UPS电源冗余并联控制的基本原理是什么？

1　引言

南航航空电源重点实验室在多年逆变器并联运行技术研究的基础上，与科华公司合作，以FR-UK系列（5—100KVA）UPS为背景机，研制成功拥有自主技术的UPS冗余并联产品样机。

2　冗余并联控制的基本原理

目前逆变器的并联控制方式有集中控制、主从控制、分散逻辑控制和无互连线独立控制等方案［6］。如，EXIDE产品采用无互连线方式，它在各台UPS性能一致性很好的前提下，检测本机输出功率从一个周期到下一个周期的变化，按照一定的算法，调节本机输出电压相位，使各并联单元之间的相位差调节到最小值，从而实现均流供电［4］;三菱UPS是检测瞬时环流值，分解为有功和无功分量，通过控制幅度和相位偏差，分别均衡电流的无功和有功功率［2］。

本文所提出的并机系统的结构如图1。这是一种有互连线的分散逻辑控制并机方式。互连线包括同步线、均流线和状态线，不多于5条。多机并联时，互连线通过母线槽连接。并机控制环

节分散在各个UPS单机中，各单机完全等价。构成并联系统时不用附加额外的控制模块，理论上可以任意数目并联，也可单机运行。允许热插拔。本方案的技术关键引入了局部反馈和解耦控制的概念。通过施加与基准信号发生器的同步控制，首先使各单机的输出电压基本上实现同频、同相;然后在传统SPWM逆变控制的基础上，增加了一个均流调节器，实现各单机的输出电流均衡。

所有的并机控制均在主控板（逆变控制板）上实现。UPS的其它部件（如DC/AC主电路）几乎没有变动。）各单机内部均有旁路。以双机并联为例，正常情况下，双机并联逆变输出;其中一台UPS关机或故障脱机时，由另一台UPS单独逆变供电;只有两台UPS都关机或故障脱机时，才转向旁路供电（两台UPS同时转为旁路输出）。

3　实验结果及分析

对6KVA UPS样机进行了双机和三机冗余并联系统实验。主要实验结果如图2~图4及表1~表3。分析实验结果，可见：

（1）分析图2，并机过程均流迅速、输出电压无扰动。作为负载。故突加负载时，虽然标称功率增加一倍，但实际瞬间负载增大了很多倍，所以图3中，此瞬间电感电流较稳态大得多。

（2）分析图3 ，负载突变过程，并联系统有良好的动态均流特性

（3）分析表1和表2，并机系统的THD一般略大于单机，这是我们所不希望的。

（4）分析表2表3和图3 ，双机或三机并联系统在线性及整流性负载条件下，均有好的均流特性。轻载时电流相对误差△I/ 较大的主要原因是各UPS的输出滤波电容值的偏差造成的。由于并联系统直接是对输出滤波电感电流均流，故电容电流的偏差必然造成输出电流（实测量）的偏差。影响均流的另一个主要因素是各UPS的等效电流采样系数值的离散性。

4　结语

数字化控制是UPS产品升级的一个重要内容，对于复杂的并机系统更有意义。本文所介绍的并机控制方案，目前是以单片机和模拟控制混合实现的。其功能实现的完善性、复杂化尚待改进。根据仿真和分析，采用全数字化控制后，可以大大简化硬件设计;进一步提高故障监控能力;增强自主分析能力、保证控制参数的高度一致性，减少互连线的数目。