一开关(K₁)相连，第一开关(K₁)连接该相负载(Z_c)，并与控制发电机该相输出与该相负载(Z_c)通断的第二开关(K₂)相连，负载(Z_c)连接中性线，第二开关(K₂)与发电机该相输出端连接；检测C相直流母线电流(I_dc)的第一感应式霍尔电流传感器(③)通过其中心的圆孔套在C相直流母线上，其输出送入控制系统作为直流母线电流反馈信号；检测流过C相第一开关(K₁)电流的第二感应式霍尔电流传感器(④)通过其中心的圆孔套在连接并机电感器(L_g)与第一开关(K₁)的导线上，其输出送入控制系统作为判断第一开关(K₁)是否闭合的依据；检测流过C相第二开关(K₂)电流的第三感应式霍尔电流传感器(⑤)通过其中心的圆孔套在连接该相负载(Z_c)与第二开关(K₂)的导线上，其输出送入控制系统作为判断第二开关(K₂)是否闭合的依据；检测发电机输出电压的第二霍尔电压传感器(⑥)的两个检测端分别与发电机输出端和中性线相连，其输出送入控制系统中的SPLL模块，用于检测发电机电压的幅值和相位；检测应急电源输出电压的第一霍尔电压传感器(⑦)的两个检测端分别与LC滤波器的电容(C_f)的两端相连，其输出送入控制系统C相控制系统作为应 急电源输出电压的反馈信号；C相控制系统包括第一控制器(G_c1)即直流母线电流控制器、第二控制器(G_c2)即输出电压控制器和第三控制器(G_c3)即谐波电压补偿控制器，通过3个控制器构成3个控制通道：第二霍尔电压传感器(⑥)检测到的发电机输出电压的瞬时值送入控制系统中的SPLL软件锁相环模块模块，SPLL通过运算后得到发电机输出电压有效值u_gm和电压相位信息ωt；被期望的直流母线电流值I_dr与第一感应式霍尔电流传感器(③)检测的实际直流母线电流I_dc均送入第一减法器环节(A1)，得到的I_dr‑I_dc输入到第一控制器(G_c1)，其输出Δθ与SPLL输出的相位信息ωt被送入第一加法器环节(A2)，对所得到的结果Δθ+ωt求取正弦值后，送入到第一乘法器环节(M1)；被期望的输出电压V_acm与来自LC滤波器电容(C_f)的电容电压V_ac被送入第二减法器环节(A4)，其差值V_acm‑V_ac被送入到第二控制器(G_c2)，第二控制器(G_c2)的输出V_m0送入第一乘法器环节(M1)；通过第一霍尔电压传感器(⑦)检测到的LC滤波器电容(C_f)的电容电压V_ac被送入控制系统中的信号滤波器(FL)，信号滤波器(FL)的输出为从电容电压V_ac中提取出来的电压谐波信号，该信号连同期望的输出电压谐波指令信号被送入第三减法器环节A5，其差值V_hf被输入到第三控制器(G_c3)；第一乘法环节(M1)的输出V_m1和第三控制器(G_c3)的输出ΔV_rp均送入第二加法器环节A3，第二加法器环节(A3)的输出V_m2送入到SPWM环节，即正弦波脉冲宽度调制器，SPWM调制器输出的PWM脉冲即用于驱动C相桥臂的功率开关器件(VT5、VT2)；所述的A相、B相和C相共用第一直流电源(V_dc1)、第二直流电源(V_dc2)、第一电容器(C_dc1)、第二电容器(C_dc2)，其余结构相同。