不同容量等级ups降额机型并联的方法及系统的制作方法

专利名称：不同容量等级ups降额机型并联的方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及电源技术领域，尤其涉及不同容量等级UPS降额机型并联的方法及系统。
背景技术：
随着社会信息化程度的日益提高，信息数据的规j莫越来越庞大，交换越来 越频繁，为了对信息数据进行更加高效、可靠、安全的处理、存储和传输，人 们对供电设备的品质提出了更高的要求。UPS ( Uninterrupted Power System,不间断电源系统)作为主要的供电设 备，其可扩容性和高冗余可靠性成为业界研究的热点。UPS并联技术不但可以 让小容量的单枳^莫块组成满足用户需求的系统容量，而且还可以组成冗余配电 模式，提高系统的可靠性。不同容量等级UPS模块的并联技术与相同容量等 级UPS模块的并联技术相比，不仅可以为用户提供更多种的配电组合解决方 案，而且直接可以给用户节省成本，带来经济效益。现有的不同容量等级UPS的并联结构主要分为无线并联和有线并联。无 线并联的设计思想是保持UPS模块在并联系统中的独立性。参阅图1A所示， 当UPS模块的输出阻抗特性为纯感性时，其输出电压的频率随自身输出的有 功功率的增加而减小，此减小的趋势称为UPS模块的下垂特性，该下垂特性 可保证在系统容量S1大于S2时，输出的有功功率P1大于P2。与图1A类似， 图1B中，其输出电压的幅值随自身输出的无功功率的增加而减小，该下垂特 性可保证在系统容量Sl大于S2时，其输出的无功功率Ql大于Q2。由图1A 和图1B可以看出，UPS模块的无线并联技术中，在设置下垂特性线的斜率与 其额定容量成固定比例时，即可以实现容量的自适应，因此无线并联技术本身 就可以实现不同容量等级UPS并联。当然，有线并联在实现不同容量等级UPS的并联时，也可借用无线并联的设计思想，利用下垂特性来实现。但是，由于UPS模块的输出阻抗特性在实际中并不是纯阻性或纯感性，因此其输出电压的频率和幅值与自身输出的有功功率和无功功率并不是成简 单解耦的下垂特性关系，这种近似的处理导致系统精确度不高，而且下垂特性建模困难，不易精确实现；同时，在利用下垂特性来实现不同容量等级UPS 并联时，系统输出电压随负载的变化而变化，其稳态精度相对较差。为了解决上述问题，在软硬件上可按物理容量对不同容量等级UPS进行 标幺设计，这样在归一化后不同容量等级UPS之间的并联技术与相同容量等 级UPS之间的并联技术在控制中没有丝毫差异，这大大提高了 UPS并联技术的通用性和开发的效率。另外，为了缩短开发周期，降低开发成本，满足市场需求，可以对其中一些容量等级仅进行简单的软件降额处理。例如对于30—120KVA容量等级的系 列产品，开发阶段只设计40KVA、 80KVA和120KVA三个物理容量设计点机 型，而30KVA、 60KVA和IOOKVA容量等级将从相应的三个物理容量设计点 机型在全盘借用硬件的基础上仅通过软件降额来获得。但是，由于上述标幺设计是按物理容量来进行归一化设计的，而降额机型 不改变硬件，也不改变软件的标幺，因此对于不同容量等级UPS降额机型的 并联，其输出将不满足按授权容量比例均流，而还是按原来物理容量比例均流。 假设UPS1和UPS2的物理容量分别为80KVA和40KVA,按物理容量比例均 流使其输出的电流之比为2:1，当这两台或其中任一台作为降额机型来使用， 如UPS1降额为60KVA, UPS2仍为40KVA并联运行时，其输出的电流之比仍 为2:1,不是所希望的3:2，这样带来的后果是原本总带载能力为60+40=100KVA 的并联系统其实际的带栽能力只有90KVA。如果带IOOKVA的负载时，UPS1所分配的负载为觸x2/^66.7《^^6^^4，造成单机过载，这是客户和设 计人员都不希望的
发明内容
本发明提供一种不同容量等级UPS降额机型并联的方法及系统，用以解决由于按物理容量进行降额机型的软硬件标幺时无法实现按授权容量比例均 流的问题。本发明方法包括一种不同容量等级UPS降额机型并联的方法，该方法包括步骤 根据各单^L的物理容量标幺各单机的物理输出电流；将标幺后的各单机物理输出电流值进行平均得到标幺后的各单机物理均 流值；分别对标幺后的各单机物理输出电流值和所述物理均流值进行转换，得到 各单机的物理输出电流标幺值和物理均流标幺值；根据各单机的授权容量和物理容量对所述物理均流标幺值进行修正，得到各单机授权均流标幺值；利用所述各单机的物理输出电流标么值与授权均流标幺值的误差控制各 单机的物理输出电流。根据上述方法所述修正包括提供电流的修正系数，该系数根据各有效并联单机的授权容 量和物理容量、系统中所有有效并联单机的授权容量与物理容量比值的累加 和、有效并联单机总台数获得。在获得所述修正系数时，先判断所述累加和是否为零并且所述有效并联单 机总台数是否小于2，若是，则不修正所述物理均流标幺值，否则获取所述修 正系数，并根据该修正系数对所述物理均流标幺值进行修正。通过电流传感器标幺各单机的物理输出电流；或者，通过与电流检测相关 的硬件电路通道标幺各单机的物理输出电流；或者，通过软件设定标幺各单机 的物理输出电流。
所述转换为模/数转换，即提供一个电流的转换系数，该系数中包括采样电阻转换系数、模数转换器ADC通道的调理系数和模数转换器ADC的转换系数；或者，所述转换为乘以一个电流转换系数的模拟转换。所述才莫/数转换包括对相同量纲物理量定点数的定标进行统一。 在利用所述误差控制各单机的物理输出电流时，根据各有效并联单机的授权容量和系统的实际负载判断系统是否过载，并在确定系统过载后进行相应的切换动作。一种不同容量等级UPS降额机型的并联系统，包括多个标幺装置，用于根据各单机的物理容量标幺各单机的物理输出电流；多个信号处理装置，用于将标幺后的各单机物理输出电流值进行平均得到 标幺后的各单机物理输出均流值；分别对标幺后的各单机物理输出电流值和所 述物理均流值进行转换，得到各单机的物理输出电流标幺值和物理均流标幺 值；以及根据各单机的授权容量和物理容量对所述物理均流标幺值进行修正， 得到各单才;Ut权均流标幺值；多个逆变器输出控制装置，其中每个逆变器输出控制装置包括一个逆变器 和一个控制器，所述逆变器用于输出各单机的物理输出电流，所述控制器用于 利用所述各单机的物理输出电流标幺值与授权均流标幺值的误差控制逆变器 输出各单机的物理输出电流。其中，所述信号处理装置包括输出电流平均模块，用于将标幺后的各单机物理输出电流值进行平均得到 标幺后的各单机物理输出均流值；转换模块，用于分别对标幺后的各单机物理输出电流值和所述物理均流值 进行转换，得到各单^L的物理输出电流标么值和物理均流标幺值；修正模块，用于根据各单机的授权容量和物理容量对所迷物理均流标幺值进行修正，得到各单才7L4t权均流标幺值。所述修正模块根据设置的修正系数进行修正，该修正系数根据各有效并联
单机的授权容量和物理容量、系统中所有有效并联单机的授权容量与物理容量 比值的累加和、有效并联单机总台数获得。在获得所述修正系数时，先判断所述累加和是否为零并且所述有效并联单机总台数是否小于2，若是，则不修正所述物理均流标幺值，否则获取所述修 正系数，并根据该修正系数对所述物理均流标幺值进行修正。所述转换模块分别对标幺后的各单机物理输出电流值和所述物理均流值 按提供的电流转换系数进行模/数转换，该系数中包括采样电阻转换系数、模数 转换器ADC通道的调理系数和模数转换器ADC的转换系数；或者，所述转换 模块分别将标幺后的各单机物理输出电流值和所述物理均流值乘以一个电流 转换系数进行模拟转换。所述转换模块在进行模/数转换时进一步对相同量纲物理量定点数的定标 进行统一。所述电流检测装置为电流传感器；或者，所述电流4企测装置为与电流检测 相关的硬件电路通道。 所述系统还包括切换装置，用于根据各有效并联单机的授权容量和系统的实际负载判断系 统是否过载，并在确定系统过载后进行相应的切换动作。 本发明有益效果如下1 、本发明通过软件按授权容量和物理容量自适应修正并机系统各UPS输 出平均电流的软件标幺值，可以很好地实现不同容量等级UPS降额机型4姿授 权容量比例均分负载的并联，从而避免了未修正时造成的系统带载能力减小的 问题，简单实用，不影响整机系统的其他功能和性能。2、 本发明同时也适用于不同容量等级UPS物理机型的并联以及不同容量 等级的直流电源或变频器等模块的并联，具有通用性强的特点。3、 降额机型的使用，可以节省产品开发的成本，缩短开发周期；同时不 同容量等级UPS降额机型并联技术的实现，为降额机型的进一步广泛使用奠
定坚实的技术基础。


图1A为背景^R术中输出电压的频率随有功功率的下垂特性； 图1B为背景技术中输出电压的幅值随无功功率的下垂特性； 图2为本发明实施例中两台不同容量等级UPS降额机型并联系统的结构 示意图；图3为本发明实施例中n台不同容量等级UPS降额机型并联系统的细化 的结构示意图；图4为本发明实施例中不同容量等级UPS降额机型并联时在软件上设置 修正系数的流程图；图5为本发明实施例中标幺设计的不同容量等级UPS降额机型并联的处 理流程图；图6A为本发明实施例中实验得出的突加系统阻性满载波形图； 图6B为本发明实施例中实验得出的突卸系统阻性满载波形图； 图6C为本发明实施例中实-睑得出的突加系统整流性满载波形图； 图6D为本发明实施例中实验得出的突卸系统整流性满载波形图。
具体实施方式
为了解决由于按物理容量进行降额机型的软硬件标幺时无法实现按降额 容量比例均流的问题，本发明对并机系统物理均流值进行自适应修正，以达到 物理容量标幺设计的不同容量等级UPS降额机型按授权容量比例均分负载的 并联要求。所述授权容量可以是物理容量，也可以是降额容量。所述标幺设计包括硬 件标幺和软件标幺两个方面。对于硬件标幺，由于在电源系统的控制变量中， 除了电压信号就是电流信号，而并联系统中各单机的输出电压相等，因此各单 机容量等级的不同就是输出电流的不同，硬件标幺即指电流传感器变比的标幺。UPS模块中各电流传感器(包括逆变电感电流传感器、逆变电流传感器和输出电流传感器)的变比按物理容量比例设计。参阅图2所示，两台不同容量等级UPS降额机型的并联系统包括电流 传感器200、信号处理装置201及逆变器输出控制装置202;所述电流传感器 200,用于按各单机的物理容量设置自身变比；所述信号处理装置201，用于对 所述电流传感器200输出的电流信号和所述逆变器输出控制装置202输出的电 压信号进行处理，包括求取系统输出的物理均流值，以上处理均对信号进行模 /数转换(即在硬件上进行调理与采样)或者通过乘以一个电流的转换系数对信 号进行模拟控制，同时，信号处理装置201在软件上还要进行各单机代码的统 一和定点DSP实现浮点数时相同量纲物理量定标的统一；所述逆变器输出控 制装置202，该装置包括逆变器和控制器，用于冲艮据所述信号处理装置201处 理后的电流信号和电压信号调整逆变器输出的电流信号和电压信号，以达到均 流闭环控制的目的。所述并联系统还包括负栽203。所述软件标么即指所述逆变器输出控制装置202在软件上进行各单机代码 的统一和定点DSP实现浮点数时相同量纲物理量定标的统一，以便于进行模 块化设计，提高软件的可移植性和可借用性。在硬件上按物理容量进行标幺设 计后，软件上在标幺之余还需按物理容量对不同的控制对象设置各自的控制器 参数。对于不同容量等级UPS模块间的并联，所述电流传感器200按各单机的 物理容量设置自身变比，例如，若UPS1和UPS2的容量分别为40KVA和 80KVA, UPS1的电流传感器变比设置为1:500,则UPS2的电流传感器的变比 应该设置为1:1000。当电流传感器200的变比按各单机的物理容量标幺时，其 输出电流也是"fe物理容量标幺的，则对于后级的信号处理装置201和逆变器输 出控制装置202来说，其输入电信号是标么的，因此在硬件上可以实现相同的 信号处理和输出控制，与相同容量等级UPS并联时的处理没有任何差别。
结合图2,参阅图3所示，将系统扩展为n台不同容量等级UPS降额机型 的并联系统，并将图2中的各装置细化，仅考虑信号处理时进行模/数转换，则 该系统包括均流闭环控制模块300、输出电流平均模块301、调理与采样模 块302。该系统还可以包括负载303。所述均流闭环控制模块300使并联系统中的各单机按自身授权容量比例均 分负载，以达到最大带载能力，该模块包括电流传感器3000、调理与采样模块 3001、控制器3002、逆变器3003;所述电流传感器3000，用于按各单机的物 理容量设置自身变比，以将各逆变器3003输出的不同电流转换为相同的电流， 提供给所迷调理与采样模块3001和输出电流平均模块301处理；所述调理与 采样模块3001，用于对经电流传感器3000标幺后的各单机物理输出电流进行 调理与采样，即提供一个电流的转换系数R,该R中包含采样电阻转换系数、 ADC (Analog-Digital Converter才莫数转换器)通道的调理系数和ADC的转换 系数；所述控制器3002,用于根据所述均流闭环控制模块300的均流环的给定 值和反馈值对所述逆变器3003的输出电流进行控制；所述逆变器3003,用于 输出各模块的物理输出电流。所述均流环的给定值为各单才;Ut权均流标幺值(即系统输出平均电流标幺 值的修正值)，由所述输出电流平均模块301、调理与采样模块302经软件标幺及修正求得，由于各容量等级单机模块的输出电流传感器的变比^按自身物理 容量标幺，因此经输出电流平均模块301处理后得到的各单机物理均流标幺值 是以系统有效并联物理总容量与有效并机单机台数的比值来标幺的，各单机物 理均流标幺值为共享的同一个值，在图2中以并机线的等位点互连的形式标出。 各单机物理均流标幺值经软件修正后得到的各单机授权均流标么值与各单机 自身授权容量与其物理容量的比值成比例关系。所述均流环的反馈值为各单机物理输出电流标幺值，该值以各单机自身物 理容量标幺，对于不同容量等级UPS并联系统，只要保证均流环速度足以让 反馈值跟踪给定值，即所述反馈值与给定值相等，则反馈值也与各单机自身授
权容量与其物理容量的比值成比例关系，因此，4艮据所述反馈值与给定值的误 差控制的逆变器输出的各单机物理输出电流则按授权容量比例均流。所述输出电流平均模块301 ，用于对经电流传感器3000标幺后的各单机的 物理输出电流进行平均；所述调理与采样模块302，用于提供一个电流的转换 系数R，该R中包含采样电阻转换系数、ADC通道的调理系数和ADC的转换 系数。所述并联系统还包括负载303 。图3中所示S为软件定标系数，用于在软件上对各单机的代码进行统一和 对定点DSP实现浮点数时相同量纲物理量的定标进行统一。所述对各单机的代码进行统一是建立在各控制级单板相同的基础上的，这 是因为DSP控制软件不仅与控制模拟物理量的采样通道有关，而且也与数字 1/0口、通讯通道与机制紧密联系在一起。因此需设置相同的DSP控制单板、 检测单板、并机单板、监控单板及软件和驱动单板接口。所述对定点DSP实 现浮点数时相同量纲物理量的定标进行统一是指在相同精度和范围的同 一物 理量实现相同的定标规格，这可以使得数学运算变得简单，而且程序的可读性 变强，同时使得控制级量纲上不同容量等级UPS在量值上实现标幺化。当n台不同容量等级UPS物理机型进行并联工作时，由于并机线的等位 点互连(在图2中示出)，实际上n台UPS输出平均电流的计算结果为共享的 同一个值，这个值为控制时均流环的给定值，而各UPS的逆变器输出电流为 均流环的反馈值，通过PI经典控制的闭环调节使得反馈值良好地跟踪给定值， 这样在标幺的角度上这n台UPS即可实现输出同一给定的输出平均电流。由 于物理电流是经过电流传感器进行按物理容量硬件标幺处理的，所以这n台 UPS的实际物理输出电流之比即为各自电流传感器的变比之比。又由于电流传 感器的变比是按各自物理容量的比例对应标幺设计的，因此物理输出电流之比 即是物理容量之比。也就是说，对于n台不同容量等级UPS均作为物理容量 机型并联工作时，其输出满足按物理容量比例均流的要求。对于降额机型的不同容量等级UPS的并联，它打破了物理容量与软硬件 对应标幺的原则，因此不能像物理容量机型一样达到按自身容量比例均流并联 的目的。由于降额机型不改变硬件，降额机型各控制量的软件定标系数也保持不变，因此为了实现不同容量等级UPS降额机型并联系统按授权容量比例均分负载，必须对各单机模块均流环的给定值进行修正。图3中所示4即针对上述问题提出的修正模块中设置的软件修正系数。在 说明如何设置所述修正系数前，先假设并机系统中各单机对应的输出电压和电流的相位、波形和频率均相同；各单机软硬件按物理容量标幺；系统中忽略各 单机间的环流。同时各物理量的定义如下Cp,. —一各单机物理额定容量； Cp, —一并机系统总物理额定容量；Ca, —一各单才咸权额定容量； C。, _—并机系统总授权额定容量；^——各单^L物理输出电流值；/。,.——各单机物理输出电流标幺值；/m, —一各单机物理均流值； /ffl, —一各单机物理均流标幺值；/二,——各单;Wt权均流值； /二.——各单才A4t权均流标幺值；^——各单机输出电流传感器变比；《一一各单机均流软件定标系数； 4 — _各单机均流标幺值的修正系数。为了更具普遍性，假设条件l:"台不同容量等级UPS并联，且"台均为降额机型；条件2:各单机综合处理后的输出平均电流为^。由物理容量机型 硬件标幺得出/m=^—— (1)其中i = ^L (/ = 2，3,4..'w) (2)闭环控制的最终目标是各单机按授权容量比例均流，因此有 卜》 (/ = 2，3，4,..w) (3)联;式fl)、 (2)和(3),得 <formula>formula see original document page 15</formula>由于各单机共用所述输出电流平均模块301,忽略器件的分散性，设电流 的转换系数均为及，(及中包含采样电阻转换系数、ADC通道的调理系数和 ADC的转换系数。)因此有/m, =/mxi Xls; =^-^"^x及x《 (5)又由于各不同容量等级UPS采用同一标幺化软件，因此它们的输出平均 电流定标系凄t相同，即51, =5将式(6)代入式(5)，有 C "广<formula>formula see original document page 15</formula>乙=^——^-联合式(2)、 (3),将式(7)进行等效变换，得:Co/ / L "在控制上，稳态的无静差闭环系统满足冊' 0/'将式(9)转化为标幺值，得 联合式(8)、 (10)，可求得<formula>formula see original document page 15</formula>从上面的推导可知，并机系统中各单机在原各自输出平均电流软件标幺值上乘以一个修正系数 'cp'来进行修正，则可使各单机均流环给定的 标幺值不再相同，而是以4倍比例分配，其中'=1^'为常数，因此各单机模块c均流环给定的标幺值以Cp'倍比例分配，控制中使反馈值跟踪给定值，得到各 单机均流环反馈的标幺值也以Cp'倍比例分配，转换为各单机物理输出电流以 Cp'""倍比例分配，达到了不同容量等级UPS降额机型并联系统按授权容量比例均流的目的。参阅图4所示，不同容量等级UPS降额机型并联时在软件上设置修正系 数的处理流程如下步骤400、判断是否为并机系统，若是，则继续步骤401,否则结束，这 是因为单机系统不需要均流控制。步骤401、系统中各单机将自身授权容量、物理容量以及逆变供电状态发 送到并机CAN总线上，以便于系统中其他单机知道自己的信息。并机通讯可 以采用CAN方式、RS485或其它 一对多的通讯机制。步骤402、从并机CAN总线上接收系统中除自身之外的其它上电单机上 传的信息，并按各上电单机物理机号的对应顺序将其信息存入到本地的二维数 组中。步骤403、根据本地二维数组中存入的信息，计算系统中所有有效并联单机的授权容量与其物理容量比值的累加和'=1 、'以及系统中有效并联单机的总 台数"。t》。步骤404、为了精确完成修正系数4的计算，需要判断'"Cp' 且"^2, 若是，则继续步骤405;否则令4=1,即对输出平均电流不加以修正，再进行
步骤406的处理。此步骤是为了容错而设置的。步骤405、计算自身输出平均电流软件标幺值修正系数 '=1、'。步骤406、输出平均电流的软件标幺值修正为之,-4x乙。该值作为给定 值用于均流闭环，实现不同容量等级UPS降额机型并联系统按授权容量比例 均流。当并机系统各单机均为物理容量机型，4=1，修正前与修正后的输出平均 电流软件标幺值相同，因此该修正系数不仅适用于降额机型的不同容量等级 UPS的并联，同样也适用于物理机型的不同容量等级UPS的并联。在所述逆变器3003输出各单机物理输出电流后，所述电流传感器3000将 该电流以各单机的物理容量进行标幺，得到标幺后的各单机物理输出电流值。 一方面，所述输出电流平均模块301对所述标幺后的各单机物理输出电流值进 行平均，所述调理与采样模块302对平均后的所述标幺的各单机物理输出电流 值进行处理，即乘以电流的转换系数R,进一步的，再乘以软件定标系数S和 修正系数4，得到各单才咸权均流标幺值，即系统输出平均电流标幺值的修正 值。另一方面，所述调理与采样模块3001对所述各单机物理输出电流标幺值 进行处理，即乘以电流的转换系数R,进一步的，再乘以软件定标系数S,得 到各单机物理输出电流标幺值。所述均流闭环控制模块300将所述各单机授权均流标幺值与各单机物理输 出电流标幺值分别进行作差，得到各单机均流闭环给定值与反馈值的误差；所 述控制器3002在软件上按物理容量对不同的逆变器3003设置相应的控制器参 数，并根据所述误差控制逆变器3003的输出电流，这样即可满足不同容量等 级UPS降额机型按授权容量均分负载的并联要求。所述电流传感器200即所述电流传感器3000;所述信号处理装置201包括 所述输出电流平均模块301、调理与采样模块302、调理与采样模块3001;所
述逆变器输出控制装置202包括所述均流闭环控制模块300中的控制器3002 和逆变器3003。参阅图5所示，不同容量等级UPS降额机型并联的处理流程如下 步骤500、系统输出各单机物理输出电流。步骤501 、电流传感器按各单机物理容量标幺所述各单机物理输出电流。 步骤502、将标幺后的各单机物理输出电流进行平均，在平均后进行调理 与采样，再乘以軟件定标系数及修正系数得到各单机均流环给定值，即各单机 授权均流标幺值；以及，将标幺后的各单机物理输出电流直接进行调理与采样， 再乘以软件定标系数得到各单机均流环反馈值，即各单机物理输出电流标幺 值。步骤503 、分别将所述各单才;U受权均流标幺值与各单机物理输出电流标幺值进行作差，得到两者的误差。步骤504、根据所述误差控制系统中的各单机物理输出电流。步骤501中，硬件上也可以不通过电流传感器按物理容量标幺，而是通过 其他与电流检测相关的硬件电路通道，如信号转换电路，信号调理电路等来达 到同样的标幺效果；也可以在硬件上不标幺，而是通过软件设定按物理容量进 行修正来实现等效的按物理容量标幺设计。另外，不同容量等级的直流电源或变频器等模块并联的处理与上述不同容 量等级UPS降额;f几型的处理类似。进一步的，为了监测并联系统的实际工作情况，需要获取系统的实际负载 容量和有效并联额定总容量以判断系统是否过载，以及进行系统容量信息的显 示。当系统实际负载容量大于有效并联额定总容量，即系统过载时，进行相应 的切换动作以保护设备。对于相同容量等级UPS的并联，也可以按上述方法进行处理，由于在处 理时各单机的额定容量相同，因此只需根据系统的实际负栽或负载比例，结合 系统有效并联单机的总台数即可判断出系统是否过载。额机型的并联，由于在处理时各单机的额定容量不相同，因此不仅需要系统的实际负栽或负栽比例，还需要系统中各有效并 联单机的额定容量才能判断出系统是否过载。所述各单机的额定容量可以采用容量真实值的形式给出，也可以采用折算后的标幺值的形式给出。因此，图2 所示系统还可以包括切换装置，用于根据系统中各有效并联单机的额定容量 和系统的实际负载判断系统是否过载，并在确定系统过载后进行相应的切换动 作。为了验证本发明方法的正确性，下面先用具体量化的例子进行计算证明。 设有三台UPS系统满载工作，1#机授权容量为100KVA(物理容量为120KVA)， 2#机授权容量为60KVA (物理容量为80KVA)， 3財几授权容量为30KVA (物理容量为40KVA)。有C。i=100， C。2=60, C。3=30, Cp'=120, Cp2=80， Cp3=40， "=3。100x3—155 3 3 6 4 V一Ii60x3275 3 3 6 4 430x3275 3 3 40x(- + 2 + -) 6 4 4则系统输出平均电流的标幺值为5 3 3 一+一+—， / =/ = 6 4 4 jmmi 3 9进一步可得ml—^x『6， m2_^xi—:， m3 — ^x^， 对于同一输出电压等级的并联系统，其输出电流的标幺值之比即为输出容量标幺值之比。1#、 2#和3#机的容量基准分别为各自的物理容量120KVA、 80KVA和40KVA，所以1#机的输出容量物理给定值为120x5/6 = 100《^ , 2# 机的输出容量物理给定值为80x 3/4 = 6a°^ ， 3#机的输出容量物理给定值为4Gx3/4 = 3GK^。计算结果表明该系统按降额授权容量比例分配负载。同时，在三相208V输出系统20KVA (物理容量30KVA )、 15KVA (物理 容量30KVA)和5KVA (物理容量10KVA)三并机平台上进行了样机实验， 下面是具体的实验数据和波形图。表l、系统满载不均流度"-—_____阻性满栽不均流度整流性满载不均流度20KVA(30KVA)1.84%2.34%15KVA(30KVA)1.53%1.14%5KVA(10KVA)3.15%2.41%并联系统1.89%1.90%其中单机不均流度的计算公式为'A , L为单机环流有效值，4为单机额定输出电流有效值；并联系统不均流度的计算公式为 '=1 ，《为 第z'台机器额定容量与系统额定总容量的比值。图6A和图6B为实验得出的20KVA UPS和5KVA UPS在突加系统阻性满 栽的波形和突卸系统阻性满载的波形；图6C和图6D为实验s彈出的20KVAUPS 和5KVAUPS在突加系统整流性满载的波形和突卸系统整流性满载的波形。图 中，通道1为20KVAA相输出电流波形，通道2为20KVA正母线电压波形， 通道3为5KVA正母线电压波形，通道4为5KVAA相输出电流波形。从实验结果可以看出，本发明通过软件自适应修正并机系统各UPS输出 平均电流的标幺值，可以很好地达到按物理容量进行软硬件标幺设计的不同容 量等级UPS降额机型按授权容量比例均分负载的并联要求，从而避免了未修 正时造成系统带载能力减小的问题，简单实用，不影响整^L系统的其他功能和 性能；进一步的，本发明同时也适用于不同容量等级UPS物理机型的并联以 及不同容量等级的直流电源或变频器等模块的并联，具有通用性强的特点；进 一步的，降额机型的使用，可以节省产品开发的成本，缩短开发周期；同时不
同容量等级UPS降额机型并联技术的实现，为降额机型的进一步广泛使用奠定坚实的技术基础。明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求 及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
权利要求
1、一种不同容量等级UPS降额机型并联的方法，其特征在于，该方法包括步骤根据各单机的物理容量标幺各单机的物理输出电流；将标幺后的各单机物理输出电流值进行平均得到标幺后的各单机物理均流值；分别对标幺后的各单机物理输出电流值和所述物理均流值进行转换，得到各单机的物理输出电流标幺值和物理均流标幺值；根据各单机的授权容量和物理容量对所述物理均流标幺值进行修正，得到各单机授权均流标幺值；利用所述各单机的物理输出电流标幺值与授权均流标幺值的误差控制各单机的物理输出电流。
2、 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述修正包括提供电流的修 正系数，该系数根据各有效并联单机的授权容量和物理容量、系统中所有有效 并联单机的授权容量与物理容量比值的累加和、有效并联单机总台数获得。
3、 如权利要求2所述的方法，其特征在于，在获得所述修正系数时，先 判断所述累加和是否为零并且所述有效并联单机总台数是否小于2，若是，则 不修正所述物理均流标幺值，否则获取所述修正系数，并根据该修正系数对所 述物理均流标幺值进行^^正。
4、 如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过电流传感器标幺各单机 的物理输出电流；或者，通过与电流检测相关的硬件电路通道标幺各单机的物 理输出电流；或者，通过软件设定标幺各单机的物理输出电流。
5、 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述转换为模/数转换，即提 供一个电流的转换系数，该系数中包括采样电阻转换系数、模数转换器ADC 通道的调理系数和模数转换器ADC的转换系数；或者，所述转换为乘以一个 电流转换系数的模拟转换。
6、 如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述模/数转换包括对相同量 纲物理量定点数的定标进4于统一。
7、 如权利要求1至6任一项所述的方法，其特征在于，在利用所述误差 控制各单机的物理输出电流时，根据各有效并联单机的授权容量和系统的实际 负载判断系统是否过载，并在确定系统过载后进行相应的切换动作。
8、 一种不同容量等级UPS降额机型的并联系统，其特征在于，包括多个标幺装置，用于根据各单机的物理容量标幺各单机的物理输出电流； 多个信号处理装置，用于将标幺后的各单机物理输出电流值进行平均得到 标幺后的各单机物理输出均流值；分别对标幺后的各单机物理输出电流值和所 述物理均流值进行转换，得到各单机的物理输出电流标幺值和物理均流标幺值；以及根据各单机的授权容量和物理容量对所述物理均流标幺值进行修正， 得到各单机授权均流标幺值；多个逆变器输出控制装置，其中每个逆变器输出控制装置包括一个逆变器 和一个控制器，所述逆变器用于输出各单机的物理输出电流，所述控制器用于 利用所述各单机的物理输出电流标幺值与授权均流标幺值的误差控制逆变器 输出各单机的物理输出电流o
9、 如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述信号处理装置包括 输出电流平均模块，用于将标幺后的各单机物理输出电流值进行平均得到标幺后的各单机物理输出均流值；转换模块，用于分别对标幺后的各单机物理输出电流值和所述物理均流值 进行转换，得到各单机的物理输出电流标么值和物理均流标幺值；修正模块，用于根据各单机的授权容量和物理容量对所述物理均流标幺值 进行修正，得到各单机授权均流标幺值。
10、 如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述修正模块根据设置的修 正系数进行修正，该修正系数根据各有效并联单机的授权容量和物理容量、系统中所有有效并联单机的授权容量与物理容量比值的累加和、有效并联单机总 台数获得。
11、 如权利要求IO所述的系统，其特征在于，在获得所述修正系数时， 先判断所述累加和是否为零并且所述有效并联单机总台数是否小于2，若是， 则不修正所述物理均流标幺值，否则获取所述修正系数，并根据该修正系数对 所述物理均流标幺值进行修正。
12、 如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述转换模块分别对标幺后 的各单机物理输出电流值和所述物理均流值按提供的电流转换系数进行模/数 转换，该系数中包括采样电阻转换系数、模数转换器ADC通道的调理系数和 模数转换器ADC的转换系数；或者，所述转换模块分别将标幺后的各单机物 理输出电流值和所述物理均流值乘以一个电流转换系数进行模拟转换。
13、 如权利要求12所述的系统，其特征在于，所述转换模块在进行模/数 转换时进一步对相同量纲物理量定点数的定标进^f于统一。
14、 如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述电流检测装置为电流传 感器；或者，所述电流检测装置为与电流检测相关的硬件电路通道。
15、 如权利要求8至14任一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括切换装置，用于根据各有效并联单机的授权容量和系统的实际负载判断系 统是否过载，并在确定系统过载后进行相应的切换动作。
全文摘要
本发明公开了一种不同容量等级UPS降额机型并联的方法，用以解决由于按物理容量进行降额机型的标幺而导致的无法按降额容量比例均流等问题；该方法包括根据各单机的物理容量标幺自身物理输出电流；将标幺后的各物理输出电流值平均得到标幺后的各单机物理均流值；分别对标幺后的各物理输出电流值和所述物理均流值进行转换，得到各单机的物理输出电流标幺值和物理均流标幺值；根据各单机的授权容量和物理容量对所述物理均流标幺值进行修正，得到各单机授权均流标幺值；以及利用所述各单机的物理输出电流标幺值与授权均流标幺值的误差控制各单机的物理输出电流。本发明同时公开一种不同容量等级UPS降额机型的并联系统。
文档编号H02J7/00GK101154818SQ200610152269
公开日2008年4月2日 申请日期2006年9月27日 优先权日2006年9月27日
发明者叶万富, 张晓飞 申请人:力博特公司