CN103580266A - 一种ups并机系统及并机方法 - Google Patents

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黄晖
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Abstract

本发明涉及不间断电源领域，尤其涉及一种UPS并机系统及并机方法，该系统包括：并机信号线、控制系统及至少两台UPS，所述控制系统包括高速DSP芯片和光电耦合器，所述UPS产生方波信号，所述方波信号通过所述光电耦合器输出到所述并机信号线上，实现UPS的同步控制，本发明中，UPS供电系统的并机运行提高了UPS供电系统的可靠性和可维护性，控制系统可以使系统稳定工作于理想状态，保证了各UPS相位和频率的同步性，且该UPS并机系统安装简易、维护方便、供电灵活。

Description

一种UPS并机系统及并机方法
技术领域
本发明涉及不间断电源领域，尤其涉及一种UPS并机系统及并机方法。
背景技术
近年来，随着用电设备对供电电源的性能和可靠性要求越来越高，UPS得到了广泛的应用，UPS并联化可实现大容量供电和冗余供电，是提高UPS容量和可靠性的一条重要途径，因而被公认为当今逆变技术发展的重要方向之一。
发明内容
本发明的目的在于提出一种UPS并机系统及并机方法，能够提高UPS供电系统的可靠性和可维护性。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种UPS并机系统，包括：并机信号线、控制系统及至少两台UPS，所述控制系统包括高速DSP芯片和光电耦合器，所述UPS产生方波信号，所述方波信号通过所述光电耦合器输出到所述并机信号线上，实现UPS的同步控制。
其中，所述UPS的同步控制具体为：每台UPS产生自身方波信号synj，其中，j=1,2，……n，n为UPS并机系统中UPS的总数目，分别通过光电耦合器连接到并机信号线上，实现“线与”功能，预设一方波基准信号syn*，各个UPS根据syn*的相位和频率，每个周期微调自身方波信号synj的相位和频率，使synj总是与syn*保持同步，从而实现UPS的同步控制。
其中，UPS参数性能相同，任何一台UPS均能由控制系统设置为主逻辑设备。
其中，控制系统的控制环路由电压环与均流环组成，用于控制UPS并机系统平均分配负荷。
其中，均流环包括：电流采样电路、减法电路及隔离放大器，所述电流采样电路采集到UPS的电流后，经标准电阻变换为采样电压输入到减法电路的一个输入端，均流母线上的电压输入到减法电路的另一个输入端，所述减法电路的输出端经隔离放大器得到所述UPS的环流信号，此环流信号叠加到基准信号上，与基准信号一起送往电压瞬时值调节器调节本机输出电压。
其中，还包括旁路系统，当所有UPS均不在逆变状态时，所述旁路系统输出，所述旁路系统与UPS并机系统并联，当旁路输出时，用电设备直接从市电取电。
一种UPS并机方法，包括：
正常运行时，运行中的所述至少两台UPS平均分担负荷，输出无环流；
当运行中的UPS有一台UPS出现故障时，该出现故障的UPS自动脱离UPS并机系统并关机，其余运行中的UPS再次平均分担负荷，确保所有负荷供电的不间断；
当所有UPS均出现故障时，UPS并机系统由旁路系统给所有负荷供电。
其中，还包括：当运行中的UPS需要执行定期维护/故障检修操作时，由控制系统操作该UPS脱离UPS并机系统并关机。
其中，UPS并机系统中的每台UPS在控制系统中选择单独运行或并机运行。
其中，出现故障的UPS维修正常后，可随时并入UPS并机系统并机运行。
本发明的有益效果为：一种UPS并机系统，包括：并机信号线、控制系统及至少两台UPS，所述控制系统包括高速DSP芯片和光电耦合器，所述UPS产生方波信号，所述方波信号通过所述光电耦合器输出到所述并机信号线上，实现UPS的同步控制，本发明中，UPS供电系统的并机运行提高了UPS供电系统的可靠性和可维护性，采用高速DSP芯片的控制系统可以使系统速度快、精度高，稳定地工作于理想状态，保证了各UPS相位和频率的同步性，且该UPS并机系统安装简易、维护方便、供电灵活。
附图说明
图1是本发明具体实施方式提供的UPS并机系统结构示意图；
图2是本发明具体实施方式提供的控制系统的控制环路结构示意图；
图3是本发明具体实施方式提供的同步控制结构示意图；
图4是本发明具体实施方式提供的均流环结构示意图；
图5是本发明具体实施方式提供的旁路系统结构示意图；
图6是本发明具体实施方式提供的UPS并机方法流程图。
具体实施方式
下面结合图1-图6并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
如图1所示，是本发明具体实施方式提供的UPS并机系统结构示意图。
一种UPS并机系统，包括：并机信号线、控制系统及至少两台UPS，所述控制系统包括高速DSP芯片和光电耦合器，所述UPS产生方波信号，所述方波信号通过所述光电耦合器输出到所述并机信号线上，实现UPS的同步控制。
在本实施例中，UPS供电系统的并机运行提高了UPS供电系统的可靠性和可维护性，采用高速DSP芯片的控制系统可以使系统速度快、精度高，稳定地工作于理想状态，保证了各UPS相位和频率的同步性，且该UPS并机系统安装简易、维护方便、供电灵活。
在本实施例中，光电耦合器（opticalcoupler，OC）亦称光电隔离器，简称光耦，它是以光为媒介来传输电信号的器件，通常把发光器（红外线发光二极管LED）与受光器（光敏半导体管）封装在同一管壳内，当输入端加电信号时发光器发出光线，受光器接受光线之后就产生光电流，从输出端流出，从而实现了“电—光—电”转换。以光为媒介把输入端信号耦合到输出端的光电耦合器，由于它具有体积小、寿命长、无触点，抗干扰能力强，输出和输入之间绝缘，单向传输信号等优点。
如图3所示，本实施例中的同步控制以高速DSP芯片为核心，以由两台UPS组成的并机系统为例，两台UPS分别包括1#逆变器MCU和2#逆变器MCU，其中，1#逆变器MCU由软件产生方波信号syn1，通过光电耦合器1连接到并机信号线COM1上，2#逆变器MCU由软件产生方波信号syn2，通过光电耦合器2连接到并机信号线COM1上，实现“线与”功能，图中syn*为方波基准信号，各个UPS根据syn*的相位和频率，每个周期微调自身方波信号synj（j=1,2，……n）的相位和频率，使synj总是与syn*保持同步，从而实现UPS的同步控制。
在本实施例中，UPS为数字化在线式UPS，在线式UPS在市电正常时，由市电进行整流提供直流电压给逆变器工作，由逆变器向负载提供交流电，在市电异常时，逆变器由电池提供能量，逆变器始终处于工作状态，保证无间断输出，其特点是，具有极宽的输入电压范围，无切换时间且输出电压稳定精度高，特别适合对电源要求较高的场合，但是成本较高，现有技术中，功率大于3KVA的UPS几乎都是在线式UPS。
在本实施例中，UPS参数性能相同，任何一台UPS均能由控制系统设置为主逻辑设备，本实施例中的UPS并机系统是一种分布式无主从的UPS并机系统，它不依赖于系统中的任何一台UPS，所有UPS都相同，可以真正实现冗余系统，分布式控制具有高度的模块化和扩展性。
如图2所示，在本实施例中，控制系统的控制环路由电压环与均流环组成，用于控制UPS并机系统平均分配负荷，通过整定各个环节的带宽，可以使系统稳定工作于理想状态，具体的，在本实施例中，控制环路由电压基准、均流母线、电压调节器、电压采样、电流采样及逆变器SPWM（Sinusoidal Pulse WidthModulation，正弦脉宽调制）输出组成。
如图4所示，在本实施例中，均流环包括：电流采样电路、减法电路及隔离放大器，图中，ioj为UPS本机的采样电流，电阻R为基准电阻，通过R可获得采样电压vioj，COM3为系统均流母线，本机采样电压减去系统平均电压vio即得本机的环流信号（环流电压），此环流信号叠加到基准信号上，与基准信号一起送往电压瞬时值调节器调节本机输出电压。
如图5所示，在本实施例中，还包括旁路系统，当所有UPS均不在逆变状态时，所述旁路系统输出，所述旁路系统与UPS并机系统并联，当旁路输出时，用电设备直接从市电取电，图中COM4为用于统一控制旁路系统的总线，只要有一台UPS处于逆变状态（也即工作状态），系统中所有的UPS均无旁路输出，系统中所有UPS均不在逆变状态时（也即故障状态），系统允许旁路输出。
如图6所示，一种UPS并机方法，包括：
正常运行时，运行中的所述至少两台UPS平均分担负荷，输出无环流；
当运行中的UPS有一台UPS出现故障时，该出现故障的UPS自动脱离UPS并机系统并关机，其余运行中的UPS再次平均分担负荷，确保所有负荷供电的不间断；
当所有UPS均出现故障时，UPS并机系统由旁路系统给所有负荷供电。
在本实施例中，还包括：当运行中的UPS需要执行定期维护/故障检修操作时，由控制系统操作该UPS脱离UPS并机系统并关机，提高了UPS并机系统的可维护性。
在本实施例中，UPS并机系统中的每台UPS在控制系统中选择单独运行或并机运行，提高了UPS并机系统的灵活性。
在本实施例中，出现故障的UPS维修正常后，可随时并入UPS并机系统并机运行。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种UPS并机系统，其特征在于，包括：并机信号线、控制系统及至少两台UPS，所述控制系统包括高速DSP芯片和光电耦合器，所述UPS产生方波信号，所述方波信号通过所述光电耦合器输出到所述并机信号线上，实现UPS的同步控制。
2.根据权利要求1所述的一种UPS并机系统，其特征在于，所述UPS的同步控制具体为：每台UPS产生自身方波信号synj，其中，j=1,2，……n，n为UPS并机系统中UPS的总数目，分别通过光电耦合器连接到并机信号线上，实现“线与”功能，预设一方波基准信号syn*，各个UPS根据syn*的相位和频率，每个周期微调自身方波信号synj的相位和频率，使synj总是与syn*保持同步，从而实现UPS的同步控制。
3.根据权利要求1所述的一种UPS并机系统，其特征在于，所述UPS参数性能相同，任何一台UPS均能由控制系统设置为主逻辑设备。
4.根据权利要求1所述的一种UPS并机系统，其特征在于，所述控制系统的控制环路由电压环与均流环组成，用于控制UPS并机系统平均分配负荷。
5.根据权利要求4所述的一种UPS并机系统，其特征在于，所述均流环包括：电流采样电路、减法电路及隔离放大器，所述电流采样电路采集到UPS的电流后，经标准电阻变换为采样电压输入到减法电路的一个输入端，均流母线上的电压输入到减法电路的另一个输入端，所述减法电路的输出端经隔离放大器得到所述UPS的环流信号，此环流信号叠加到基准信号上，与基准信号一起送往电压瞬时值调节器调节本机输出电压。
6.根据权利要求1所述的一种UPS并机系统，其特征在于，还包括旁路系统，当所有UPS均不在逆变状态时，所述旁路系统输出，所述旁路系统与UPS并机系统并联，当旁路输出时，用电设备直接从市电取电。
7.一种UPS并机方法，其特征在于，适用于权利要求1-6任一项所述的UPS并机系统，包括：
正常运行时，运行中的所述至少两台UPS平均分担负荷，输出无环流；
当运行中的UPS有一台UPS出现故障时，该出现故障的UPS自动脱离UPS并机系统并关机，其余运行中的UPS再次平均分担负荷，确保所有负荷供电的不间断；
当所有UPS均出现故障时，UPS并机系统由旁路系统给所有负荷供电。
8.根据权利要求7所述的一种UPS并机方法，其特征在于，还包括：当运行中的UPS需要执行定期维护/故障检修操作时，由控制系统操作该UPS脱离UPS并机系统并关机。
9.根据权利要求7所述的一种UPS并机方法，其特征在于，所述UPS并机系统中的每台UPS在控制系统中选择单独运行或并机运行。
10.根据权利要求7所述的一种UPS并机方法，其特征在于，所述出现故障的UPS维修正常后，可随时并入UPS并机系统并机运行。
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