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1、第37卷第6期电力电子技术Vol.37,No.62003年12月PowerElectronicsDecember,2003采用电容电流瞬时值反馈的UPS控制方法研究姜桂宾,裴云庆,杨 旭,王兆安(西安交通大学,陕西西安 710049) 摘要:介绍了一种基于滤波电容电流内环的输出电压外环瞬时值反馈的UPS控制方案;建立了系统模型;分析了调节器参数对系统性能的影响。该设计方案在一台容量1kVAUPS上做了实验,取得了非常好的实验结果。关键词:不间断电源;控制系统/瞬时值反馈;输出电压环中图分类号:TN86;TM464文献标识码:A文章编号:
2、1000-100X(2003)06-0010-03ResearchonControlStrategyofUPSbasedonInstantaneousCapacitorCurrentFeedbackJIANGGui2bin,PEIYun2qing,YANGXu,WANGZhao2an(Xi’anJiaotongUniversity,xi’an710049,China)Abstract:Thispaperpresentsthedesignofinstantaneouscapacitor2currentfeedbackloopcontrols
3、trategyforUPS.Systemmodelisanalyzedindetailed.ThecontrolstrategyisappliedtoanlkVAUPSandexperimentalresultsareverygood.Keywords:UPS;controlsystem/instantaneousfeedback;output2voltageloop1 引 言等效模型。当逆变器的开关频率fs远大于信号波随着UPS在各行各业中的应用越来越广泛,人信号ei的基波频率fo,并且在不出现过调制的情况们对UPS输出电压的质量要求也
4、越来越高。不仅下,ei中的基波信号及低次谐波与逆变器输出电压[2]要求UPS的输出电压稳定且工作可靠,而且要求输中的对应分量存在固定的比例关系。因此,对于出电压正弦度好,动态响应速度快。基波及低次谐波而言,PWM逆变器可看作比例环传统控制方法是一种单一的电压有效值控制方节,其增益为:法,该方法只能保证稳态输出电压有效值恒定,而电UdkPWM=(1)Ut压波形质量得不到保证,电压谐波含量大,动态响应式中 Ut———三角载波的幅值特性不好。近几年,为了克服传统控制方案的不足,[1]许多瞬时反馈方案都成为研究热点。其中主要有单一的电压瞬时值反馈
5、、带滤波电感电流内环的电压瞬时值反馈、带滤波电容电流内环的电压瞬时值反馈。下面介绍设计的一台采用滤波电容电流内环的电压瞬时值反馈UPS,其反馈容量为1kVA,经实验,取得了非常好的结果。2 系统建模分析图1示出采用滤波电容电流内环的电压瞬时值控制系统原理。在对图1所示控制系统进行研究图1采用滤波电容电流内环的电压瞬时值控制系统原理图变压器也可等效为一个比例环节,其增益为变前,必须先对其建立线性化等效模型。由于PWM压器变比k的倒数。LC滤波器的电气特性为:逆变器是一个非线性环节,为了能从理论上对ui-vok=ωLiLPWM进行分析,必须得
6、到PWM逆变器的线性化iLk=iC+ioiC基金项目:国家自然科学基金资助项目(50107009)vo=(2)ωC定稿日期:2003-05-27voio=作者简介:姜桂宾(1975-),男,山东人,博士,研究方向Zo为电力电子、高性能开关电源、逆变电源及其根据上述分析,UPS系统的线性化等效模型如并联技术。10采用电容电流瞬时值反馈的UPS控制方法研究图2所示。图中Δud是扰动输入电压,表示系统中统稳态误差将减小。由此得出结论,增大kv可以减有非理想因素的影响。这些因素包括:死区时间效小系统稳态误差,但kv过大,容易造成系统振荡。应、直流
7、侧电压波动,变压器励磁特性的非线性等。由图2推出系统的误差传递函数为:22LCs+CkkikifkPWMs+kWe=22(4)LCs+CkkikifkPWMs+k+kkikvkvfkPWM将式(4)转至频域,误差传递函数的幅值为:│We(jω)│=2222(k-LCω)+(CkkikifkPWMω)(5)图2采用滤波电容电流内环的电压瞬时值控制(k2+kk2)22ikvkvfkPWM-LCω+(CkkikifkPWMω)系统的线性化等效模型由式(5)可知,增大kv及ki值,可使│We(jω)│由图2可见,滤波电容电流内环对含在环内的的值减
8、小,即可使输出电压误差ev减小。由此可得扰动,如输入电压的波动、死区时间的影响、变压器结论:增大kv及ki的值,可减小系统的稳态误差。铁心励磁特性非线性的影响、电感参数的变化、负载电流内环的引
