方波不間斷電源的控制方法及控制裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術提供了一種方波不間斷電源的控制方法及控制裝置，所述控制方法包括下列步驟：檢測所述方波不間斷電源的交流輸入電壓；當檢測到所述交流輸入電壓出現異常時，將所述方波不間斷電源的交流輸入端和交流輸出端斷開；控制所述方波不間斷電源中的逆變器輸出方波，其中所述方波的頻率從起始頻率逐漸減小至工頻。本發明專利技術的控制方法能防止變壓器偏磁飽和。

Fang Bo uninterrupted power supply control method and control device

The present invention provides a method for controlling the square wave uninterruptible power supply and control device, the control method comprises the following steps: detecting the square wave AC uninterruptible power supply input voltage; when detecting the AC input voltage is abnormal, the square wave uninterruptible power source AC input terminal and the AC output terminal is disconnected; control the square wave inverter output Fang Bo uninterrupted power supply, wherein the square wave frequency from the starting frequency decreases to frequency. The control method of the invention can prevent the transformer from biasing magnetic saturation.

【技術實現步驟摘要】
方波不間斷電源的控制方法及控制裝置
本專利技術涉及電力電子領域，具體涉及一種不間斷電源的控制方法及控制裝置。
技術介紹
不間斷電源能夠持續不斷地給用電設備進行供電，已經廣泛地用于各個領域。圖1是現有技術中的一種方波不間斷電源(UPS)的電路圖。如圖1所示，方波UPS包括交流輸入端11、交流輸出端12以及連接在交流輸入端11和交流輸出端12之間的繼電器13，還包括可充電電池14、連接在可充電電池14兩端的逆變器15和連接在逆變器15和交流輸出端12之間的變壓器16，其中逆變器15用于將可充電電池14的直流電轉換為方波。在圖1所示的方波UPS中，當交流輸入端11的交流電異常時，繼電器13被控制為斷開，逆變器15被控制輸出工頻方波，因而UPS從市電供電轉換為電池供電。通常繼電器13具有幾個毫秒的切換時間(或稱飛行時間)，在UPS的工作模式轉換期間，變壓器16一次側中的正反向電壓的伏秒乘積(伏秒積)不等，因此變壓器16將產生巨大的偏磁電流從而導致變壓器16飽和。變壓器16飽和一方面導致輸出電壓降低，從而降低帶負載能力；另一方面偏磁飽和電流將流過逆變器15中的金氧半場效晶體管(圖1未示出)，從而導致金氧半場效晶體管損壞。為了避免逆變器15中的金氧半場效晶體管損壞，現有的解決方案是在不選用磁芯較大的變壓器的前提下，選用耐流能力大的金氧半場效晶體管，或在逆變器15中的每一個金氧半場效晶體管上并聯多個金氧半場效晶體管。但是上述解決方案增加UPS的成本，另外沒有從根本上解決變壓器的偏磁飽和。
技術實現思路
因此，本專利技術要解決的技術問題是如何防止變壓器偏磁飽和。本專利技術的一個實施例提供了一種不間斷電源的控制方法，包括：1)檢測所述方波不間斷電源的交流輸入電壓；2)當檢測到所述交流輸入電壓出現異常時，將所述方波不間斷電源的交流輸入端和交流輸出端斷開；3)控制所述方波不間斷電源中的逆變器輸出方波，其中所述方波的頻率從起始頻率逐漸減小至工頻。優選的，所述起始頻率到所述工頻之間具有2～6個不同頻率。優選的，所述起始頻率為75赫茲～300赫茲，所述工頻為50赫茲或60赫茲。優選的，在所述步驟3)中，所述方波的頻率依次從111赫茲、76.9赫茲、58.8赫茲減小到50赫茲。優選的，所述方波的每一個周期的電壓均方根值在輸出電壓預定值的0.9～1.1倍之間。在其他優選實施例中，所述方波的每一個周期的電壓均方根值等于額定均方根值。優選的，所述方波不間斷電源的交流輸入端和交流輸出端之間具有開關裝置，在所述步驟2)中，控制所述開關裝置斷開，所述起始頻率的方波的第一上升沿對應的時刻等于所述交流輸入電壓異常的起始時刻、所述交流輸入電壓異常的檢測時間和所述開關裝置的切換時間之和。本專利技術的一個實施例還提供了一種方波不間斷電源的控制裝置，所述控制裝置包括：檢測裝置，用于檢測所述方波不間斷電源的交流輸入電壓；切換裝置，用于當檢測到所述交流輸入電壓出現異常時，將所述方波不間斷電源的交流輸入端和交流輸出端斷開；以及控制裝置，用于控制所述方波不間斷電源中的逆變器輸出方波，其中所述方波的頻率從起始頻率逐漸減小至工頻。優選的，所述起始頻率到所述工頻之間具有2～6個不同頻率。優選的，所述起始頻率為75赫茲～300赫茲，所述工頻為50赫茲或60赫茲。優選的，所述控制裝置用于控制所述逆變器輸出的方波的頻率依次從111赫茲、76.9赫茲、58.8赫茲減小到50赫茲。優選的，所述控制裝置用于控制所述逆變器輸出的所述方波的每一個周期的電壓均方根值在輸出電壓預定值的0.9～1.1倍之間。在其他實施例中，所述方波的每一個周期的電壓均方根值等于額定均方根值。本專利技術的控制方法在不增加成本的情況下有效地防止變壓器偏磁飽和，并且在工作模式轉換期間，UPS的帶負載能力保持不變。附圖說明以下參照附圖對本專利技術實施例作進一步說明，其中：圖1是現有技術中的一種方波不間斷電源的電路圖。圖2a是交流電在相位角0°異常時根據現有的控制方法的輸出電壓的時序圖。圖2b是交流電在相位角0°異常時根據本專利技術的控制方法的輸出電壓的時序圖。圖3a是交流電在相位角45°異常時根據現有的控制方法的輸出電壓的時序圖。圖3b是交流電在相位角45°異常時根據本專利技術的控制方法的輸出電壓的時序圖。圖4a是交流電在相位角90°異常時根據現有的控制方法的輸出電壓的時序圖。圖4b是交流電在相位角90°異常時根據本專利技術的控制方法的輸出電壓的時序圖。圖4c是交流電在相位角90°異常時根據現有的控制方法的變壓器輸出電壓和一次側電流的時序圖。圖4d是交流電在相位角90°異常時根據本專利技術的控制方法的變壓器輸出電壓和一次側電流的時序圖。圖5a是交流電在相位角135°異常時根據現有的控制方法的輸出電壓的時序圖。圖5b是交流電在相位角135°異常時根據本專利技術的控制方法的輸出電壓的時序圖。具體實施方式為了使本專利技術的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖通過具體實施例對本專利技術進一步詳細說明。概括說來，本專利技術的控制方法通過控制逆變器15(參見圖1)輸出的方波的頻率從高于工頻的起始頻率逐漸降低為工頻，使得變壓器16(參見圖1)的伏秒積差值減小，從而防止了變壓器16偏磁飽和。為了便于理解，下面將基于圖1分別對交流電在相位角0°、45°、90°和135°異常(例如斷電)時，對照現有的控制方法來說明本專利技術的控制方法。以下將以電壓異常偵測時間為2毫秒，繼電器13切換時間為6毫秒，且逆變器15在電池模式下輸出的方波的峰值電壓VPK為343伏、頻率為50赫茲、脈沖寬度為4.5毫秒為例詳細說明本實施例的控制方法。圖2a是交流電在相位角0°異常時根據現有的控制方法的輸出電壓的時序圖。參見圖2a所示，在時刻t20，交流輸入端11的交流電斷電；在時刻t20～t21(8毫秒)，判斷交流輸入端11的交流電異常，并斷開繼電器13；在時刻t21～t22，逆變器15被控制輸出脈寬為1毫秒的正向脈沖電壓P2a1，且在時刻t22～t23，逆變器15被控制輸出脈寬為4.5毫秒的負向脈沖電壓P2a2；在時刻t23之后，逆變器15被控制輸出頻率50赫茲、脈寬4.5毫秒的方波。在交流電異常的第一個周期內(即時刻t20～t23)，正向脈沖電壓P2a1的寬度與負向脈沖電壓P2a2的寬度的差值為3.5毫秒，因此變壓器16的伏秒積差值為VPK×3.5毫秒，這將導致或極易導致變壓器16偏磁飽和。圖2b是交流電在相位角0°異常時根據本專利技術的控制方法的輸出電壓的時序圖。參見圖2b所示，圖2b的時刻t20～t21的控制方法與輸出電壓波形與圖2a相同。采用本實施例的控制方法，在時刻t21～t24，逆變器15被控制為輸出一個周期的方波(包括脈寬2毫秒的正向脈沖電壓P2b1和負向脈沖電壓P2b2)，其頻率為111赫茲；在時刻t24之后，逆變器15被控制為依次輸出一個周期的方波(包括脈寬3毫秒的正向脈沖電壓P2b3和負向脈沖電壓P2b4)，其頻率為76.9赫茲；一個周期的方波(包括脈寬為4毫秒的正向脈沖電壓P2b5和負向脈沖電壓P2b6)，其頻率為58.8赫茲；之后持續輸出頻率為50赫茲、脈寬為4.5毫秒的方波。因此本實施例的控制方法是切斷繼電器13之后，控制逆變器15輸出的方波的頻率從111赫茲逐漸降本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種方波不間斷電源的控制方法，所述控制方法包括下列步驟：1）檢測所述方波不間斷電源的交流輸入電壓；2）當檢測到所述交流輸入電壓出現異常時，將所述方波不間斷電源的交流輸入端和交流輸出端斷開；3）控制所述方波不間斷電源中的逆變器輸出方波，其中所述方波的頻率從起始頻率逐漸減小至工頻。

【技術特征摘要】
1.一種方波不間斷電源的控制方法，所述控制方法包括下列步驟：1）檢測所述方波不間斷電源的交流輸入電壓；2）當檢測到所述交流輸入電壓出現異常時，將所述方波不間斷電源的交流輸入端和交流輸出端斷開；3）控制所述方波不間斷電源中的逆變器輸出方波，其中所述方波的頻率從起始頻率逐漸減小至工頻。2.根據權利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述起始頻率到所述工頻之間具有2～6個不同頻率。3.根據權利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述起始頻率為75赫茲～300赫茲，所述工頻為50赫茲或60赫茲。4.根據權利要求1至3中任一項所述的控制方法，其特征在于，在所述步驟3）中，所述方波的頻率依次從111赫茲、76.9赫茲、58.8赫茲減小到50赫茲。5.根據權利要求1至3中任一項所述的控制方法，其特征在于，所述方波的每一個周期的電壓均方根值在輸出電壓預定值的0.9～1.1倍之間。6.一種方波不間斷電源的控制裝置，所述控制...

【專利技術屬性】
技術研發人員：胡武華，謝凱軍，胡志元，
申請(專利權)人：伊頓制造格拉斯哥有限合伙莫爾日分支機構，
類型：發明
國別省市：瑞士,CH