ups电源系统的并联技术与电池管理

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1、UPS电源系统的并联技术与电池管理李署明广东志成冠军集团有限公司523718摘要：木文分析介绍了UPS并联的基木原理与电池失效的机理，与电池管理技术发展过程中出现的几种检测与控制方案，并针对各种方案的优缺点讨论了今后UPS电源的发展趋势。关键词：UPS电源；并联技术；电池管理技术一.随着现代高科技的发展，计算机与高精度仪器设备的广泛使用，用电设备对电网的要求也随着提高，高次谐波的干扰、瞬间断电以及高能浪涌都是不能接受的。所以，现代用电设备对供电的可靠性与供电质量提出了更高的要求。同时，非线性负载设备的广泛应用，向电网注入了大量的谐波严重影响电网的质量。所以

2、高性能的UPS(UninterruptiblePowerSupply)越发广泛的使用于银行、军事、证券、邮电通信、航空航天等重要部门。UPS的应用，在改善了电网质量，同时也提高了用电系统的可靠性。从20世纪70年代至今，我国引入UPS电源设备以来，UPS电源经过了长期的发展。我国的UPS电源技术已达到了一个新的水平。但随着用户对UPS性能和可靠性要求的提高，传统的单台UPS已经满足不了系统的要求。所以下述方案成为新型UPS电源的重要技术，它们是：(1)先进的电池管理技术。(2)N+1并联冗余技术。(3)UPS结构的模块化技术UPS电源并联技术是提高逆变电源

3、运行的可靠性和扩大供电容量的重要技术手段。目前，大容量的逆变电源的发展趋势是采用全控高频开关器件构成，逆变电源模块单元再经过多个模块并联运行扩容。研究表明：采用N+1冗余并联是一种很好的解决方案。实现冗余并联的主要优点如下：(1)以方便地提高系统的容量。(2)可以提高系统的可维护性。(3)可以通过并联实现冗余，提高可靠性。(4)容易实现模块化和标准化。模块化的结构设计是UPS并联技术发展的必然趋势：并联冗余技术可以让用户分阶段投资，便于实现升级扩容和在线维护。模块化以及标准化设计容易实现热插拔，提高系统的兼容性减少了人为故障的概率。模块化的结构设计冋样奋利

4、于减少系统的使用空间，提高电源的功率密度。电池的合理使用和维护是影响UPS可靠性的一大重要原因。蓄电池在UPS系统中起到储备电能、应付电网异常与维持系统正常运转的关键作用，是确保高可靠供电的最后防线。因为电池问题造成的事故或者停机的损失比电池本身价值要高昂很多。根据美国空军1996年对于数据中心的数据丢失事故的统计结果显示，27.7%的数据丢失事故是由于UPS故障所导致，•其中95%的UPS故障和蓄电池有关。当前，国内外己有众多的研究机构以及公司，开发和应用了新的方法与技术，本文主要是对以上三方面进行介绍与讨论。一.逆变电源并联技术及其控制策略(1)集中控

5、制并联方案(ConcentratedControl)集中控制并联方案是一•种比较早提出的方案在这个方案中，并联控制模块检测市电频率和相位，Ml吋，向每个逆变器发出同步信号。当市电掉电吋，每个逆变器的锁相环电路保证输出电压的频率和相位是一致。并联控制模块冋吋还检测负载流除以参与并联逆变器的台数，作为每台逆变器的电流参考指令。除此之外，每台逆变器检测自身的输出电流，与平均电流求误差用以补偿参考电压指令，消除环流。(2)主从控制并联方案(Master-SlaveControl)主从控制并联方案是由集中控制并联方案发展而来，其主要改进的地方在于可以通过模式选择开关

6、、软件设定、硬件指定以及工作状态进行主、从模块间的切换，所以避免了集中控制模式中由于控制器发生故障会导致系统崩溃的可能。(3)分布式控制并联方案(DistributedControl)分布式控制并联方案也称为分散逻辑控制并联方案(DistributedLogicControl)。分布式并联控制是一•种真正的冗余控制方法。其中任何一个模块的加入与退出都不会影响到这个系统的运行。(1)3C控制并联方案(CircularChainControl)3C控制方法是采用跟踪的思想，把第一台逆变器的输出电流反馈信号加到第二台逆变器的控制冋路中，第二台的输出电流反馈信号加

7、到第三台，以此类推，最后一台的输出电流反馈信号返冋到第一台逆变器的控制冋路，让并联系统在信号上形成一个环形结构，在功率输出方面形成并联关系。(2)无线并联控制方案(WirelessIndependentControl)近年来，无互联线并联控制成为逆变器并联的研究热点。无线并联方案是从奋功无功并联方案发展而来，借助电机并网中下垂特性的思想，通过预先设计的权值控制，让逆变器的输出电压的频率与幅值分别随着输出冇功功率和无功功率的增加而下降，从而使逆变器的输出电压和频率稳定在一个新的平衡点。(3)无线并联方案的最新发展传统，是基于下垂特性的无线并联方案是在输出电压

8、调节和功率均分之间取折中，并且，冇功功率变化冇可能导致逆变器输出频