关于ups逆变器并联控制技术探究

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1、关于UPS逆变器并联控制技术探究　　【摘要】文章通过工作实践并结合相关资料分析了最新无互联线逆变器并联控制基本原理，相比较传统的集中控制、主从控制、分散逻辑控制，总结了各种逆变器并联控制技术的优缺点，结合模块化UPS逆变器并联控制技术的发展趋势，分析了基于下垂特性的无互联线逆变器并联控制技术，指出无互联线的并联控制技术将成为未来模块化UPS的发展主流。【关键词】模块化UPS；逆变器并联；下垂控制；无互联线控制不间断电源UPS（UninterruptedPower8Supply）出现于上世纪80年代，它解决了传统市电直接供

2、电模式下电能质量差、可靠性低等问题，并开始为重要负载提供电能保障。随着用电负载对供电容量、可靠性方面越来越高的要求，传统UPS暴露出了诸如扩容难、维修性差不足。为解决这些问题并进一步满足用户对电能的质量和可靠性要求，基于高频链的模块化UPS技术正被广泛关注和研究。模块化UPS采用N+X冗余供电，在扩展性、可靠性和维修性方面较传统UPS有了长足的进步，成为未来UPS发展的一个重要方向。实现模块化的关键是逆变模块之间的并联均流控制，要求各个模块同步输出，即同幅、同频、同相，否则在逆变器间将会产生很大的环流，对并联系统造成不良

3、影响甚至崩溃。近年来随着数字信号处理器的广泛应用，极大地推进了UPS逆变模块并联均流控制技术的发展。实现逆变器并联均流控制的方法很多，就模块间有无控制连线而言，逆变器并联控制技术可分为有互联线逆变器并联控制和无互联线逆变器并联控制两大类。有互联线逆变器并联控制的主要思想是从传统直流电源的并联技术而来，是一种主动负载均分技术，使用较多的主要有集中控制、主从控制、分散逻辑控制。其中集中控制和主从控制在任意时刻都依靠于一个控制单元；分散逻辑控制是独立控制方式，可实现模块自我控制。尽管使用这些控制技术已经相对成熟，并且在输出电压

4、调节和模块均流方面都取得了不错的效果，但是模块间不可或缺的信号连线却始终制约着有互联线逆变器控制技术的发展，并极大地降低了系统的可靠性和扩展性。无互联线逆变器控制的主要思想来源于下垂特性理论。针对逆变器输出的有功功率及无功功率，通过调节逆变器输出电压的幅值及频率，实现逆变模块间均流控制，相比有互联线控制，由于无互联线控制中逆变模块之间没有互联线，每个模块只需检测本模块输出信息，通过解耦计算就可直接得到控制信号实现对自身的控制，所以基于下垂法的无互联线控制具有很高的可靠性和灵活性。1.环流分析8理想UPS中每个逆变模块的输

5、出电流应相等以实现输出功率的均分，然而实际制作中每个逆变器模块的参数无法完全一致，加之线路阻抗的不同，使得各逆变模块输出电压的幅值和相位无法在任意时刻精确相等，导致各逆变模块间输出功率均分和电流无法精确均分，这将引起逆变器模块间的环流，对设备造成极大伤害，尤其是在系统空载或者轻载的情况之下甚至损坏系统，因为当模块间出现环流时，有的模块将吸收有功功率，从而运行在整流模式，这将导致直流侧电压上升，并对直流侧电容造成损坏。因此对逆变器间环流进行分析十分重要，为此我们建立如图1所示的两台逆变器并联系统等效模型：设E1∠φ1、E2

6、∠φ2分别为逆变器1和逆变器2的出电压；r1+jX1和r2+jX2分别为逆变器1和2的输出阻抗和导线阻抗之和，负载为R，且负载电压为V　　2.2主从控制8人们为了解决集中控制下由于控制中心唯一造成的系统可靠性较差问题，开始将控制单元做到每台逆变电源中，运行时选择一台主控逆变电源负责完成并联控制功能，其他逆变电源做从机，这就是主从控制基本思想。传统主从控制主要分为三类：单主机模式、轮流主机模式和最大电流主机模式。并联系统工作时首先起动的逆变电源为主机，行使控制功能，其他逆变电源则为从机，依照主机给出的同步基准信号工作。这种

7、方式克服了集中控制下控制单元出现故障逆变电源就不能运行的缺陷，只要仍有逆变电源正常工作，就可切换主机并继续运行。图3给出了主从控制原理框图。图3主从控制原理框图主从控制系统中增加了并联网络状态的传输信号线BL、反映模块状态的主从标志MI以及可控开关K，若一个模块被选为主模块，则该模块将向网络状态信号线发出信号，标志此时系统内已有主机，同时闭合开关K，将本模块计算得到的控制信号通过公共同步基准信号线传递给其余从模块；对于其余从模块而言，启动时检测到网络状态线BL=1，说明此时系统有主机，则开始接收主模块传递的控制信号对本模

8、块进行控制。这样，主模块以电压源逆变器运行，而从模块以电流源逆变器运行。主从控制较集中控制的可靠性有所提高，当主模块失效时，系统中任意一个从模块将会取代主模块的角色为整个系统提供输出电流参考信号，以避免整个系统的失效。然而从主模块故障，到从模块切换为主模块过程中系统可能因失去同步而出现大规模失效，同时各模块的控制逻辑