双流变串-并联补偿式UPS：原理、控制与电能质量提升

本文主要探讨了电源技术中的串-并联补偿式 UPS 串联变换器的研究，这是针对现代工业对电能质量提升需求而发展出来的一种新型不间断电源系统。随着工业自动化和电子设备的广泛应用，电能质量的稳定性和效率变得至关重要。传统的 UPS 结构包括后备式、在线式、三端口在线互动式，但这些在处理非线性负载的无功电流、谐波电流以及电源电压的谐波和基波偏差方面存在局限。 双变流器串-并联补偿式 UPS 创新之处在于其采用了两个双向 SPWM AC/DC 变换器，它们分别通过电感 L1、电容 C1 和变压器 Ts 进行能量转换。其中一个变换器（称为串联补偿变换器）的输出电压直接串联在电源电压、负载电压和交流电源的谐波电压之间，提供无功补偿。其补偿电压分为两部分：一部分 Uh 用于谐波补偿，与电源中的谐波电压相等且方向相反；另一部分 Δv1 是基波补偿，用来抵消电源电压基波分量与负载电压额定值之间的偏差。 本文的重点在于深入解析这一工作原理，并探讨了相应的控制策略。通过仿真验证，作者证明了提出的控制方法能够有效降低电网输入电流的总畸变率至约3%，同时保持输入功率因数接近1，这显著提升了系统的电能质量，证明了该技术在实际应用中的有效性。尽管在国外，如 APC 公司已经实现了这种技术的实物产品，但在国内，由于仍处于理论研究阶段，进一步的技术开发和优化仍有待进行。 串-并联补偿式 UPS 串联变换器的研究对于提高电能质量、保障关键设备的正常运行以及推动绿色电源技术的发展具有重要意义，是电源技术领域的一个重要发展方向。未来的研究将着重于提高效率、降低成本和进一步完善控制策略，以适应不断增长的工业用电需求。