專利名稱：一種ups并機(jī)系統(tǒng)及其并機(jī)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及UPS電源，更具體地說，涉及一種UPS并機(jī)系統(tǒng)及其并機(jī)方法。
背景技術(shù)：
UPS (Uninterruptible Power Supply，不間斷電源)廣泛應(yīng)用于電信、金融、政府、 制造等多個(gè)行業(yè)，可以為設(shè)備提供不間斷的供電，使用戶不致因停電而影響工作或丟失數(shù)據(jù)。它在供電系統(tǒng)的應(yīng)用中主要起到兩個(gè)作用一是應(yīng)急使用，防止突然斷電而影響正常工作，給設(shè)備和數(shù)據(jù)造成損害；二是消除市電上的電涌、瞬間高電壓、瞬間低電壓、電線噪聲和頻率偏移等“電源污染”，改善電源質(zhì)量，為系統(tǒng)提供高質(zhì)量的電源。UPS的N+X冗余并機(jī)系統(tǒng)是由N+X臺(tái)UPS單機(jī)輸出并聯(lián)在一起，該系統(tǒng)可以帶單機(jī)的N倍負(fù)載，X臺(tái)UPS作為系統(tǒng)的備份供電。UPS并機(jī)系統(tǒng)不但容易實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)擴(kuò)容而且增加了冗余備份從而提高了供電系統(tǒng)的可靠性，隨著信息技術(shù)的發(fā)展對(duì)大容量、高可靠性UPS 的需求日益增加，并機(jī)技術(shù)已成為UPS行業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)。但是，UPS并機(jī)系統(tǒng)由于各UPS單機(jī)輸出并聯(lián)在一起，因此存在各UPS單機(jī)輸出之間流動(dòng)的環(huán)流，環(huán)流不但增加了并機(jī)系統(tǒng)的無功損耗，而且降低了并機(jī)系統(tǒng)的可靠性，因此減小環(huán)流、控制UPS并機(jī)系統(tǒng)的各UPS單機(jī)均分負(fù)載成為了冗余并機(jī)是否可行的必要條件。傳統(tǒng)的UPS并機(jī)系統(tǒng)為實(shí)現(xiàn)各UPS單機(jī)平均分配負(fù)載，需要通過模擬電路檢測并機(jī)系統(tǒng)的平均輸出電流，然而，模擬信號(hào)抗干擾能力差、受傳輸線路影響較大，另外模擬檢測電路增加了硬件成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述抗干擾能力差、硬件成本大的缺陷，提供一種UPS并機(jī)系統(tǒng)，能節(jié)省電路的設(shè)計(jì)成本，同時(shí)能增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾能力和可擴(kuò)展性。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是構(gòu)造一種UPS并機(jī)系統(tǒng)，所述UPS并機(jī)系統(tǒng)包括至少兩個(gè)UPS單機(jī)，每個(gè)UPS單機(jī)包括用于通過CAN總線向其它UPS單機(jī)廣播發(fā)送本單機(jī)的輸出電流并接收其它單機(jī)的輸出電流的CAN總線單元；用于根據(jù)每臺(tái)UPS單機(jī)的輸出電流計(jì)算UPS并機(jī)系統(tǒng)的平均電流及本單機(jī)環(huán)流的電流計(jì)算單元；用于根據(jù)所述UPS并機(jī)系統(tǒng)的平均電流及本單機(jī)環(huán)流調(diào)節(jié)本單機(jī)的輸出電壓的輸出調(diào)節(jié)單元。在本發(fā)明所述的UPS并機(jī)系統(tǒng)中，所述電流計(jì)算單元所計(jì)算的本單機(jī)環(huán)流包括本單機(jī)環(huán)流的瞬時(shí)值、有功分量和無功分量。在本發(fā)明所述的UPS并機(jī)系統(tǒng)中，所述輸出調(diào)節(jié)單元包括用于根據(jù)所述UPS并機(jī)系統(tǒng)的平均電流及所述本單機(jī)環(huán)流的瞬時(shí)值、有功分量和無功分量確定本單機(jī)輸出電壓有效值的給定值、本單機(jī)輸出電壓相位值的給定值和本單機(jī)輸出電壓瞬時(shí)值的給定值的給定確定子單元；用于根據(jù)所確定的本單機(jī)輸出電壓有效值的給定值、本單機(jī)輸出電壓相位值的給定值及本單機(jī)輸出電壓瞬時(shí)值的給定值調(diào)節(jié)本單機(jī)輸出電壓的電壓調(diào)節(jié)子單元。在本發(fā)明所述的UPS并機(jī)系統(tǒng)中，所述給定確定子單元包括無功分量比例積分微分調(diào)節(jié)器和相位比例積分微分調(diào)節(jié)器，所述無功分量比例積分微分調(diào)節(jié)器的給定端為零， 所述無功分量比例積分微分調(diào)節(jié)器的反饋端連接所述電流計(jì)算單元的無功分量輸出端，所述無功分量比例積分微分調(diào)節(jié)器的輸出端連接所述相位比例積分微分調(diào)節(jié)器的第一給定端，所述相位比例積分微分調(diào)節(jié)器的第二給定端連接所述本單機(jī)的輸入電壓與所述本單機(jī)輸出電壓的相位差，所述相位比例積分微分調(diào)節(jié)器的輸出端輸出所述本單機(jī)輸出電壓相位值的給定值。在本發(fā)明所述的UPS并機(jī)系統(tǒng)中，所述給定確定子單元還包括有功分量比例積分微分調(diào)節(jié)器和有效值比例積分微分調(diào)節(jié)器，所述有功分量比例積分微分調(diào)節(jié)器的給定端為零，所述有功分量比例積分微分調(diào)節(jié)器的反饋端連接所述電流計(jì)算單元的有功分量輸出端，所述有功分量比例積分微分調(diào)節(jié)器的輸出端連接有效值比例積分微分調(diào)節(jié)器的第一給定端，所述有效值比例積分微分調(diào)節(jié)器的第二給定端連接本單機(jī)輸出電壓的有效值，所述有效值比例積分微分調(diào)節(jié)器的輸出端輸出本單機(jī)輸出電壓有效值的給定值。在本發(fā)明所述的UPS并機(jī)系統(tǒng)中，所述給定確定單元還包括乘法器，所述乘法器的第一輸入端連接所述相位比例積分微分調(diào)節(jié)器的輸出端，所述乘法器的第二輸入端連接所述有效值比例積分微分調(diào)節(jié)器的輸出端。在本發(fā)明所述的UPS并機(jī)系統(tǒng)中，所述給定確定子單元還包括瞬時(shí)值比例積分微分調(diào)節(jié)器，所述瞬時(shí)值比例積分微分調(diào)節(jié)器的輸入端連接所述電流計(jì)算單元的瞬時(shí)值輸出端，所述瞬時(shí)值比例積分微分調(diào)節(jié)器的輸出端輸出本單機(jī)輸出電壓瞬時(shí)值的給定值。在本發(fā)明所述的UPS并機(jī)系統(tǒng)中，所述電壓調(diào)節(jié)子單元包括電壓比例積分微分調(diào)節(jié)器、SPWM控制器和逆變器，所述電壓比例積分微分調(diào)節(jié)器的第一給定端連接所述乘法器的輸出端，所述電壓比例積分微分調(diào)節(jié)器的第二給定端連接所述瞬時(shí)值比例積分微分調(diào)節(jié)器的輸出端，所述電壓比例積分微分調(diào)節(jié)器的反饋端連接輸出電壓的瞬時(shí)值，所述電壓比例積分微分調(diào)節(jié)器的輸出端連接SPWM控制器的輸入端，所述SPWM控制器的輸出端連接所述逆變器。本發(fā)明還構(gòu)造一種UPS并機(jī)系統(tǒng)的并機(jī)方法，所述UPS并機(jī)系統(tǒng)包括至少兩個(gè)UPS 單機(jī)，每個(gè)UPS單機(jī)都進(jìn)行以下步驟A.通過CAN總線向其它UPS單機(jī)廣播發(fā)送本單機(jī)的輸出電流并接收其它單機(jī)的輸出電流；B.根據(jù)每臺(tái)UPS單機(jī)的輸出電流計(jì)算UPS并機(jī)系統(tǒng)的平均電流及本單機(jī)環(huán)流；C.根據(jù)所述UPS并機(jī)系統(tǒng)的平均電流及本單機(jī)環(huán)流調(diào)節(jié)本單機(jī)的輸出電壓。在本發(fā)明所述的UPS并機(jī)系統(tǒng)的并機(jī)方法，在所述步驟B中，所計(jì)算的本單機(jī)環(huán)流包括本單機(jī)環(huán)流的瞬時(shí)值、有功分量和無功分量；所述步驟C包括
Cl.根據(jù)所述UPS并機(jī)系統(tǒng)的平均電流及所述本單機(jī)環(huán)流的瞬時(shí)值、有功分量和無功分量確定本單機(jī)輸出電壓有效值的給定值、本單機(jī)輸出電壓相位值的給定值和本單機(jī)輸出電壓瞬時(shí)值的給定值；C2.根據(jù)所確定的本單機(jī)輸出電壓有效值的給定值、本單機(jī)輸出電壓相位值的給定值及本單機(jī)輸出電壓瞬時(shí)值的給定值調(diào)節(jié)本單機(jī)輸出電壓。實(shí)施本發(fā)明的UPS并機(jī)系統(tǒng)及其并機(jī)方法，由于不需要采用模擬電路檢測并機(jī)系統(tǒng)的平均電流，而是通過CAN總線傳輸U(kuò)PS并機(jī)系統(tǒng)中各個(gè)UPS單機(jī)的輸出電流，然后每個(gè) UPS單機(jī)根據(jù)各個(gè)UPS單機(jī)的輸出電流計(jì)算出UPS并機(jī)系統(tǒng)的平均電流和本單機(jī)的環(huán)流，并根據(jù)該平均電流和本單機(jī)的環(huán)流調(diào)節(jié)本單機(jī)的輸出電壓，因此，節(jié)省了電路的設(shè)計(jì)成本，同時(shí)增強(qiáng)了系統(tǒng)的抗干擾能力和可擴(kuò)展性。


下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，附圖中圖1是本發(fā)明UPS并機(jī)系統(tǒng)中每個(gè)UPS單機(jī)實(shí)施例一的邏輯結(jié)構(gòu)圖；圖2是本發(fā)明UPS并機(jī)系統(tǒng)中每個(gè)UPS單機(jī)實(shí)施例二的邏輯結(jié)構(gòu)圖；圖3是圖2中給定確定子單元和電壓調(diào)節(jié)子單元實(shí)施例一的邏輯結(jié)構(gòu)圖；圖4是本發(fā)明UPS并機(jī)系統(tǒng)的并機(jī)方法實(shí)施例一的流程圖；圖5是本發(fā)明UPS并機(jī)系統(tǒng)的并機(jī)方法實(shí)施例二的流程圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。在UPS并機(jī)系統(tǒng)中，可包括至少兩個(gè)UPS單機(jī)，每個(gè)UPS單機(jī)的邏輯結(jié)構(gòu)相同，因此本申請(qǐng)僅以一個(gè)UPS單機(jī)為例進(jìn)行說明，UPS并機(jī)系統(tǒng)中的其它UPS單機(jī)的邏輯結(jié)構(gòu)不作贅述。如圖1所示，在UPS單機(jī)實(shí)施例一的邏輯結(jié)構(gòu)圖中，該UPS單機(jī)包括CAN(串行通信)總線單元100、電流計(jì)算單元200和輸出調(diào)節(jié)單元300，其中，CAN總線單元100向其它 UPS單機(jī)廣播發(fā)送本單機(jī)的輸出電流并接收其它單機(jī)的輸出電流，電流計(jì)算單元200根據(jù) UPS并機(jī)系統(tǒng)中每臺(tái)UPS單機(jī)的輸出電流計(jì)算UPS并機(jī)系統(tǒng)的平均電流及本單機(jī)的環(huán)流， 輸出調(diào)節(jié)單元300根據(jù)所述UPS并機(jī)系統(tǒng)的平均電流及本單機(jī)的環(huán)流調(diào)節(jié)本單機(jī)的輸出電壓。通過實(shí)施該方案，由于不需要采用模擬電路檢測并機(jī)系統(tǒng)的平均電流，而是通過CAN總線傳輸U(kuò)PS并機(jī)系統(tǒng)中各個(gè)UPS單機(jī)的輸出電流，然后每個(gè)UPS單機(jī)計(jì)算出UPS并機(jī)系統(tǒng)的平均電流和本單機(jī)的環(huán)流，并根據(jù)該平均電流和本單機(jī)的環(huán)流調(diào)節(jié)本單機(jī)的輸出電壓， 因此，節(jié)省了電路的設(shè)計(jì)成本，同時(shí)增強(qiáng)了系統(tǒng)的抗干擾能力和可擴(kuò)展性。優(yōu)選地，電流計(jì)算單元200所計(jì)算的本單機(jī)環(huán)流包括UPS并機(jī)系統(tǒng)的平均電流及本單機(jī)環(huán)流的瞬時(shí)值、有功分量和無功分量。具體地可通過公式1計(jì)算UPS并機(jī)系統(tǒng)的平均電流
權(quán)利要求
1.一種UPS并機(jī)系統(tǒng)，所述UPS并機(jī)系統(tǒng)包括至少兩個(gè)UPS單機(jī)，其特征在于，每個(gè)UPS 單機(jī)包括用于通過CAN總線向其它UPS單機(jī)廣播發(fā)送本單機(jī)的輸出電流并接收其它單機(jī)的輸出電流的CAN總線單元(100)；用于根據(jù)每臺(tái)UPS單機(jī)的輸出電流計(jì)算UPS并機(jī)系統(tǒng)的平均電流及本單機(jī)環(huán)流的電流計(jì)算單元O00)；用于根據(jù)所述UPS并機(jī)系統(tǒng)的平均電流及本單機(jī)環(huán)流調(diào)節(jié)本單機(jī)的輸出電壓的輸出調(diào)節(jié)單元(300)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的UPS并機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，所述電流計(jì)算單元(200)所計(jì)算的本單機(jī)環(huán)流包括本單機(jī)環(huán)流的瞬時(shí)值、有功分量和無功分量。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的UPS并機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，所述輸出調(diào)節(jié)單元(300)包括用于根據(jù)所述UPS并機(jī)系統(tǒng)的平均電流及所述本單機(jī)環(huán)流的瞬時(shí)值、有功分量和無功分量確定本單機(jī)輸出電壓有效值的給定值、本單機(jī)輸出電壓相位值的給定值和本單機(jī)輸出電壓瞬時(shí)值的給定值的給定確定子單元(310)；用于根據(jù)所確定的本單機(jī)輸出電壓有效值的給定值、本單機(jī)輸出電壓相位值的給定值及本單機(jī)輸出電壓瞬時(shí)值的給定值調(diào)節(jié)本單機(jī)輸出電壓的電壓調(diào)節(jié)子單元(320)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的UPS并機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，所述給定確定子單元(310)包括無功分量比例積分微分調(diào)節(jié)器(311)和相位比例積分微分調(diào)節(jié)器(312)，所述無功分量比例積分微分調(diào)節(jié)器(311)的給定端為零，所述無功分量比例積分微分調(diào)節(jié)器(311)的反饋端連接所述電流計(jì)算單元O00)的無功分量輸出端，所述無功分量比例積分微分調(diào)節(jié)器 (311)的輸出端連接所述相位比例積分微分調(diào)節(jié)器(312)的第一給定端，所述相位比例積分微分調(diào)節(jié)器(312)的第二給定端連接所述本單機(jī)的輸入電壓與所述本單機(jī)輸出電壓的相位差，所述相位比例積分微分調(diào)節(jié)器(312)的輸出端輸出所述本單機(jī)輸出電壓相位值的給定值。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的UPS并機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，所述給定確定子單元(310)還包括有功分量比例積分微分調(diào)節(jié)器(31 和有效值比例積分微分調(diào)節(jié)器(314)，所述有功分量比例積分微分調(diào)節(jié)器(313)的給定端為零，所述有功分量比例積分微分調(diào)節(jié)器(314)的反饋端連接所述電流計(jì)算單元O00)的有功分量輸出端，所述有功分量比例積分微分調(diào)節(jié)器(313)的輸出端連接有效值比例積分微分調(diào)節(jié)器(314)的第一給定端，所述有效值比例積分微分調(diào)節(jié)器(314)的第二給定端連接本單機(jī)輸出電壓的有效值，所述有效值比例積分微分調(diào)節(jié)器(314)的輸出端輸出本單機(jī)輸出電壓有效值的給定值。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的UPS并機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，所述給定確定單元(310)還包括乘法器(315)，所述乘法器(31 的第一輸入端連接所述相位比例積分微分調(diào)節(jié)器(312) 的輸出端，所述乘法器(315)的第二輸入端連接所述有效值比例積分微分調(diào)節(jié)器(314)的輸出端。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的UPS并機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，所述給定確定子單元(310)還包括瞬時(shí)值比例積分微分調(diào)節(jié)器(316)，所述瞬時(shí)值比例積分微分調(diào)節(jié)器(316)的輸入端連接所述電流計(jì)算單元O00)的瞬時(shí)值輸出端，所述瞬時(shí)值比例積分微分調(diào)節(jié)器(316)的輸出端輸出本單機(jī)輸出電壓瞬時(shí)值的給定值。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的UPS并機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，所述電壓調(diào)節(jié)子單元(320)包括電壓比例積分微分調(diào)節(jié)器(321)、SPWM控制器(32 和逆變器，所述電壓比例積分微分調(diào)節(jié)器(321)的第一給定端連接所述乘法器(315)的輸出端，所述電壓比例積分微分調(diào)節(jié)器(321)的第二給定端連接所述瞬時(shí)值比例積分微分調(diào)節(jié)器(316)的輸出端，所述電壓比例積分微分調(diào)節(jié)器(321)的反饋端連接輸出電壓的瞬時(shí)值，所述電壓比例積分微分調(diào)節(jié)器 (321)的輸出端連接SPWM控制器(322)的輸入端，所述SPWM控制器(322)的輸出端連接所述逆變器。
9.一種UPS并機(jī)系統(tǒng)的并機(jī)方法，所述UPS并機(jī)系統(tǒng)包括至少兩個(gè)UPS單機(jī)，其特征在于，每個(gè)UPS單機(jī)都進(jìn)行以下步驟A.通過CAN總線向其它UPS單機(jī)廣播發(fā)送本單機(jī)的輸出電流并接收其它單機(jī)的輸出電流；B.根據(jù)每臺(tái)UPS單機(jī)的輸出電流計(jì)算UPS并機(jī)系統(tǒng)的平均電流及本單機(jī)環(huán)流；C.根據(jù)所述UPS并機(jī)系統(tǒng)的平均電流及本單機(jī)環(huán)流調(diào)節(jié)本單機(jī)的輸出電壓。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的UPS并機(jī)系統(tǒng)的并機(jī)方法，其特征在于，在所述步驟B中，所計(jì)算的本單機(jī)環(huán)流包括本單機(jī)環(huán)流的瞬時(shí)值、有功分量和無功分量；所述步驟C包括Cl.根據(jù)所述UPS并機(jī)系統(tǒng)的平均電流及所述本單機(jī)環(huán)流的瞬時(shí)值、有功分量和無功分量確定本單機(jī)輸出電壓有效值的給定值、本單機(jī)輸出電壓相位值的給定值和本單機(jī)輸出電壓瞬時(shí)值的給定值；C2.根據(jù)所確定的本單機(jī)輸出電壓有效值的給定值、本單機(jī)輸出電壓相位值的給定值及本單機(jī)輸出電壓瞬時(shí)值的給定值調(diào)節(jié)本單機(jī)輸出電壓。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種UPS并機(jī)系統(tǒng)及其并機(jī)方法，所述UPS并機(jī)系統(tǒng)包括至少兩個(gè)UPS單機(jī)，每個(gè)UPS單機(jī)包括用于通過CAN總線向其它UPS單機(jī)廣播發(fā)送本單機(jī)的輸出電流并接收其它單機(jī)的輸出電流的CAN總線單元(100)；用于根據(jù)每臺(tái)UPS單機(jī)的輸出電流計(jì)算UPS并機(jī)系統(tǒng)的平均電流及本單機(jī)環(huán)流的電流計(jì)算單元(200)；用于根據(jù)所述UPS并機(jī)系統(tǒng)的平均電流及本單機(jī)環(huán)流調(diào)節(jié)本單機(jī)的輸出電壓的輸出調(diào)節(jié)單元(300)。實(shí)施本發(fā)明的技術(shù)方案，節(jié)省了電路的設(shè)計(jì)成本，同時(shí)增強(qiáng)了系統(tǒng)的抗干擾能力和可擴(kuò)展性。
文檔編號(hào)H02J9/00GK102244411SQ20101016893
公開日2011年11月16日 申請(qǐng)日期2010年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月11日
發(fā)明者劉小剛 申請(qǐng)人:力博特公司