雙能源不間斷電源功率變換及控制.pdf

1、不間斷電源(UPS)已經(jīng)廣泛應(yīng)用在數(shù)據(jù)中心、交通樞紐、精密制造等重要場(chǎng)所。在傳統(tǒng)UPS中，柴油機(jī)通常被引入作為長(zhǎng)時(shí)間后備，然而柴油發(fā)電機(jī)的燃料需要存放在儲(chǔ)油罐內(nèi)，內(nèi)部的油料也要定期更換，從而增加了系統(tǒng)的維護(hù)成本。此外，柴油機(jī)存在污染嚴(yán)重的問題。
　　在雙能源UPS中，天然氣發(fā)電機(jī)取代了傳統(tǒng)的柴油機(jī)，和電網(wǎng)構(gòu)成雙能源的輸入。由于電網(wǎng)和天然氣管道為相互獨(dú)立的公共基礎(chǔ)設(shè)施，雙能源的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了冗余供能，提高了UPS供電可靠性。本文開展了雙

2、能源UPS功率變換和控制的研究。
　　本文第一章介紹了UPS的發(fā)展，回顧了前人引入新能源、燃料電池等設(shè)備提高供電可靠性的情況。隨后介紹了天然氣發(fā)電的前景和研究現(xiàn)狀。最后給出了雙能源UPS的架構(gòu)并分析了該系統(tǒng)的特點(diǎn)。
　　天然氣發(fā)電機(jī)通過AC/DC整流器接入到雙能源UPS，因此功率變換單元的設(shè)計(jì)是系統(tǒng)運(yùn)行的基礎(chǔ)。本文第二章主要介紹了功率變換器和能量管理的設(shè)計(jì)。首先通過實(shí)驗(yàn)分析了50kW天然氣發(fā)電機(jī)的特性。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合雙能源

3、UPS的應(yīng)用需求設(shè)計(jì)了發(fā)電機(jī)接入的AC/DC整流器。以效率為目標(biāo)選擇了變換器的開關(guān)頻率和功率器件，并設(shè)計(jì)了相應(yīng)的主電路參數(shù)、控制方案和保護(hù)方案。此外，針對(duì)天然氣發(fā)電機(jī)冷啟動(dòng)延遲的問題，設(shè)計(jì)了天然氣發(fā)電機(jī)和超級(jí)電容配合的能量管理方案。超級(jí)電容在機(jī)組冷啟動(dòng)期間提供負(fù)載功率，實(shí)現(xiàn)了不間斷供電，同時(shí)保證發(fā)電機(jī)在空載狀態(tài)下啟動(dòng)。
　　UPS應(yīng)該保證負(fù)載的連續(xù)供電。因此，在電網(wǎng)掉電的情況下，能源之間的切換是實(shí)現(xiàn)雙能源冗余供電的前提。本文第三章