UPS并联及切换技术研究硕士学位论文

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1、分类号学号2003611310054学校代码10487密级硕士学位论文UPS并联及切换技术研究学位申请人：张建功学科专业：电力电子与电力传动指导教师：康勇教授段善旭教授答辩日期：2006年4月29日AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsFortheDegreeofMasterofScienceStudyonParallelandSwitchingTechniqueofUPSCandidate:ZhangJiangongMajor:PowerElectronicsandElectricDriveSu

2、pervisor:Prof.KangYongProf.DuanShanxuHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaApril,2006独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律效果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解

3、学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等幅值手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日摘要随着科学技术的进步和用户要求的不断提高，UPS作为向重要场合关键设备提供不间断电源的装置，得到了越来越广泛的应用。模块化、冗余化是未来UPS发展的趋势，同时逆变电源并联控制和切换技

4、术是冗余设计模块化UPS的技术难题，本文针对这一难题，依次对并联系统数学模型、环流控制、数字锁相和UPS切换等问题进行系统、深入的研究。由于中点钳位型三相三电平逆变器独立控制时，其数学模型与单相半桥电路等效，为了便于分析，本文对单相半桥电路进行了建模，并推导出其输出阻抗的表达式。建立两台逆变器并联系统的数学模型，定义了环流，分析了环流特性，根据输出阻抗的性质，详细分析了有功环流和无功环流与两台逆变器输出电压的幅值和相位之间的关系，在此基础上对并联控制原理进行了研究。为了实现本文所研究的多制式UPS的功能，对多电平逆变器的控制策略进行了对比和分析，采用载波叠加PWM

5、法来对三相三电平逆变器的独立控制，然后分析了PID控制器的优点，并用极点配置法对电压瞬时值PID控制系统的控制器进行了设计，为了实现稳态无静差，还在电压瞬时环外加了电压均值环来对逆变器进行控制。本文利用逆变器输出阻抗的电阻和电抗之比来匹配有功环流和无功环流对输出电压的幅值和相位进行调节，仿真和实验都证明这种环流解耦控制法具有较好的电流均分能力。分析了直流环流产生的原因，并给出了抑制方法，仿真证明了该方法是可行的。本文采用了数字锁相环来实现UPS输出电压频率和相位与市电保持一致，分析了PI参数对锁相环稳定性和动态性的影响，并给出了实现过程。为了提高锁相精度，给出了一

6、种“再调制”技术。同时还提出了一种快速检测交流电压幅值的方法，仿真和实验验证了该检测方法的快速性。本文最后从工程化的角度阐述了集中旁路的硬件和软件设计过程，并通过实验证明了集中旁路可以实现快速、可靠的切换关键词：不间断电源；并联；切换；环流；PID控制；三电平逆变器；数字锁相环IABSTRACTWiththedevelopmentofscienceandtechnologyandtheimprovedrequirementoftheclient,UninterruptiblePowerSupply(UPS)system,asanimportantpowerelec

7、tronicsdevice,iswidelyusedforsupplyingcriticalloadswhichcannotaffordutilitypowerfailure.ModularizationandredundancyisthedevelopmenttrendofthefutureUPS,butthetechnologyofparallelandswitchingstrategyisthedifficultprobleminredundantdesigningmodularizedUPS,mathematicalmodelsoninverterspar

8、allel