UPS的并联控制与均流技术浅谈_电源技术_新浪博客

      多模块UPS能较灵活地实现对系统容量的扩展,为了增加整个逆变电源系统的可靠性,它可以组成冗余并联系统。 文中对目前采用的UPS并联连接控制方式和均流控制技术进行综述。逆变器并联的全数字化控制方案是交流电源领域的发展趋势。 

    不间断电源(UPS)越来越广泛地应用于一些重要的设备上,用它为这些设备提供恒定的电压和频率,例如电脑系统,通讯系统和医院的一些仪器。如果要扩展系统容量,可以使用大容量UPS或用小容量UPS并联这两种方法实现。前一种方法由于初期投资大,安装困难(比如大小,重量和系统可靠性)等原因而变得不太实际。相比之下用后一种方法来扩展系统容量并使之具有冗余性是比较容易实现的。 
    常见的冗余式供电方式有由二台或多台UPS电源逆变器模块经系统控制柜并联后再向外供电的主从供电体系,以及将并机功能直接设计在各个UPS电源单元模块中的分散逻辑供电方案。不管采用那种方式,在正常工作时每个UPS逆变电源模块都要平均分配负载电流。在运行中,如果遇到其中一台UPS逆变电源模块出故障时,并联系统自动将有故障的UPS模块同负载脱机。此时,全部负载由剩下的UPS逆变电源模块按照比例平均分担。通过这种方式,UPS电源可以保证一直向用户提供无幅度大小扰动和无供电时间中断的高质量电源。显然,采用这样的供电系统,大大增强了UPS电源供电系统的可靠性。  
    集中控制又可以分为直接集中控制和间接集中控制。直接集中控制方式中并联单元检测市电的频率和相位,向每个UPS发出同步脉冲,无市电时可由晶振产生同步脉冲通过各个UPS单元的锁相环控制来保证各单元输出电压同步。并联单元还要检测负载的总电流,然后除以并联单元数作为各个单元的电流参考并与本单元电流比较求出偏差并控制使其最小。不过由于存在检测误差,所以实际输出电压相位仍然可能存在误差。为xx这一缺陷,我们可以采用间接集中控制方式。这种方式是用电流误差ΔI和输出电压VO计算出ΔP和ΔQ,其中ΔP作为相位补偿量,ΔQ作为电压幅值补偿量,可进一步提高并联运行时均流的精度。  
    主从控制方式是将并联控制单元做到每个模块上,通过工作方式选择开关来选择一台UPS做主机,其他单元作为从机。各个电源单元检测网络状态信号线并由其内部主从标志来控制开关K的闭合与否。当系统中的一台出现故障时其余单元仍可以工作,当主机出现问题时可通过切换来使得另外一台UPS作为主机使系统继续正常运行。通常做主机的一台UPS处于电压控制模式,而其他的UPS处于电流控制模式。  
    分散逻辑控制技术即为一种独立并联控制方式,它采用了在各中把每个电源模块中的电流及频率信号进行综合,得出各自频率及电压的补偿信号的控制策略。这种方式可实现真正的冗余并联,有一个模块故障退出时,并不影响其他模块的并联运行。它以可靠性高、危险性分散、功能扩展容易等良好的特性已在众多领域中得到了广泛的应用,并且成为计算机控制系统发展的主要方向之一,是一种比较完善的分布式智能控制技术。但当多个模块并联时互连线数目较多,信息量大,实现较复杂。  
    3C型方案在控制回路中引入其他模块信号,加强了模块之间的影响,使得常规方案难以控制,因此一般采用H∞理论设计控制器以解决稳定性问题。文献中每个逆变器都由PI控制来得到快速的动态响应,用鲁棒控制来得到多个模块逆变器的鲁棒性,以减少逆变器间的的相互影响。与前面的方案相比,3C型并联方案仅引入一个模块的电流信号,无需模拟信号平均电路,也无需知道并联模块数。但是控制器复杂,设计难度大,多采用数字控制系统来实现,成本较高,而且采用H∞方法设计控制器,控制器阶数过高,实现较困难。  
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