单相UPS无内联线并联系统的锁相与并联技术的研究

摘要

随着信息化的不断发展，用户对供电电源质量的要求越来越高，在很多重要场合，UPS(不间断电源)作为关键设备的供电电源，得到了越来越广泛的应用。另外，随着用电设备的增加，用户对UPS电源系统的可靠性和功率等级的要求也逐渐提高。在此背景基础上，UPS模块化并联控制技术正成为一个越来越重要的研究领域，是未来UPS发展的趋势。本文在总结国内外现有的UPS并联控制理论与应用的基础上，对单相UPS并联系统的实现方法进行分析和探讨，并将重点放在其控制方案的研究上。
　　 本文首先简要介绍了UPS的研究现状，在对现有UPS控制方案的优缺点进行分析的基础上，选出了本文所用的系统结构与相关控制方案。接着介绍了本课题所用的UPS单机系统，并给出了单机系统的相关控制方案，包括Boost APFC和逆变器两个变流器部分各自的控制方案，以及UPS单机系统的控制方案。
　　 接着本文详细分析了现有数字锁相原理的基础上，设计了UPS系统的锁相方案。首先给出了单机UPS的锁相方案，接着在分析了UPS并联系统无内联线功率下垂控制与锁相控制之间的矛盾的基础上，逐步提出了几种改进型协调控制方案，并在对几种方案进行详细分析探讨的基础上，最终选择了一种改进型协调控制的方案，缓解了并联系统无内联线功率下垂控制与锁相控制之间的矛盾，并通过实验验证了所设计方案的合理性。
　　 接着本文给出了UPS并联系统内部连线阻抗呈阻感性并存在差异时，利用无内联线功率下垂控制存在的局限性。为了改善阻感性的连线阻抗存在差异带来的并联系统环流问题，本文通过补偿由连线阻抗带来的电压降，提出了一种改进型逆变器无内联线并联的功率下垂控制方案，并在对其进行小信号建模的基础上，合理地设计了下垂控制参数。最后本文通过仿真与实验验证了改进型功率下垂控制方案的合理性。