具有不对称电流补偿功能的三相串并联补偿式UPS

4．1 市电电压大于负载电压的补偿
以A相为例，其电流指令值iac*=-△UdUmsinωt，用iac*控制Delta逆变器产生出补偿电压△Uac=-△UdUmSinωt，△Uac的方向与市电电流i。和电压Ua的方向相反。
当Ua>UaL=Uar时，如图9所示，市电输入功率Pa=UaIa，负载所需功率PaL=UaLiaL，则P>PaL，市电输入的多余功率△Pa=Pa-PaL将通过主逆变器整流后对蓄电池充电，暂存在蓄电池中。由于Ua的升高，使点电压UaL上升，上升率主逆变器的控制电路为了保持uaL=uar不变，控制主逆变器的输出电压‰降低，使UaoUaL=Uar，主逆变器处于整流状态，蓄电池电压Ud上升。根据功率平衡的原则，Ud的上升率应等于市电电压的上升率，即

当Ud上升到Udr+△Ud>Udr时,+Ud通过图5所示的指令值运算电路控制Delta逆变器使其在变压器T。的次级产生一个补偿电压

式(21)说明得到了完全的补偿，市电入输的多余功率△P a=O，进入功率平衡状态。

当Ua=Uar+△UAI时，市电输入电流L必须相应减小△，Ia才能保证使市电输入功率等于负载所需的功率，Ia的减小是由+△Ud通过对Delta逆变器的控制来实现的。此时，下面的等式成立

由图9可知，根据基尔霍夫节点电流∑i=0的定律，在节点市电输入的有功电流为Ia-△Ia，负载所需的有功电流IaL=Ia，不足的部分由蓄电池通过主逆变器来补足，使主逆变器处于逆变状态。假定X为变压器TaL次级的等效漏抗，则市电输入电压Ua在Tra次级的电压降为X(L+△Ia)+△Uac>△Uac，所以，Delta逆变器处于整流状态。使负载所需有功电流的不足部分由负补偿电压-△Uac减少的市电输入功率，通过Delta逆变器的整流和主逆变器的逆变，以电流的形式来补足如图9中的实线路径所示。电压的向量关系为

4．2 市电电压小于负载电压的补偿
仍以A相为例，用iac控制Delta逆变器、产生出补偿电压△Uac=△udUmsint，其方向与市电电流ia和电压ua的方向相同。

当uaUaL=Uar时，如图10所示，市电输入功率Pa=uaIa,负载所需功率PaL=uaLIaL,则PaPaL市电输入的不足功率△Pa=PaL-Pa将由蓄电池通过主逆变器的逆变来补足。由于Ua的降低，使点电压UaL下降，下降率主逆变器的控制电路为了保持UaL=Uar不变，控制主逆变器的输出电压Uao卜升，使uao>UaL=Uar，主逆变器处于逆变状态，蓄电池电压Ud下降，根据功率平衡的原则，Ud的下降率应等于市电电压的下降率，即

当Ud下降到Udr-△UdUdr时，-△Ud通过图5所示的指令值运算电路控制Delta逆变器使其在变压器Tra的次级产生一个补偿电压

式(24)说明得到了完全的补偿，市电输入的不足功率△Pa=O，进功率平衡状态。

当Ua=uar-△UaI时，市电输入电流Ia必须相应增大△Ia才能保证使市电输入功率等于负载所需的功率，Ia的增大是由-△Ud通过对Delta逆变器的控制来实现的。此时，下面的等式成立

由图10可知，根据基尔霍夫节点电流∑i=0的定律，在节点市电输入的有功电流为Ia+△Ia，负载所需的有功电流IaL=Ia，多余的电流由蓄电池通过主逆变器来吸疏，使主逆变器处于整流状态，则市电输入电压ua在Tra次级的电压降为X(Ia+△Ia)一△Uac△uac,所以，Della逆变器处于逆变状态，使负载所需有功电流的多余部分由正补偿电压+△uac增大的市电输入功率，通过主逆变器的整流和Delta逆变器的逆变，以电流增大量△Ia反馈的形式来补偿如图10中的实线路径所示。电压的向量关系为

4．3 Tra次级电抗X的值
Tra变压器次级电抗X的值，可以通过如下的方法估算：普通变压器的电抗压降约为变压器容量的(3～5)％，故把Tra的电抗压降折算到负载额定电压uar抗压降标么值为
IaX=(0．03~0．05)O．150．0075
此值很小，为了简化计算，在图9和图10中向量图内的jXI。可以认为是近似等于零。

4．4 Delta逆变器与主逆变器的补偿容量
Delta逆变器与主逆变器的补偿容量，与市电电压的波动范围和负载功率因数cosφL有关
对于Delta逆变器

对于主逆变器

式中：Ss与Sp为Delta逆变器和主逆变器补偿容量；
SL为负载容量，都是视在功率。

作出的关系曲线如图11（a）、（b）所示。

5 试验波形
图12给出了单相电阻负载时的源侧电压和电流的试验波形，可知市电输入的三相电流波形是对称的，说明对不对称电阻负载电流进行了补偿。图13给出了单相电感负载时的源侧电压和电流的试验波形，可知其对负载的无功电流和不对称电流同时进行了补偿。图14给出了三相非线性负载时的源侧电压和电流的试验波形，可知对负载的谐波电流进行了补偿。

6 结语
三相串并联补偿式UPS，是最近几年才发展起来的一种新型UPS，它有很多优点，但也存在着．些缺点，其中最大的缺点是不能对不对称负载电流进行补偿。本文提出来的控制方法克服了这种缺点。