[发明专利]一种基于UPS拓扑的节能回馈负载系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明公开了一种基于UPS的节能回馈负载技术，利用电力电子变换控制技术，将能量回馈到电网，属于电力电子变换技术领域。

背景技术

在能源问题越来越严峻的今天，加强节能技术的开发，已经刻不容缓。在电气与电子工业领域，不论是产品研发还是量产，都要使用大量的负载设备。尤其是电气产品量产阶段，老化是很多产品必不可少的环节。为了达到老化的目的，需要让电气产品持续带负载一定的时间(例如48小时)。就目前的现状来说，厂家大量使用电阻作为负载。于是，在大功率产品制造领域，厂家需要大量使用诸如水泥电阻这样的负载。造成的后果是，需要为大量的负载配置专门的安装场地。同时，老化本身需要消耗大量的电能，因此厂家需要支付大量的电费，这种大量耗能式的老化过程也不符合国家节能降耗的需求；并且，老化产生的大量热量需要散掉，这就要求厂家必须配置冷却设备；再者，为了保证老化过程的安全，厂家还需要配备足够的安防设备等等。另外，大容量负载设备的费用对企业来说也是一笔不小的开支。

目前，老化过程的负载一般采用两种负载结构；

其中，一种为三相负载箱结构，该负载箱具有技术成熟、可靠性较高的优点。但是，这种负载箱结构的价格昂贵，占地面积大，同时还必须配置冷却装置；而对于电能，这种负载箱结构也无法实现电能回馈，因此不利于节能降耗。

另一种为负载结构，该负载结构为三相电子负载，该三相电子负载具有 体积小、调节性能好的优点。但是三相电子负载同样价格昂贵，而且该三相电子负载无法应用于大功率老化，并且同样无法实现能量回馈，不利于节能降耗。

产品老化过程中，如何将消耗在负载上的电能加以利用，成为了一个值得思考的问题。随着电力电子技术的不断进步，人们对于电能的控制已经越来越得心应手。将消耗在电阻负载上的电能返送回电网已经成为了可能。

发明内容

针对现有技术存在无法实现利用负载电能的问题，本发明提出了一种采用回馈负载系统的结构来用作待测设备在老化过程中的负载，通过回馈负载系统，将待测设备的负载上的电能回馈给待测设备，从而实现电能的回馈利用，有利于节能降耗。

采用回馈负载系统的UPS系统包括UPS系统输入开关，该UPS系统输入开关连接待测设备EUT，从而向待测设备EUT提供电能。待测设备EUT的输出接入回馈负载系统，而回馈负载系统的输出与UPS系统输入开关及待测设备EUT连接。由此，实现负载电能向待测设备的回馈。

回馈负载系统包括回馈负载输入开关、回馈负载变换器、回馈负载输出开关以及UPS系统回馈开关。其中，回馈负载输入开关连接回馈负载变换器FLC，回馈负载变换器FLC的输出接入回馈负载输出开关，回馈负载输出开关接入UPS系统回馈开关，并通过UPS系统回馈开关返回接入UPS系统输入开关以及待测设备EUT的输入端。

本发明采用的回馈负载系统的工作过程如下：三相交流电加到待测设备EUT上，按照待测设备EUT的功率来配置回馈负载系统的功率，待测设备EUT的输出接为回馈负载变换器FLC的输入，回馈负载应该能够具有功率因数校正PFC功能，使流入其电流与输入电压同相位，并具有较低的输入电流畸变率。对于待测设备EUT来说，回馈负载变换器FLC就与普通的电阻负载无异。回馈负载变换器FLC的输出通过UPS系统回馈开关K4返回至电网。系统的 绝大部分有功电流都得到了回馈，只消耗了待测设备EUT和回馈负载变换器FLC的固定损耗。对待测设备EUT来说，回馈负载系统完全实现了纯电阻性的功能。

附图说明

图1为采用本发明的回馈负载系统的UPS系统；

图2为本发明的回馈负载系统结构框图；

图3为本发明的回馈负载系统的器件级拓扑图；

图4为本发明的回馈负载系统的整流器控制策略图；

图5为本发明的回馈负载系统的逆变器控制策略图；

具体实施方式

下面，结合附图与实施例对本发明作进一步说明。