并联型数字化不间断电源系统研究

摘要

本文研究了数字化的UPS并联系统，通过理论分析、设计、实验，得到了一些有用结论和实际经验。首先，文章分析了用于UPS的几种AC/DC拓扑结构。对于不同功率等级和不同的技术要求，采用的整流拓扑结构往往是不一样的。本文分析了在实际应用中的几种不同AC/DC拓扑结构，并提出了相应的控制策略。从数字化控制的角度出发，根据电路结构和工作特点，给出了数字控制方案及实验结果，基本上较好地满足了实际需求。蓄电池与UPS的直流变换密切相关，而且它是UPS不断电的重要原因，因此还对其充电和监控管理也做了论述。然后，本文对UPS的DC/AC数字控制技术做了重点研究。从单相半桥逆变器的数学模型入手，分析了开环情况下逆变器输出电压波形畸变的影响因素，并提出了带输出电流前馈的电压电流双环瞬时控制策略。对于控制系统的参数设计，提出了极点配置的方法，满足系统动态性能和稳态运行的需要。对于数字控制造成的控制延迟，提出了状态观测器的设计。为了逆变器的安全稳定运行，对于限流、短路以及直流偏磁等问题，提出了几种软硬件结合的保护策略。从实验结果看，所提出的控制方案能很好地解决遇到的实际问题，而且简单易行。再者，使用UPS的并联运行技术，能提高供电系统的可靠性，扩大供电容量。本文分析了逆变器并联运行时的环流特性，论述了UPS锁相的数字化实现，并提出了并联运行时的信息交换和相应的环流调控策略。最后，根据CAN总线的特性，提出了CAN总线通讯方案，实现UPS并联时的运行参数的交换和运行状态的监控。