CN102522793A - 一种用于ups并机系统中快速计算功率差的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种利用PWM波形，快速计算本机输出功率与UPS并机系统中最大输出功率、最小输出功率均值的差的方法，包括用于把功率信息以PWM形式发送出去的发送单元(100)，对并机系统中各个PWM功率信号进行或逻辑运算的单元(200)，用于捕获运算之后PWM脉宽的捕获单元(300)，用于计算功率差的计算单元(400)。利用本方法，可快速计算出本机在整个UPS系统中，输出功率是否偏大或者偏小，偏大或者偏小多少，方便并机系统的均流控制。
Description
技术领域：
本发明涉及一种用于UPS并机系统中快速计算功率差的方法，可用于UPS并机系统中各个UPS之间的通信，快速计算出本UPS的功率偏差，方便UPS并机的均流控制。
背景技术：
UPS冗余并机系统能提供比UPS单机更高的可靠性，且容易实现系统的扩容，随着信息技术的发展，对大容量、高可靠性UPS的需求日益增加，并机技术已经成为UPS行业的关键技术。并机技术中最为关键的就是实现各个UPS的均流，假如均流控制得不好，在各个UPS之间将产生环流，环流不但增加了并机系统的无功损耗，而且降低了并机系统的可靠性。而在均流控制中，一个核心问题就是，如何知道本机输出的功率偏大或者偏小，偏大”或”者偏小多少，只有知道这些，才有可能快速、稳定地实现均流。
目前，获取这些信息的方法常见是使用CAN总线，但使用CAN总线，需要系统的处理器支持CAN总线功能，一般带CAN总线功能的处理器价格较为昂贵，还要增加CAN总线收发器，这些无形中都增加了成本，对于利润率较低的小功率机器，成本更是需要首先考虑的。所以我们提出了这么一种快速、简单的计算UPS输出功率差的方法。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种用于UPS并机系统中快速计算输出功率差的方法，它克服了现有技术计算速度较慢、成本较大的缺陷，能用于有功“或”者无功功率差的计算，为并机系统中均流的控制提供正确的反馈值，为并机中均流控制的基础。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种用于UPS并机系统中快速计算功率差的方法，包括用于把功率信息以PWM形式发送出去的发送单元；用于对并机系统中所有UPS发出的PWM功率信号进行“或”逻辑运算的计算单元；用于捕获“或”运算之后的PWM脉宽的捕获单元；用于计算本机输出功率与系统平均功率差的计算单元。
在本单元所述的方法中，所述的发送单元将发送两路PWM信号，信号的周期一般为UPS输出交流电的周期，其中一路的占空比为本UPS的当前输出功率与额定功率的比值，另一路PWM信号的占空比为第一路PWM占空比的补，即D2＝1-D1，其中D1为第一路PWM的占空比，D2为第二路PWM的占空比。
所述的“或”逻辑计算单元分别对两路PWM进行“或”运算，即包括两个“或”逻辑运算子单元，第一个子单元的输入为UPS并机系统中所有UPS发出的第一路PWM信号，输出为这所有PWM信号进行“或”运算之后的结果，即所有UPS的功率综合信号1；第二个“或”运算子单元的输入为UPS并机系统中所有UPS发出的第二路PWM信号，输出为这所有PWM信号进行“或”运算之后的结果，即所有UPS的功率综合信号2。
所述的捕获单元分别对“或”逻辑计算单元的两个子单元的输出进行捕获，得到功率综合信号1、2的脉宽。
所述的计算单元将捕获单元得到的的功率综合信号1、2的脉宽与本UPS发出去的两路PWM信号的脉宽分别作差，得到功率信号差1、功率信号差2，最后取功率信号差1与功率信号差2的差的绝对值，此即为本机输出功率与UPS并机系统中最大输出功率与最小输出功率的均值的差的两倍，可用下列公式表示：
0＝K·||Wpwm1-Wmax1|-|Wpwm2-Wmax2||＝2×|P-(Pmax-Pmix)| 公式1
其中，0为计算结果，K为比例系数，在实际使用中按实际情况及计算需要取值，Wpwm1为本机发出的第一路PWM信号，Wmax1为所有UPS的功率综合信号1，Wpwm2为本机发出的第二路PWM信号，Wmax2为所有UPS的功率综合信号2，P为本机的输出功率，Pmax为UPS并机系统中各UPS单机中最大的输出功率，Pmin为单机的最小输出功率。通过上述计算出来的结果即可用于下一步的均流控制。
本发明对于功率大小的判断，由于采用电路的方式进行“或”运算，所以可以以极快的速度在众多的信号中挑出最大与最小的功率信号，传给每个UPS单机，而且所需的额外的硬件也不多，成本较低，较好地获取均流所需的功率信号。
附图说明：
图1为本发明的实施流程图；
图2为本发明DSP中PWM波形产生流程图；
图3为本发明进行“或”逻辑运算波形图；
图4为本发明计算单元计算流程图。
具体实施方式：
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明：
本方法是应用于并机系统中，而UPS并机系统至少有两个UPS单机，每个单机的运算过程，运算逻辑都一致，所以本申请仅以一个UPS单机实施本方法为例进行说明，对其他单机不做赘述。如图1所示，要实施本方法，需要PWM发送单元100、“或”逻辑运算单元200、捕获单元300、计算单元400，其中PWM发送单元100根据功率的大小发出相应正脉宽的PWM波形，经过“或”逻辑运算单元200运算结束后，其输出又被捕获单元300所捕获，得到综合PWM信号的脉宽，最后经计算单元400计算得到本机输出功率与UPS并机系统中最大、最小功率平均值的差。
优选地，PWM发送单元100采用TI的DSP处理器来实现，这部分流程如图2所示，需进行以下步骤：
步骤S110，根据时间管理器的时钟频率，计算所需周期(一般为输出交流电周期)的定时器计数值C；
步骤S120，根据当前功率计算出所需占空比D，占空比一般为当前功率与额定功率的比值，当然，如果要进行有功功率、无功功率等的计算，则按设计所需确定；
步骤S130，根据步骤S120计算所得的占空比，确定产生PWM的比较器的比较值A＝C*D；
步骤S140，设置比较器低有效，在并机同步信号的上升沿发送出第一路PWM信号；
步骤S150，根据步骤S130所得的比较值A，可确定另一个比较器的比较值B＝C-A；
步骤S160，设置比较器低有效，在并机同步信号的上升沿发送出第二路PWM信号；
“或”逻辑运算单元200在每个UPS单机里面有两个输入端，一个为本机输出的PWM信号，另一个为其他UPS的“或”逻辑运算结果，其运算的波形图如图3所示，其中UPS单机B即为其他UPS的“或”逻辑运算结果。在进行“或”运算的同时也会将本机的PWM送出，供其他UPS单机运算。值得注意的是，在本逻辑运算单元的输入和输出端都用光耦元件进行隔离，以确保信号稳定。
本实施例中，捕获单元300利用DSP处理器事件管理器的捕获单元来实现，“或”逻辑运算单元200的输出接到DSP的捕获引脚。捕获到综合PWM信号之后，得到综合信号的脉宽之后，将结果送入计算单元400进行运算，这部分在本实施例中同样由DSP来实现，需经过如下步骤：
步骤S410，根据捕获单元300得到的综合信号1脉宽计数值，减去在PWM发送单元100中计算得到的本机第一路PWM比较值A；
步骤S420，根据步骤S410得到的差，取其绝对值|ΔA|；
步骤S430，根据捕获单元300得到的综合信号2脉宽计数值，减去在PWM发送单元100中计算得到的本机第二路PWM比较值B；
步骤S440，根据步骤S430得到的差，取其绝对值|ΔB|；
步骤S450，根据S420与S440的结果，将两者作差，取绝对值||ΔA|-|ΔB||。
上述步骤S450即本方法最后得到的结果，在UPS并机系统中，可根据此结果来进行并机的均流控制。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化，例如发送PWM单元及计算单元，可采用FPGA实现，“或”用更低成本的AVR等单片机。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。
Claims (5)
1.一种用于UPS并机系统中快速计算功率差的方法，其特征在于，本方法包括：
用于把功率信息以PWM波形式发送出去的发送单元(100)；
用于对并机系统中所有UPS发出的PWM功率信号进行“或”逻辑运算的计算单元(200)；
用于捕获“或”运算之后的PWM脉宽的捕获单元(300)；
用于计算本机输出功率与系统平均功率差的计算单元(400)。
2.根据权利要求1所述的一种用于UPS并机系统中快速计算功率差的方法，其特征在于：所述的发送单元(100)将发送两路PWM信号，信号的周期一般为UPS输出交流电的周期，其中一路的占空比为本UPS的当前输出功率与额定功率的比值，另一路PWM信号的占空比为第一路PWM占空比的补，即D2＝1-D1，其中D1为第一路PWM的占空比，D2为第二路PWM的占空比。
3.根据权利要求1所述的一种用于UPS并机系统中快速计算功率差的方法，其特征在于：所述的“或”逻辑计算单元(200)分别对两路PWM进行“或”运算，即包括两个“或”逻辑运算子单元，第一个子单元的输入为UPS并机系统中所有UPS发出的第一路PWM信号，输出为这所有PWM信号进行“或”运算之后的结果，即所有UPS的功率综合信号1；第二个“或”运算子单元的输入为UPS并机系统中所有UPS发出的第二路PWM信号，输出为这所有PWM信号进行“或”运算之后的结果，即所有UPS的功率综合信号2。
4.根据权利要求1所述的一种用于UPS并机系统中快速计算功率差的方法，其特征在于：所述的捕获单元(300)分别对“或”逻辑计算单元(200)的两个子单元的输出进行捕获，得到功率综合信号1、2的脉宽。
5.根据权利要求1所述的一种用于UPS并机系统中快速计算功率差的方法，其特征在于：所述的计算单元(400)将捕获单元得到的功率综合信号1、2的脉宽与本UPS发出去的两路PWM信号的脉宽分别作差，得到功率信号差1、功率信号差2，最后取功率信号差1与功率信号差2的差的绝对值，此即为本机输出功率与UPS并机系统中最大输出功率与最小输出功率的均值的差的两倍。
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| JP2008017592A (ja) * | 2006-07-05 | 2008-01-24 | Ricoh Elemex Corp | 情報表示システム装置 |
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