PDF《周星亮 1袁梁 量 1袁何国辉 2袁和军平 1》

34 期 型袁有关电压尧电流及其正方向亦如图遥 图中袁uo 为 负载电压袁uo1 为模块

1 空载输出电压袁Z1=R1+jX1 为 模块

1 的等效输出阻抗遥 与模块

1 并联的另外 N-1 台UPS袁 则依据戴维南定理等效为内电压为 uo2尧内 阻抗为 Z2=R2+jX2 的一个模型遥 为进一步简化分析袁 设N台UPS 的等效输出电阻尧等效电抗相同袁其值 分别为 R袁X袁对于模块

1 的阻抗值袁有 R1=R袁X1=X袁 对于另外 N-1 台UPS 组成的模块

2 等效阻抗值为 R2=R/渊N-1冤袁X2=X/渊N-1冤的关系遥 此外袁令 UPS 模 块的等效输出阻抗角为 琢袁即 琢=arctan渊X/R冤遥 图1电压源逆变器并联系统原理图 图1中电流 iH 为环流电流袁其定义和计算式如 下院 (1) 环流功率 SH 可由式(2)计算 (2) 设U 觯0=E蚁0袁U 觯01=E1蚁啄1袁U 觯02=E2蚁啄2袁通常因 啄1袁啄2 较小袁存在 sin啄1抑啄1袁sin啄2抑啄2袁cos啄1抑cos啄2抑1 关系遥 同时袁令 驻U=|U 觯01-U 觯02|/2袁驻啄=啄1-啄2 则可推得院 (3) 由式(3)推得 UPS 输出电压间的幅值差 驻U尧相 位差 驻啄 分别为院 (4) 式(3)尧式(4)即明确描述了 UPS 模块输出电压幅 值差尧相位差与输出环流有功尧无功功率间的关系遥 可以看出袁 根据各 UPS 模块输出的环流功率大小袁 就可以相应地调节其逆变电压的幅值和相位袁来降 低环流功率袁达到减小环流电流袁实现负载均流的 目的遥 根据上述环流有功功率尧 无功功率均流原理袁 利用通讯线传递环流功率尧同步信号等信息袁N 台单 相UPS 并联均流控制系统的整体结构如图

2 所示遥 图中袁各 UPS 均从市电输入交流电压袁而 UPS 的电 压输出直接并在一起袁共同为负载供电遥 由于处于 并联运行状态的各 UPS 工作机理相同袁图中仅绘出 了UPS1 内部的控制框图遥 UPS 间通过并机通信线 进行交换信息袁包括公共同步尧有功功率尧无功功 率尧旁路/逆变的请求及控制尧逆变器状态等信息遥为 了防止干扰袁各信号都进行了光电隔离遥 图2基于环流功率的 UPS 并联系统控制框图 在该并联控制方案中袁各 UPS 首先通过测量输 出电压 u0 及各自的输出电流 ii袁 计算出本模块输出 的有功功率 pi 和无功功率 qi袁并传给并联的其他模 块遥 该模块再将其自己的 pi袁qi 与UPS 并联系统统 计得到的平均功率P =撞渊p1+p2+噎+PN冤/N,Q 军 =撞渊q1+q2+ 噎+qN冤/N 相减袁 即得出本模块的环流有功分量 PHi 和无功分量 QHi遥 进一步的袁其由式(4)就可得出本模 块输出电压的幅值尧相位的修正量遥 图3则具体显 示了 UPS 模块输出电压幅值尧相位的调节原理遥 图 中袁Ur袁渍r 分别为并联 UPS 系统的输出电压给定信 号和公共同步相位信号遥 Kvp袁Kvq 为环流有功功率尧 无功功率各自参与电压幅度调节的比例系数袁两者

2 间存在 Kvp/Kvq=R/X 关系遥K渍p袁K渍q 分别为环流有功功 率尧无功功率参与调节相角的比例系数袁两者间存 在 K渍p/K渍q=X/R关系遥 图3并联 UPS 模块输出电压的幅值和相角调整图 各UPS 模块得到修正的输出电压幅度尧 相位控 制信号 U* 袁椎* 后袁 再通过电压尧 电流闭环控制及 PWM 环节产生所需幅值和相位的输出电压袁降低环 流电流遥上述诸多数学运算与控制均由 DSP 来完成遥 基于环流功率理论的 UPS 并联需要快速尧准确 地算出环流功率遥 然而袁由于各 UPS 的输出电压尧电 流不可避免的存在着一些的畸变袁 其输出有功功 率尧无功功率的求取不同于理想正弦情况袁为此袁本 设计采用基于 Ramamoorthy 正交分解的数字计算方 法[1,6] 遥 该方法的基本思路是实时采样输出电压尧电 流袁并分别与标准的基频正弦尧余弦相乘袁经过一个 周期的平均袁得到输出电压尧电流的基波分量袁进而 基波电压分量尧电流分量组合相乘袁求取出功率遥 设DSP 在一个基频正弦周期内采样次数为 M袁v(t)袁i(t)分别为电压尧电流袁sin(t)袁cos(t)为正交基频 波袁式(5)尧式(6)即为本 DSP 使用的有功/无功率的快 速算法遥 图4显示了上述算法的具体流程示意图遥 在实际中袁正尧余弦基波函数以数值的形式存储在 DSP 中袁可由程序方便地查表调用遥 (5) (6) 各UPS 通过 DSP 采样输出电压和电流袁计算出 各自的输出有功功率尧无功功率袁并将该信息通知 其它 UPS袁供计算P 袁Q 军 及各自的P H袁Q 军 H遥 图4有功功率尧无功功率计算算法示意图 本单相 UPS 并机系统的输出电压既要跟踪电 力系统中标准频率