歡迎來到安徽beplay体育钱包 官方網站!

內頁

不間斷電源的並聯控製方式增強可靠性

發表時間:2022-11-08 瀏覽次數:50

    多模塊UPS能較靈活地實現對電源係統容量的擴展,為了增加整個電源係統的可靠性,它可以組成冗餘並聯係統。文中對目前采用的UPS並聯連接控製方式和均流控製技術進行綜述。逆變器並聯的全數字化控製方案是交流電源領域的發展趨勢。

    1.前言

    不間斷電源(UPS)越來越廣泛地應用於一些重要的設備上,用它為這些設備提供恒定的電壓和頻率,例如電腦係統,通訊係統和醫院的一些儀器。如果要擴展係統容量,可以使用大容量UPS或用小容量UPS並聯這兩種方法實現。前一種方法由於初期投資大,安裝困難(比如大小,重量和係統可靠性)等原因而變得不太實際。相比之下用後一種方法來擴展係統容量並使之具有冗餘性是比較容易實現的。

    常見的冗餘式供電方式有由二台或多台UPS電源逆變器模塊經係統控製櫃並聯後再向外供電的主從供電體係,以及將並機功能直接設計在各個UPS電源單元模塊中的分散邏輯供電方案。不管采用那種方式,在正常工作時每個UPS電源模塊都要平均分配負載電流。在運行中,如果遇到其中一台UPS電源模塊出故障時,並聯係統自動將有故障的UPS電源模塊同負載脫機。此時,全部負載由剩下的UPS電源模塊按照比例平均分擔。通過這種方式,UPS電源可以保證一直向用戶提供無幅度大小擾動和無供電時間中斷的高質量電源。顯然,采用這樣的供電係統,大大增強了UPS電源供電係統的可靠性。

    要實現UPS並聯我們要完成以下兩個任務:(1)各個UPS輸出電壓的幅值、頻率和相位要相同;(2)在輸出電壓同步的情況下,總的負載電流要在各個UPS間均衡分配,達到負載均分的目的。

    2.UPS的並聯控製方式

    UPS的並聯按照其連接方式一般分為集中控製,主從控製,分散邏輯控製,3C(CircularChainControl)連接控製和無互連線控製方式。

    不間斷電源的並聯控製方式增強可靠性

    (1)集中控製

    集中控製又可以分為直接集中控製和間接集中控製。直接集中控製方式中並聯單元檢測市電的頻率和相位,向每個UPS發出同步脈衝,無市電時可由晶振產生同步脈衝通過各個UPS單元的鎖相環控製來保證各單元輸出電壓同步。並聯單元還要檢測負載的總電流,然後除以並聯單元數作為各個單元的電流參考並與本單元電流比較求出偏差並控製使其  。不過由於存在檢測誤差,所以實際輸出電壓相位仍然可能存在誤差。為消除這一缺陷,我們可以采用間接集中控製方式。這種方式是用電流誤差ΔI和輸出電壓VO計算出ΔP和ΔQ,其中ΔP作為相位補償量,ΔQ作為電壓幅值補償量,可進一步提高並聯運行時均流的  。

    但是由於係統仍采用一個集中的控製單元,如果該控製單元出現故障時整個UPS並聯係統就會癱瘓,存在單點故障,不能真正達到高可靠性和真正冗餘的目的,所以目前的並聯係統較少采用這種方式。

    (2)主從控製

    主從控製方式是將並聯控製單元做到每個模塊上,通過工作方式選擇開關來選擇一台UPS做主機,其他單元作為從機。各個電源單元檢測網絡狀態信號線並由其內部主從標誌來控製開關K的閉合與否。當係統中的一台出現故障時其餘單元仍可以工作,當主機出現問題時可通過切換來使得另外一台UPS作為主機使係統繼續正常運行。通常做主機的一台UPS處於電壓控製模式,而其他的UPS處於電流控製模式。

    這種方式雖然可靠性有所增加但在其同步信號仍為公共集中同步信號,切換過程中失去同步信號可能使模塊失效,並且切換控製電路的複雜性也可能影響係統的正常運行,從而影響整個係統的性能指標,所以主從式並聯控製係統並不是較理想的並聯冗餘係統。

    (3)分散邏輯控製並聯

    分散邏輯控製是將控製權分散,在逆變電源並聯運行時,各個電源模塊檢測出自身的有功和無功功率,通過均流母線傳送到其他並聯模塊中,與此同時電源模塊本身也接收來自其他模塊的有功無功信號進行綜合判斷確定本模塊的有功無功基準,從而確定各個模塊的電壓和同步信號(頻率和相位)的參考值。

    分散邏輯控製技術即為一種獨立並聯控製方式,它采用了在各逆變電源中把每個電源模塊中的電流及頻率信號進行綜合,得出各自頻率及電壓的補償信號的控製策略。這種方式可實現真正的冗餘並聯,有一個模塊故障退出時,並不影響其他模塊的並聯運行。它以可靠性高、危險性分散、功能擴展容易等良好的特性已在眾多領域中得到了廣泛的應用,並且成為計算機控製係統發展的主要方向之一,是一種比較完善的分布式智能控製技術。但當多個模塊並聯時互連線數目較多,信息量大,實現較複雜。

    (4)3C(CircularChainControl)連接

    3C型並聯的思想是減少互連線的數目和信號的傳遞,以減少對其他模塊的依賴程度。它是將  台逆變器的輸出電流反饋信號加到第二台逆變器的控製回路中,第二台的輸出電流反饋信號加到第三台,依次連接。  一台的輸出電流反饋信號返回到  台逆變器的控製回路,使並聯係統在信號上形成一個環形結構,在功率輸出方麵形成並聯關係。

    3C型方案在控製回路中引入其他模塊信號,加強了模塊之間的影響,使得常規方案難以控製,因此一般采用H∞理論設計控製器以解決穩定性問題。文獻中每個逆變器都由PI控製來得到快速的動態響應,用魯棒控製來得到多個模塊逆變器的魯棒性,以減少逆變器間的的相互影響。與前麵的方案相比,3C型並聯方案僅引入一個模塊的電流信號,無需模擬信號平均電路,也無需知道並聯模塊數。但是控製器複雜,設計難度大,多采用數字控製係統來實現,成本較高,而且采用H∞方法設計控製器,控製器階數過高,實現較困難。

Baidu
map