基于全數字化控制的UPS并機均流方法分析

【摘要】當單臺UPS的輸出功率達不到負載功率要求而需要擴容時，可以用兩臺輸出功率容量低于負載功率容量的UPS并機供電，這兩臺UPS并機后輸出的總功率容量要大于（或等于）負載功率總容量。本文首先分析全數字化控制應用普及的顯著優勢與產業效益，在此基礎上對大功率UPS并機均流的實踐以及可行性進行分析探索。

【關鍵詞】全數字化控制大功率UPS并機均流

1全數字化控制應用普及的顯著優勢與產業效益

1.1全數字化控制的基本原理概述

電力電子電路的控制已經由模擬控制、模數混合控制，進入到全數字控制階段。DSP控制使得某些依賴于高速數值運算的復雜控制策略的實現成為可能。全數字控制是一個新的發展趨勢，已經在許多功率變換設備中得到應用。

1.2全數字化控制的產業效益與應用前景

過去數字控制在UPS控制中用較少。原因是，對于高頻率的開關變換器來說，數字帶寬不夠高，但是全數字控制的費用又太貴，阻礙了電源控制的全數字化技術的發展，近兩年來，已經開發出電源的高性能全數字控制芯片(IC)，費用也已降到比較合理的水平。實時數字控制可以減小UPS外觀體積，實現快速、靈活的控制設計，使UPS控制的性能更好，改善電路的瞬態響應，使之速度更快，更精確。數字控制可以實現精細的非線性算法，監控多部件的分布電源系統，減少產品測試和調整時間，使產品生產率更高。

1.3數字化大功率UPS并機的市場應用效益

由于微處理器監控技術和先進的IGBT驅動型SPWM等高技術的應用，目前的UPS已經達到了極高的可靠性水平，對于大型UPS來講，使用數字化的控制，在實現精密控制的同時，也提高了設備運行的可靠性，其單機的年均無故障工作時間（MTBF）已經超過20萬小時，如果采用雙總線輸出的多機冗余型UPS供電系統，其MTBF甚至可達1 000萬小時數量級。體積小，精度高，可靠強，是數字化大功率UPS并機的優點，其市場效益不言而喻。

2大功率UPS并機均流的實踐探索以及可行性分析

2.1硬件設備的選取與軟件程序的適配

UPS并機均流的關鍵是逆變器的均流。逆變器一般由功率主電路、控制電路等組成。目前，較先進的逆變器的功率電路已采用功率場效應晶體管（MOSFET）、絕緣門極晶體管（IGBT）等高頻化全控功率器件取代了只能控制其開通，且工作頻率低的晶閘管（SCR）。控制電路上，采用了數字信號處理（DSP）技術和具有主機自診斷系統及同步信號跟蹤系統。主機的結構上，采用冗余設計，當其中一個或多個元器件出現故障時仍能正常工作，由LED液晶顯示屏記錄主要參數，及信號報警功能。

2.2通信與信號系統構造分析

兩臺UPS輸出電壓的幅值差及相位偏差，會產生兩臺并機的輸出環流，直接影響兩臺UPS的輸出有功功率差和無功功率，且輸出有功功率偏差與電壓相位差成正比，輸出無功功率偏差與電壓幅值差成正比。只有使得兩臺UPS的輸出電壓幅值與相位無限接近，才能確保實現兩臺UPS的并機均流。

在并機信號中，通訊總線中需要有兩組信號進行交互。一組為電壓基準相位線，各UPS模塊正弦電壓基準的頻率、相位與電壓基準相位上方波的頻率、相位保持一致，從而實現輸出電壓的同步；另一組為平均輸出電流線，為用實現均流提供電流的基準信息。當兩臺UPS在執行并機操作時，均執行總線上的控制信號，不需要互相獲取對方的實時的輸出頻率、相位、電壓、電流等參數信息，就能達到相互鎖相同步并機，均勻分擔負載電流的目的。

3結語

大功率UPS系統是一個多路電源輸入的低壓多端網絡，網絡的核心設備是逆變器和靜態開關等，是一套電子元件自動控制的電力裝置。本文通過基于全數字化控制的大功率UPS并機均流分析，可以向用戶提供更加穩定、精確、高質量的電壓波形。同時數字化的控制與模擬控制比較，更加柔化、智能化、網絡化，更易于更新和升級，有更可觀的市場前景。