CN103840547A - 隔离型多路复合输出不间断电源及其控制方法 - Google Patents
隔离型多路复合输出不间断电源及其控制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103840547A CN103840547A CN201410091745.3A CN201410091745A CN103840547A CN 103840547 A CN103840547 A CN 103840547A CN 201410091745 A CN201410091745 A CN 201410091745A CN 103840547 A CN103840547 A CN 103840547A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- voltage
- output
- real
- controller
- current
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims abstract description 88
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims abstract description 61
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 claims abstract description 38
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 49
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 38
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 21
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 claims description 14
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 claims description 9
- 230000010354 integration Effects 0.000 claims description 9
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 4
- 238000010606 normalization Methods 0.000 claims description 4
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims description 4
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 abstract description 2
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 abstract description 2
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 208000015778 Undifferentiated pleomorphic sarcoma Diseases 0.000 description 1
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000009123 feedback regulation Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000004402 ultra-violet photoelectron spectroscopy Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Dc-Dc Converters (AREA)
- Rectifiers (AREA)
Abstract
本发明涉及一种隔离型多路复合输出不间断电源，包括一开关选择模块、一DC-AC双向变换器、隔离输出模块，所述DC-AC双向变换器包含一多电压复合控制模块、一驱动控制模块和主功率开关电路，所述多电压复合控制模块包含一电压有效值控制器、一电压实时控制器、一电流实时控制器、一电压综合处理器、一电流采样单元以及第1至第n电压采样单元。该不间断电源仅需要1个隔离变压器即可实现多路交流不间断输出，具有成本低，体积小，整体效率较高、多路交流负载不平衡特性好的特点，一种隔离型多路复合输出不间断电源控制方法，有效的解决了多路交流输出电压当负载不平衡时所带来稳压精度不足，THD较差，负载特性较差等问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种不间断电源，特别涉及是一种带隔离的多路复合输出不间断电源及控制方法。
背景技术
不间断电源（UPS）按工作原理分成后备式、在线互动式与在线式三大类，随着电力电子技术的发展和高频功率器件不断问世，中小功率段的UPS产品正逐步高频化，高频UPS有功率密度大、体积小、重量轻的特点。
市面上的单相不间断电源均为单组输入单组输出，即110V或220V输出，但有些应用场合，如UPS电源系统的负载需要同时输出两路或多路隔离型不同电压时，传统方法一般采用在原有单路隔离输出的输出侧增加一隔离变压器减压或升压；或者内部配备两套不同电压的电路和两个隔离变压器。此两种方法均需2个隔离变压器，成本高，体积大，使得整体效率较低，整机成本较高，负载特性和THD较差，负载不平衡及负载过载控制变得复杂,且无法满足不同国家电压和制式需求，或者需要重新配置才能满足不同国家电网制式的需求。
当多路输出负载不平衡时，输出电压控制精度和THD很难保证均能达到较好的水平。一般的输出控制技术为电流内环电压外环的单输出双环反馈控制；此外，公告号为CN 203289179 U，专利号为201320340859.8的实用新型专利公开了一种隔离型多路复合输出不间断电源，包含一个初级绕组和至少多个次级绕组的隔离变压器，仅需要1个隔离变压器即可实现多路交流不间断输出，具有成本低，体积小，整体效率较高等优点。假设输出为两路交流输出，当控制环主反馈采用110V时，当110V输出空载，220V输出满载时，220V输出控制电压精度和THD较差；当如果控制环主反馈采用220V时，当110V输出满载，220V输出空载时，110V输出控制电压精度和THD较差；传统的控制方法很难同时保证两路输出满足电压精度、THD和负载特性均处于较好的局面。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种隔离型多路复合输出不间断电源及其控制方法，有效有解决多路交流输出电压当负载不平衡时所带来稳压精度不足，THD较差，负载特性较差等问题。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种隔离型多路复合输出不间断电源，包括开关选择模块、DC-AC双向变换器和隔离输出模块；所述开关选择模块的输入端接至一交流输入模块，所述开关选择模块的输出端接至隔离输出模块的输出端；所述DC-AC双向变换器的直流端口接至一储能元件，所述DC-AC双向变换器的交流端口接至隔离输出模块的输入端；所述DC-AC双向变换器包括多电压复合控制模块、驱动控制模块和主功率开关电路；所述隔离输出模块输出端反馈接至所述多电压复合控制模块的输入端，
所述多电压复合控制模块包括电压有效值控制器、电压实时控制器、电流实时控制器、电压综合处理器、电流采样单元以及第1至第n电压采样单元；
所述电流采样单元用于采集隔离输出模块输入端的电流信号，作为隔离型多路复合输出不间断电源的输出电流信号，所述电流采样单元的输出端接至电流实时控制器的反馈端；
所述第1至第n电压采样单元用于采样隔离型多路复合输出不间断电源的第1至第n路交流输出端输出的电压信号；
所述第1至第n电压采样单元的输出端均接至所述电压综合处理器的输入端，所述电压综合处理器的一输出端连接所述电压有效值控制器的反馈端，所述电压综合处理模块的另一输出端接至所述电压实时控制器的反馈端；
所述电压有效值控制器的输出作为电压实时控制器的给定；
所述电压实时控制器的输出作为电流实时控制器的给定；
所述电流实时控制器的输出端接至驱动控制模块，所述驱动控制模块的输出端接至所述主功率开关电路，所述驱动控制模块的输出端输出PWM驱动信号；
所述隔离输出模块包括一隔离变压器，所述隔离变压器包括一个初级绕组和至少2个次级绕组；所述隔离变压器的初级绕组接至DC-AC双向变换器的交流端口；所述隔离变压器的其中一个次级绕组接至开关选择模块的输出端；所述隔离变压器的次级绕组作为该不间断电源的交流输出端且分别接至第1至第n电压采样单元的输入端；
其中，n为正整数，且n≥2，所述n与所述隔离型多路复合输出不间断电源的路数对应，所述隔离变压器的次级绕组的个数与隔离型多路复合输出不间断电源的交流输出路数对应。
在本发明实施例中，所述电压有效值控制器为PID控制器或PI控制器；所述电压实时控制器为PID控制器或PI控制器；所述电流实时控制器为PID控制器或PI控制器。
本发明还提供了一种基于上述隔离型多路复合输出不间断电源的控制方法，所述的控制方法对隔离型多路复合输出不间断电源进行三闭环控制，所述的三闭环包括外环、中环和内环，其中外环为电压有效值环、中环为电压实时环和内环为电流实时环；
在所述电压有效值环中，电压有效值控制器对给定的电压有效值控制器给定值Uref_rums和电压综合处理器的获得的电压有效值控制器反馈值Uac_rums比较取差值，经过PID或PI运算获得电压有效值控制器输出值并作为电压实时控制器给定值Uref；
在所述电压实时环中，电压实时控制器对电压实时控制器给定值Uref和电压综合处理器获得的电压实时控制器反馈值Uac比较取差值，经过PID或PI运算获得电压实时控制器输出值并作为电流实时控制器给定值Iref；
在所述电流实时环中，电流实时控制器对电流实时控制器给定值Iref和电流实时控制器反馈值Iac比较取差值，经过PID或PI运算，获得PWM驱动波形占空比的控制量D，经过驱动控制模块输出PWM控制信号驱动DC-AC双向变换器的主功率开关管的导通/关断,以控制隔离输出模块的多路交流电输出；
所述电流实时控制器反馈值Iac为电流采样单元实时采样的隔离型多路复合输出不间断电源的输出电流信号。
在本发明实施例中，所述电压综合处理器得出的电压有效值控制器反馈值Uac_rums，具体获得方式为：
经过k个PWM控制周期，第1至第n电压采样单元分别对隔离输出模块的第1至第n路交流输出电压信号采样k次，分别记为 ， 
，并经过电压综合处理器的电压有效值算法得出电压有效值控制器反馈值Uac_rums，所述的电压有效值算法如下：
所述电压综合处理器获得的电压实时控制器反馈值Uac，具体获得方式如下：
在任意PWM控制周期内，第1至第n电压采样单元分别对隔离输出模块的第1至第n路交流输出电压信号采样，得到
，并经过电压综合处理器的电压实时算法得出电压实时控制器反馈值Uac，所述的电压实时算法如下：
其中，
为第1至第n路交流输出电压归一化系数，与电压有效值控制器给定值Uref、隔离变压器的次级匝数相关，且
与第1至第n路交流输出端所对应的隔离变压器的次级匝数比相对应，k≥开关频率/交流电频率，所述的开关频率与PWM控制周期互为倒数， 
为第1至第n路交流输出负载反馈深度的反馈调节量， 
为第1至第n路交流输出电压是否参与反馈，分别取值为0或1，且
中至少有两个等于1。
在本发明实施例中，当第1至第n路交流输出的负载平衡时， 
，即参与反馈的深度一致；
当第1至第n路的交流输出的负载不平衡时，
中，至少有1路交流输出负载反馈深度的反馈调节量与其他路不相同。
与现有技术相比，本发明有益效果体现在：
本发明的隔离型多路复合输出不间断电源包含一多电压复合控制模块，仅需要1个隔离变压器即可实现多路交流不间断输出，具有成本低，体积小，整体效率较高，该控制方法，有效有解决多路交流输出电压当负载不平衡时所带来稳压精度不足，THD较差，负载特性较差；
实现复杂的多路交流电压复合控制，在能达到传统控制模块的效果的基础上，同时具有每路输出的输出电压精度和THDU均能达到比较好的效果，特别时多路负载不平衡时和输出带非线性负载的时候效果尤为突出。
附图说明
图1是本发明一种隔离型多路输出用不间断电源的原理框图。
图2为DC-AC双向变换器的多电压复合控制模块的原理框图。
图3是本发明实施例2的隔离型双路复合输出不间断电源的电路连接示意图。
图4是本发明实施例2的隔离型双路复合输出不间断电源中的双电压复合控制模块的原理框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将通过具体实施例和相关附图，对本发明作进一步详细说明。
本发明一种隔离型多路复合输出不间断电源，包括开关选择模块、DC-AC双向变换器和隔离输出模块；所述开关选择模块的输入端接至一交流输入模块，所述开关选择模块的输出端接至隔离输出模块的输出端；所述DC-AC双向变换器的直流端口接至一储能元件，所述DC-AC双向变换器的交流端口接至隔离输出模块的输入端；所述DC-AC双向变换器包括多电压复合控制模块、驱动控制模块和主功率开关电路；所述隔离输出模块输出端反馈接至所述多电压复合控制模块的输入端，
所述多电压复合控制模块包括电压有效值控制器、电压实时控制器、电流实时控制器、电压综合处理器、电流采样单元以及第1至第n电压采样单元；
所述电流采样单元用于采集隔离输出模块输入端的电流信号，作为隔离型多路复合输出不间断电源的输出电流信号，所述电流采样单元的输出端接至电流实时控制器的反馈端；
所述第1至第n电压采样单元用于采样隔离型多路复合输出不间断电源的第1至第n路交流输出端输出的电压信号；
所述第1至第n电压采样单元的输出端均接至所述电压综合处理器的输入端，所述电压综合处理器的一输出端连接所述电压有效值控制器的反馈端，所述电压综合处理模块的另一输出端接至所述电压实时控制器的反馈端；
所述电压有效值控制器的输出作为电压实时控制器的给定；
所述电压实时控制器的输出作为电流实时控制器的给定；
所述电流实时控制器的输出端接至驱动控制模块，所述驱动控制模块的输出端接至所述主功率开关电路，所述驱动控制模块的输出端输出PWM驱动信号；
所述隔离输出模块包括一隔离变压器，所述隔离变压器包括一个初级绕组和至少2个次级绕组；所述隔离变压器的初级绕组接至DC-AC双向变换器的交流端口；所述隔离变压器的其中一个次级绕组接至开关选择模块的输出端；所述隔离变压器的次级绕组作为该不间断电源的交流输出端且分别接至第1至第n电压采样单元的输入端；
其中，n为正整数，且n≥2，所述n与所述隔离型多路复合输出不间断电源的路数对应，所述隔离变压器的次级绕组的个数与隔离型多路复合输出不间断电源的交流输出路数对应。
本发明还提供了一种基于上述隔离型多路复合输出不间断电源的控制方法，所述的控制方法对隔离型多路复合输出不间断电源进行三闭环控制，所述的三闭环包括外环、中环和内环，其中外环为电压有效值环、中环为电压实时环和内环为电流实时环；
在所述电压有效值环中，电压有效值控制器对给定的电压有效值控制器给定值Uref_rums和电压综合处理器的获得的电压有效值控制器反馈值Uac_rums比较取差值，经过PID或PI运算获得电压有效值控制器输出值并作为电压实时控制器给定值Uref；
在所述电压实时环中，电压实时控制器对电压实时控制器给定值Uref和电压综合处理器获得的电压实时控制器反馈值Uac比较取差值，经过PID或PI运算获得电压实时控制器输出值并作为电流实时控制器给定值Iref；
在所述电流实时环中，电流实时控制器对电流实时控制器给定值Iref和电流实时控制器反馈值Iac比较取差值，经过PID或PI运算，获得PWM驱动波形占空比的控制量D，经过驱动控制模块输出PWM控制信号驱动DC-AC双向变换器的主功率开关管的导通/关断,以控制隔离输出模块的多路交流电输出；
所述电流实时控制器反馈值Iac为电流采样单元实时采样的隔离型多路复合输出不间断电源的输出电流信号。
为了让本领域技术人员更方便的了解本发明，以下为本发明的具体实施例。
实施例1
参见附图1至3，一种隔离型多路复合输出不间断电源，包括一开关选择模块2、一DC-AC双向变换器5、一隔离输出模块3，所述开关选择模块2的输入端接至交流输入模块1，所述开关选择模块2的输出端接至隔离输出模块3，所述DC-AC双向变换器5的直流端口接至一储能元件4，本实施例中，储能元件4优选锂离子电池，直流电压范围可为48V~192V，所述DC-AC双向变换器5的交流端口接至隔离输出模块3的输入端，所述隔离输出模块3的输出端反馈接至DC-AC双向变换器5的反馈端口，
所述DC-AC双向变换器5包含一多电压复合控制模块、一驱动控制模块54和主功率开关电路55，
所述多电压复合控制模块包括一电压有效值控制模块51、一电压实时控制模块52、一电流实时控制模块53、一电流采样单元56、一电压综合处理模块58以及第1至第n电压采样单元571~57n，其中电压采样单元的个数大于等于两个；
所述隔离输出模块3包含一隔离变压器，隔离变压器包含一个初级绕组N1、至少两个次级绕组。隔离变压器的次级绕组分别接至多电压复合控制模块，即第一至第n次级绕组分别接至第一至第n电压采样单元571~57n，
所述电流采样单元56用于采集隔离型多路复合输出不间断电源的输出电流信号，
第1至第n电压采样单元571~57n分别采样第1至第N路输出的输出电压信号Vac1、Vac2……Vacn，
第一至第n电压采样单元571~57n的输出端分别接至所述电压综合处理模块58的输入端，所述电压综合处理模块58的一输出端Uac_rms作为所述电压有效值控制模块51的反馈端，所述电压有效值控制模块51的输出端Uref作为电压实时控制模块52的给定，所述电压综合处理模块58的另一输出端Uac作为电压实时控制模块52的反馈端，
所述电压实时控制模块52的输出端作为电流实时控制模块53的给定，
所述电流采样单元56的输出端Iac作为电流实时控制模块53的反馈端，所述电流实时控制模块53的输出端D接至驱动控制模块54，所述驱动控制模块54输出驱动信号至DC-AC双向变换器5的主功率开关管55。
其中，DC-AC双向变换器5包含了AC/DC变换器的功能，即可以通过DC-AC双向变换器5给储能元件4充电，又包含了DC/AC逆变器的功能，即储能元件4可以通过DC-AC双向变换器5逆变输出交流电。
其中，n为正整数，且n≥2，所述电压采样单元的路数与隔离型多路复合输出不间断电源的路数对应。
电压有效值控制器51为PID控制器或PI控制器；所述电压实时控制器52为PID控制器或PI控制器；所述电流实时控制器53为PID控制器或PI控制器。
本实施例还提供了一种隔离型多路复合输出不间断电源的控制方法，
所述的控制方法对隔离型多路复合输出不间断电源进行三闭环控制，所述的三闭环包括外环为电压有效值环、中环为电压实时环和内环为电流实时环，
在所述电压有效值环中，电压有效值控制器51对给定的电压有效值控制器给定值Uref_rums和电压综合处理器58的获得的电压有效值控制器反馈值Uac_rums比较取差值，经过PID或PI运算获得电压有效值控制器51输出值并作为电压实时控制器给定值Uref，
在所述电压实时环中，电压实时控制器52对电压实时控制器给定值Uref和电压综合处理器58获得的电压实时控制器反馈值Uac比较取差值，经过PID或PI运算获得电压实时控制器52输出值并作为电流实时控制器给定值Iref；
在所述电流实时环中，电流实时控制器53对电流实时控制器给定值Iref和电流实时控制器反馈值Iac比较取差值，经过PID控制器或PI控制器运算，获得PWM驱动波形占空比的控制量D，经过驱动控制模块输出PWM控制信号驱动DC-AC双向变换器5的主功率开关管55导通/关断,控制隔离输出模块3多路交流电输出；
所述电流实时控制器反馈值Iac为电流采样单元56实时采样隔离型多路复合输出不间断电源的输出电流信号。
所述电压综合处理器58得出的电压有效值控制器反馈值Uac_rums，具体获得方式为：
经过k个PWM控制周期，第1至第n电压采样单元571~57n分别对隔离输出模块3的第1至第n路交流输出电压信号均采样k次，分别记为
， 
，并经过电压综合处理器58的电压有效值算法得出的电压有效值控制器反馈值Uac_rums，所述的电压有效值算法如下：
所述电压综合处理器58获得的电压实时控制器反馈值Uac，具体获得方式如下：
在任意PWM控制周期内，第1至第n电压采样单元571~57n分别对隔离输出模块3的第1至第n路交流输出电压信号均采样，得到
，并经过电压综合处理器58的电压实时算法得出电压实时控制器反馈值Uac,所述的电压实时算法如下：
其中，k≥开关频率/交流电频率，所述的开关频率与PWM控制周期互为倒数， 
为第1至第n路交流输出电压归一化系数，且与第1至第n路交流输出端所对应的隔离变压器的次级匝数比相对应， 
为第1至第n路交流输出负载反馈深度的反馈调节量，
为第一至第n路交流输出电压是否参与反馈，分别取值为0或1，且
中至少两个等于1。
存在如下多种情况：
（1）
当
时，表示第1至第n路交流输出均参与反馈，
；
当第1至第n路的交流输出的负载平衡时，
，即参与反馈的深度一致；
当第1至第n路的交流输出的负载不平衡时，第1路至第1至第n路交流输出负载反馈深度的反馈调节量中，至少有1路交流输出负载反馈深度的反馈调节量与其他路不相同；存在第1路至第n路交流输出负载反馈深度的反馈调节量均不相同的现象，即
，但不限于此。
（2）
当
，表示第1至第n路交流输出中部分参与反馈，
为第i路输出不参与反馈，
为第i路输出参与反馈。
实施例2
在本实施例中，取第一至第n电压采样单元571~57n中的第一电压采样单元571和第2电压采样单元572，即本实施例中，该隔离型多路复合输出不间断电源为双路复合输出不间断电源，其中第一路交流输出为220Vac正弦交流电，第二路交流输出为110Vac正弦交流电，如附图3、4所示，双路复合输出不间断电源包括一储能元件4、由第一至第四功率开关管Q1~Q4组成的整流/逆变桥、隔离变压器T1、第一开关K1、第二开关K2、第三开关K2、双电压复合反馈控制模块、驱动控制模块。
其中储能元件4优选直流电压为96V的锂离子电池两端并联一第三电容C3，
第一功率开关管Q1的漏极、第二功率开关管Q2的漏极相连接至储能元件4的正极，第一功率开关管Q1的源极分别接至第三功率开关管Q3的漏极、隔离变压器T1的初级绕组的一端，第二功率开关管Q2的源极分别接至第四功率开关管Q4的漏极、隔离变压器T1的初级绕组的另一端，第三功率开关管Q3的源极、第四功率开关管Q4的源极分别接至储能元件4的负极，第一至第四功率开关管Q1~Q4的栅极分别接至驱动控制模块的输出端，
额定电压220V的正弦交流电（即市电）经过一第一开关K1接至一隔离变压器T1的第一次级绕组N2，隔离变压器T1的第一次级绕组N2并联一第一电容C1后串联一第二开关K2为一220V的正弦交流电输出；隔离变压器T1的第二次级绕组N3并联一第二电容C2后串联一第二开关K3为一110V的正弦交流电输出；隔离变压器T1的初级绕组N1并联在DC-AC双向变换器的交流端口；隔离变压器T1的初级绕组N1匝数：第一次级绕组N2匝数：第二次级绕组N3匝数=56：220：110。
由第一至第四功率开关管Q1~Q4组成的整流/逆变桥、双电压复合反馈控制模块和驱动控制模块构成DC-AC双向变换器，双电压复合反馈控制模块包括一电压有效值控制器51、一电压实时控制器52、一电流实时控制器53、一电流采样单元56、一电压综合处理模块58、及第一电压采样单元571、第二电压采样单元572，其中电压采样单元的个数大于等于两个；
所述电流采样单元56用于采集隔离型多路复合输出不间断电源的输出电流信号，可以采集隔离变压器T1的初级绕组流经的电流，
第一电压采样单元采集第一路交流输出的电压信号Vout1（220Vac正弦交流电），第二电压采样单元采集第二路输出的输出电压信号Vout2（110Vac正弦交流电），
其中，DC-AC双向变换器5包含了AC/DC变换器的功能，即可以通过DC-AC双向变换器5给储能元件4充电，又包含了DC/AC逆变器的功能，即储能元件4可以通过DC-AC双向变换器5逆变输出交流电，参照图1。
当锂离子电池的电压48V时，隔离变压器T1的初级绕组N1匝数：第一次级绕组N2匝数：第二次级绕组N3匝数=28：220：110；
当锂离子电池的电压60V时，隔离变压器T1的初级绕组N1匝数：第一次级绕组N2匝数：第二次级绕组匝数N3=38：220：110；
当锂离子电池的电压96V时，隔离变压器T1的初级绕组N1匝数：第一次级绕组N2匝数：第二次级绕组N3匝数=56：220：110；
当锂离子电池的电压120V时，隔离变压器T1的初级绕组N1匝数：第一次级绕组N2匝数：第二次级绕组N3匝数=78：220：110；
当锂离子电池的电压192V时，隔离变压器T1的初级绕组N1匝数：第一次级绕组N2匝数：第二次级绕组N3匝数=113：220：110。
在本实施例中，交流输入模块1为额定电压220V的正弦交流电，即市电输入，为了获取两路输出，当市电正常时，参见附图1所示，额定电压220V的正弦交流电经过一开关选择模块2、隔离输出模块3分别提供2路交流输出（一支路输出为额定电压220V的正弦交流电，另一支路输出为额定电压110V的正弦交流电），其中隔离输出模块3包含一隔离变压器T1，隔离变压器T1有一个初级绕组和2个次级绕组，当隔离变压器T1有自带漏感，则无需一输出滤波电路，当隔离变压器未自带漏感，则需分别在2路交流电输出端接一输出滤波电路。
当市电异常时，储能元件4经DC-AC双向变换器5，逆变输出一交流电后经一隔离输出模块3提供多路的交流输出，同时多路的交流反馈至DC-AC双向变换器5的双电压复合反馈控制模块，使得多路交流负载满足不平衡特性。
本实施例的隔离型双路复合输出不间断电源的控制方法对隔离型多路复合输出不间断电源进行三闭环控制，所述的三闭环包括外环为电压有效值环、中环为电压实时环和内环为电流实时环，
在所述电压有效值环中，电压有效值控制器51对给定的电压有效值控制器给定值Uref_rums和电压综合处理器58的获得的电压有效值控制器反馈值Uac_rums比较取差值，经过PID或PI运算获得电压有效值控制器51输出值并作为电压实时控制器给定值Uref，
在所述电压实时环中，电压实时控制器52对电压实时控制器给定值Uref和电压综合处理器58获得的电压实时控制器反馈值Uac比较取差值，经过PID或PI运算获得电压实时控制器52输出值并作为电流实时控制器给定值Iref；
在所述电流实时环中，电流实时控制器53对电流实时控制器给定值Iref和电流实时控制器反馈值Iac比较取差值，经过PID或PI运算，获得PWM驱动波形占空比的控制量D，经过驱动控制模块输出PWM控制信号驱动DC-AC双向变换器5的主功率开关管导通/关断,控制隔离输出模块3多路交流电输出；
所述电流实时控制器反馈值Iac为电流采样单元56实时采样隔离型多路复合输出不间断电源的输出电流信号。
所述电压综合处理器58得出的电压有效值控制器51反馈值Uac_rums，具体获得方式为：
经过k个PWM控制周期，第1至第2电压采样单元571~572分别对隔离输出模块的第1至第2路交流输出电压信号采样k次，分别记为
， 
，并经过电压综合处理器58的电压有效值算法得出的电压有效值控制器51反馈值Uac_rums，所述的电压有效值算法如下：
；
所述电压综合处理器58获得的电压实时控制器反馈值Uac，具体获得方式如下：
在任意PWM控制周期内，第1至第2电压采样单元571~572分别对隔离输出模块3的第1至第2路交流输出电压信号均采样，得到
，并经过电压综合处理器58的电压实时算法得出电压实时控制器反馈值Uac,所述的电压实时算法如下：
其中，k≥开关频率/交流电频率，所述的开关频率与PWM控制周期互为倒数， 
为第1至第n路交流输出电压归一化系数，且与第1至第2路交流输出端所对应的隔离变压器的次级匝数比相对应， 
第1至第2路交流输出负载反馈深度的反馈调节量。
当
时,表示第1、2路交流输出均参与反馈，即
,
当第1至第2路的交流输出的负载平衡时，
，即参与反馈的深度一致；当第1至第2路的交流输出的负载不平衡时，
。
本发明不仅限于此，隔离变压器也可设计成不带漏感型，在使用时需在隔离变压器的双输出端与输出滤波器之间串入一个电感，以实现输出滤波功能。
上列较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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保护范围之内。
Claims (5)
1.一种隔离型多路复合输出不间断电源，包括开关选择模块、DC-AC双向变换器和隔离输出模块；所述开关选择模块的输入端接至一交流输入模块，所述开关选择模块的输出端接至隔离输出模块的输出端；所述DC-AC双向变换器的直流端口接至一储能元件，所述DC-AC双向变换器的交流端口接至隔离输出模块的输入端；所述DC-AC双向变换器包括多电压复合控制模块、驱动控制模块和主功率开关电路；所述隔离输出模块输出端反馈接至所述多电压复合控制模块的输入端，其特征在于，
所述多电压复合控制模块包括电压有效值控制器、电压实时控制器、电流实时控制器、电压综合处理器、电流采样单元以及第1至第n电压采样单元；
所述电流采样单元用于采集隔离输出模块输入端的电流信号，作为隔离型多路复合输出不间断电源的输出电流信号，所述电流采样单元的输出端接至电流实时控制器的反馈端；
所述第1至第n电压采样单元用于采样隔离型多路复合输出不间断电源的第1至第n路交流输出端输出的电压信号；
所述第1至第n电压采样单元的输出端均接至所述电压综合处理器的输入端，所述电压综合处理器的一输出端连接所述电压有效值控制器的反馈端，所述电压综合处理模块的另一输出端接至所述电压实时控制器的反馈端；
所述电压有效值控制器的输出作为电压实时控制器的给定；
所述电压实时控制器的输出作为电流实时控制器的给定；
所述电流实时控制器的输出端接至驱动控制模块，所述驱动控制模块的输出端接至所述主功率开关电路，所述驱动控制模块的输出端输出PWM驱动信号；
所述隔离输出模块包括一隔离变压器，所述隔离变压器包括一个初级绕组和至少2个次级绕组；所述隔离变压器的初级绕组接至DC-AC双向变换器的交流端口；所述隔离变压器的其中一个次级绕组接至开关选择模块的输出端；所述隔离变压器的次级绕组作为该不间断电源的交流输出端且分别接至第1至第n电压采样单元的输入端；
其中，n为正整数，且n≥2，所述n与所述隔离型多路复合输出不间断电源的路数对应，所述隔离变压器的次级绕组的个数与隔离型多路复合输出不间断电源的交流输出路数对应。
2.根据权利要求1所述隔离型多路复合输出不间断电源，其特征在于，所述电压有效值控制器为PID控制器或PI控制器；所述电压实时控制器为PID控制器或PI控制器；所述电流实时控制器为PID控制器或PI控制器。
3.一种采用权利要求1或2所述的隔离型多路复合输出不间断电源的控制方法，其特征在于，
所述的控制方法对隔离型多路复合输出不间断电源进行三闭环控制，所述的三闭环包括外环、中环和内环，其中外环为电压有效值环、中环为电压实时环和内环为电流实时环；
在所述电压有效值环中，电压有效值控制器对给定的电压有效值控制器给定值Uref_rums和电压综合处理器的获得的电压有效值控制器反馈值Uac_rums比较取差值，经过PID或PI运算获得电压有效值控制器输出值并作为电压实时控制器给定值Uref；
在所述电压实时环中，电压实时控制器对电压实时控制器给定值Uref和电压综合处理器获得的电压实时控制器反馈值Uac比较取差值，经过PID或PI运算获得电压实时控制器输出值并作为电流实时控制器给定值Iref；
在所述电流实时环中，电流实时控制器对电流实时控制器给定值Iref和电流实时控制器反馈值Iac比较取差值，经过PID或PI运算，获得PWM驱动波形占空比的控制量D，经过驱动控制模块输出PWM控制信号驱动DC-AC双向变换器的主功率开关管的导通/关断,以控制隔离输出模块的多路交流电输出；
所述电流实时控制器反馈值Iac为电流采样单元实时采样的隔离型多路复合输出不间断电源的输出电流信号。
4.根据权利要求3所述的隔离型多路复合输出不间断电源的控制方法，其特征在于，所述电压综合处理器得出的电压有效值控制器反馈值Uac_rums，具体获得方式为：
经过k个PWM控制周期，第1至第n电压采样单元分别对隔离输出模块的第1至第n路交流输出电压信号采样k次，分别记 ， 
，并经过电压综合处理器的电压有效值算法得出电压有效值控制器反馈值Uac_rums，所述的电压有效值算法如下：
所述电压综合处理器获得的电压实时控制器反馈值Uac，具体获得方式如下：
在任意PWM控制周期内，第1至第n电压采样单元分别对隔离输出模块的第1至第n路交流输出电压信号采样，得到
并经过电压综合处理器的电压实时算法得出电压实时控制器反馈值Uac，所述的电压实时算法如下：
其中， 
为第1至第n路交流输出电压归一化系数，与电压有效值控制器给定值Uref、隔离变压器的次级匝数相关，且
与第1至第n路交流输出端所对应的隔离变压器的次级匝数比相对应，k≥开关频率/交流电频率，所述的开关频率与PWM控制周期互为倒数， 
为第1至第n路交流输出负载反馈深度的反馈调节量， 
为第一至第n路交流输出电压是否参加反馈，分别取值为0或1，且
中至少有两个等于1。
5.根据权利要求4所述的隔离型多路复合输出不间断电源的控制方法，其特征在于，当第1至第n路交流输出的负载平衡时，，即参与反馈的深度一致；
当第1至第n路的交流输出的负载不平衡时，
中，至少有1路交流输出负载反馈深度的反馈调节量与其他路不相同。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410091745.3A CN103840547B (zh) | 2014-03-13 | 2014-03-13 | 隔离型多路复合输出不间断电源及其控制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410091745.3A CN103840547B (zh) | 2014-03-13 | 2014-03-13 | 隔离型多路复合输出不间断电源及其控制方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103840547A true CN103840547A (zh) | 2014-06-04 |
| CN103840547B CN103840547B (zh) | 2016-03-23 |
Family
ID=50803783
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201410091745.3A Active CN103840547B (zh) | 2014-03-13 | 2014-03-13 | 隔离型多路复合输出不间断电源及其控制方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103840547B (zh) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104122503A (zh) * | 2014-07-30 | 2014-10-29 | 厦门科华恒盛股份有限公司 | 不间断电源系统的电池定压回溯在线测试装置及方法 |
| CN104682550A (zh) * | 2015-03-06 | 2015-06-03 | 深圳市盛弘电气有限公司 | 一种应急电源系统及其控制方法 |
| CN105490513A (zh) * | 2016-01-26 | 2016-04-13 | 漳州科华技术有限责任公司 | 一种逆变输出过流保护方法 |
| CN107370411A (zh) * | 2017-07-27 | 2017-11-21 | 威胜集团有限公司 | 一种中频逆变电源的三环控制方法和系统 |
| CN108762137A (zh) * | 2018-05-17 | 2018-11-06 | 广东美的制冷设备有限公司 | 智能插座的智能断电方法、装置、智能插座及存储介质 |
| CN110176946A (zh) * | 2019-01-30 | 2019-08-27 | 深圳市晟瑞科技有限公司 | 一种中继放大装置及中继放大器 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002325465A (ja) * | 2001-04-26 | 2002-11-08 | Hitachi Ltd | 交流電源装置 |
| CN203289179U (zh) * | 2013-06-14 | 2013-11-13 | 漳州科华技术有限责任公司 | 隔离型多路复合输出不间断电源 |
-
2014
- 2014-03-13 CN CN201410091745.3A patent/CN103840547B/zh active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002325465A (ja) * | 2001-04-26 | 2002-11-08 | Hitachi Ltd | 交流電源装置 |
| CN203289179U (zh) * | 2013-06-14 | 2013-11-13 | 漳州科华技术有限责任公司 | 隔离型多路复合输出不间断电源 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 罗惠谦等: "基于DSP改进的三环控制逆变电源设计", 《仪表技术》 * |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104122503A (zh) * | 2014-07-30 | 2014-10-29 | 厦门科华恒盛股份有限公司 | 不间断电源系统的电池定压回溯在线测试装置及方法 |
| CN104682550A (zh) * | 2015-03-06 | 2015-06-03 | 深圳市盛弘电气有限公司 | 一种应急电源系统及其控制方法 |
| CN105490513A (zh) * | 2016-01-26 | 2016-04-13 | 漳州科华技术有限责任公司 | 一种逆变输出过流保护方法 |
| CN107370411A (zh) * | 2017-07-27 | 2017-11-21 | 威胜集团有限公司 | 一种中频逆变电源的三环控制方法和系统 |
| CN108762137A (zh) * | 2018-05-17 | 2018-11-06 | 广东美的制冷设备有限公司 | 智能插座的智能断电方法、装置、智能插座及存储介质 |
| CN110176946A (zh) * | 2019-01-30 | 2019-08-27 | 深圳市晟瑞科技有限公司 | 一种中继放大装置及中继放大器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103840547B (zh) | 2016-03-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103840547B (zh) | 隔离型多路复合输出不间断电源及其控制方法 | |
| Arunkumari et al. | An overview of high voltage conversion ratio DC-DC converter configurations used in DC micro-grid architectures | |
| TWI454016B (zh) | 不斷電電源系統 | |
| de Seixas et al. | A 12 kW three-phase low THD rectifier with high-frequency isolation and regulated DC output | |
| CN108667036A (zh) | 一种电动汽车v2g变换器控制方法 | |
| JP6218851B2 (ja) | シングルステージスイッチ電源 | |
| CN111478408A (zh) | 三桥臂拓扑装置、控制方法、以及不间断电源系统 | |
| US11888406B2 (en) | Hybrid charger and inverter system | |
| CN109755973B (zh) | 一种适用于储能电池的柔性并联装置 | |
| WO2020248651A1 (zh) | 一种离网裂相器和逆变器系统 | |
| JP2016500506A5 (zh) | ||
| Yazdani et al. | Design of dual active bridge isolated bi-directional DC converter based on current stress optimization | |
| TWI574481B (zh) | Hybrid power supply | |
| Akshatha et al. | A unified ac-dc microgrid architecture for distribution of ac and dc power on the same line | |
| Zeng et al. | A soft-switched four-port DC-DC converter for renewable energy integration | |
| Forouzesh et al. | Implementation of an isolated phase-modular-designed three-phase PFC rectifier based on single-stage LLC converter | |
| CN205490225U (zh) | 一种高频斩波隔离型双向ac/dc电路 | |
| Patil et al. | Review and Comparison of MV grid-connected Extreme Fast Charging Converters for Electric Vehicles | |
| Gupta et al. | A Cost Effective High Power Factor General Purpose Battery Charger for Electric Two-Wheelers and Three Wheelers | |
| TW202011660A (zh) | 多埠智能充電器 | |
| CN104300800A (zh) | 一种移相电源 | |
| de Seixas et al. | A new three-phase low THD power supply with high-frequency isolation and 60V/200A regulated DC output | |
| CN114337306A (zh) | 一种双向储能数字变频电源的电路结构 | |
| CN114123275A (zh) | 一种应用于微电网中串联分布式储能系统的分散式预充电方法 | |
| CN203574557U (zh) | 一种低纹波直流倍压整流器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20170711 Address after: Johnsen street 518000 Shenzhen Road, Guangdong province Nanshan District Xili Kang Hesheng No. 1 Building 1 room 118 Patentee after: SHENZHEN KEHUA HENGSHENG TECHNOLOGY CO., LTD. Address before: 363000 Zhangzhou KELONG Technology Co., Ltd., Zhangzhou Jinfeng Industrial Zone, Jinfeng District, Fujian, China Patentee before: Kehua Technology Co., Ltd., Zhangzhou |
|
| TR01 | Transfer of patent right |