RU2658621C2 - Method of control over uninterrupted power source redundant modules - Google Patents

Method of control over uninterrupted power source redundant modules Download PDF

Info

Publication number
RU2658621C2
RU2658621C2 RU2015155424A RU2015155424A RU2658621C2 RU 2658621 C2 RU2658621 C2 RU 2658621C2 RU 2015155424 A RU2015155424 A RU 2015155424A RU 2015155424 A RU2015155424 A RU 2015155424A RU 2658621 C2 RU2658621 C2 RU 2658621C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
modules
master
inverters
module
output
Prior art date
Application number
RU2015155424A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2015155424A (en
Inventor
Александр Евгеньевич Гейтенко
Евгений Николаевич Гейтенко
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики" (ФГБОУ ВО ПГУТИ)
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики" (ФГБОУ ВО ПГУТИ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики" (ФГБОУ ВО ПГУТИ)
Priority to RU2015155424A priority Critical patent/RU2658621C2/en
Publication of RU2015155424A publication Critical patent/RU2015155424A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2658621C2 publication Critical patent/RU2658621C2/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J9/00—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting
    • H02J9/04—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/10—Regulating voltage or current
    • G05F1/46—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc
    • G05F1/613—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in parallel with the load as final control devices
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/493—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode the static converters being arranged for operation in parallel
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/30—Systems integrating technologies related to power network operation and communication or information technologies for improving the carbon footprint of the management of residential or tertiary loads, i.e. smart grids as climate change mitigation technology in the buildings sector, including also the last stages of power distribution and the control, monitoring or operating management systems at local level
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S20/00—Management or operation of end-user stationary applications or the last stages of power distribution; Controlling, monitoring or operating thereof
    • Y04S20/20—End-user application control systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
  • Stand-By Power Supply Arrangements (AREA)

Abstract

FIELD: electrical equipment.
SUBSTANCE: invention relates to the field of electrical equipment and can be used in the alternating current uninterruptible power supply devices and systems, as well as in the automation and measuring equipment devices. Method of the uninterruptible power supply redundant modules control consists in the fact that modules are divided into master ones, with inverters – voltage amplifiers and slave ones, with inverters – current amplifiers. Output currents of the parallel connected inverters of modules with voltage pulse width modulation and subsequent filtration are summed at the total load. To the first master module inverter input a control signal is supplied equal to the difference of the sinusoidal shape voltage command signal and the voltage negative feedback signal, and the master module output current signal is used to control the slave modules inverters in which negative current feedback is used. Master module provides output voltage qualitative characteristics and can have low power. Slave modules provide the output current main part and, therefore, power. In the control method, several connected in parallel master modules are used. Master modules inverters output currents are summed up and divided by the number of operating master modules. Resulting quotient is compared with the each master module inverter own output current, and the difference is summed with the master signal and supplied to the input, as a result, the master modules output currents are equalized.
EFFECT: technical result is an increase in the reliability, scalability of the uninterruptible power system and load characteristics.
1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к технике преобразования электрической энергии и может быть использовано в устройствах и системах бесперебойного питания переменного тока, а также в устройствах автоматики и измерительной техники.The invention relates to techniques for converting electrical energy and can be used in devices and systems for uninterruptible power supply of alternating current, as well as in automation devices and measuring equipment.

Известны источники бесперебойного питания, в которых выходные инверторы соединены параллельно, а их выходные токи суммируют. В качестве первого, ведущего используют инвертор напряжения с широтно-импульсной модуляцией, выходное напряжение которого фильтруют с помощью фильтра, например Г-образного [1]. Несущую частоту широтно-импульсного преобразования электрической энергии ведомых, то есть второго, третьего и так далее инверторов, выбирают меньше, чем у первого. Для управления вторым, третьим, четвертым и так далее инверторами используют сигнал выходного тока первого инвертора. Коэффициенты передачи ведомых инверторов по току задают посредством соответствующей глубины отрицательной обратной связи по току.Uninterruptible power supplies are known in which the output inverters are connected in parallel, and their output currents are summed. A voltage inverter with pulse-width modulation is used as the first master, the output voltage of which is filtered using a filter, for example, L-shaped [1]. The carrier frequency of the pulse-width conversion of the electrical energy of the slaves, that is, the second, third, and so on inverters, is chosen less than that of the first. To control the second, third, fourth and so on inverters use the output current signal of the first inverter. The transmission coefficients of the slave current inverters are set by the corresponding depth of the negative current feedback.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ управления параллельно соединенными одинаковыми модулями [2], выходные токи которых суммируют. Основой модулей являются одинаковые инверторы, один из которых работает в режиме ведущего и является усилителем напряжения, а остальные - в режиме ведомых. Управление ведомыми инверторами - усилителями тока производится посредством выходного тока ведущего инвертора. Задают режимы работы модулей путем переключения сигналов управления без коммутации силовых входов и выходов модулей. Такое управление позволяет изменять режимы работы модулей и, в случае аварии одного из них, его отключают, а нагрузка и функции распределяются на оставшиеся модули в соответствии с технологией «горячего» резервирования. Несущие частоты широтно-импульсной модуляции модулей одинаковы.The closest in technical essence to the proposed method is a method of controlling parallel connected identical modules [2], the output currents of which are summed. The basis of the modules are identical inverters, one of which operates in the master mode and is a voltage amplifier, and the rest in slave mode. Slave inverters - current amplifiers are controlled by the output current of the master inverter. The operating modes of the modules are set by switching control signals without switching the power inputs and outputs of the modules. This control allows you to change the operating modes of the modules and, in the event of an accident, one of them is turned off, and the load and functions are distributed to the remaining modules in accordance with the technology of "hot" redundancy. The carrier frequencies of pulse width modulation modules are the same.

Решение задачи - повышение надежности источника бесперебойного питания и качества выходного напряжения - состоит в том, что в качестве ведущих используют несколько модулей, соединенных параллельно. Выходные токи инверторов ведущих модулей выравнивают путем введения цепи обратной связи по разности между суммарным током ведущих инверторов, деленных на их число, и собственным выходным током ведущего инвертора. Управление ведомыми инверторами - усилителями тока производят с помощью суммарного тока ведущих инверторов. В случае отказа одного из модулей он отключается от выходной шины, а нагрузка перераспределяется на оставшиеся модули.The solution to the problem - improving the reliability of the uninterruptible power supply and the quality of the output voltage - consists in using several modules connected in parallel as the leading ones. The output currents of the inverters of the leading modules are aligned by introducing a feedback circuit according to the difference between the total current of the leading inverters divided by their number and the own output current of the leading inverter. Control of slave inverters - current amplifiers is performed using the total current of the leading inverters. In the event of a failure of one of the modules, it is disconnected from the output bus, and the load is redistributed to the remaining modules.

Техническим результатом заявляемого решения является повышение надежности модульного источника бесперебойного питания с выходом на переменном токе и качества выходного напряжения в результате отсутствия переключений. Одновременно появляется дополнительная возможность, в случае необходимости, применить в качестве ведущих модули с более высокочастотными инверторами.The technical result of the proposed solution is to increase the reliability of a modular uninterruptible power supply with AC output and the quality of the output voltage as a result of the absence of switching. At the same time, there is an additional opportunity, if necessary, to use as leading modules with higher-frequency inverters.

Сущность предлагаемого способа управления состоит в том, что в источнике бесперебойного питания используется несколько ведущих модулей, в инверторах которых главной является обратная связь по напряжению. Выходные токи инверторов ведущих модулей суммируют и делят на число работающих ведущих модулей, а частное от деления сравнивают с выходным током каждого инвертора, разность подают на вход инвертора как дополнительную обратную связь. Таким образом, выравнивают выходные токи ведущих инверторов. Сигнал суммарного выходного тока ведущих инверторов подают на входы каждого из инверторов ведомых модулей, в которых главной является обратная связь по току.The essence of the proposed control method consists in the fact that several leading modules are used in the uninterruptible power supply, in the inverters of which the main feedback is voltage. The output currents of the inverters of the leading modules are summarized and divided by the number of working leading modules, and the quotient from the division is compared with the output current of each inverter, the difference is fed to the inverter input as additional feedback. Thus, the output currents of the leading inverters are aligned. The signal of the total output current of the leading inverters is fed to the inputs of each of the inverters of the slave modules, in which the current feedback is the main one.

На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства для осуществления предлагаемого способа; на фиг. 2 - диаграммы напряжений и токов, поясняющие заявляемый способ управления параллельно соединенными модулями при отказе ведущего и ведомого модуля.In FIG. 1 shows a functional diagram of a device for implementing the proposed method; in FIG. 2 is a diagram of voltages and currents explaining the inventive method for controlling parallel-connected modules in case of failure of the master and slave modules.

Устройство для осуществления предлагаемого способа управления параллельно соединенными модулями источника бесперебойного питания (фиг. 1) содержит первый модуль 1, а также второй модуль 2 и n-й модуль, работающие в режиме ведущего. В режиме ведомых работают модули 3, 4 и k-й. Все ведущие модули одинаковы и содержат выпрямительно-зарядное устройство 5, батарею аккумуляторов 6 с конвертором, устройство управления и генератор задающего сигнала 7, сумматор 8, устройство вычитания 9 и инвертор 10. Для измерения выходного тока в составе модуля имеется датчик тока 11, а для отключения модуля от нагрузки источника бесперебойного питания в нем содержится выключатель 12.A device for implementing the proposed method for controlling parallel-connected modules of an uninterruptible power supply (Fig. 1) comprises a first module 1, as well as a second module 2 and an nth module operating in master mode. In slave mode, modules 3, 4 and k-th work. All leading modules are the same and contain a rectifier-charger 5, a battery of batteries 6 with a converter, a control device and a reference signal generator 7, an adder 8, a subtractor 9 and an inverter 10. For measuring the output current, the module has a current sensor 11, and for disconnecting the module from the load of the uninterruptible power supply, it contains a switch 12.

Модули 1, 2,…, n ведущего типа одинаковы, то есть каждый (например, модуль 2 на фиг. 1) ведущий модуль, также как и первый модуль, содержит генератор задающего сигнала 13, датчик тока 14 и выключатель 15. С помощью устройства суммирования 16 выходные токи ведущих модулей суммируются, а сумма делится на количество ведущих модулей.The leading-type modules 1, 2, ..., n are the same, that is, each (for example, module 2 in Fig. 1) the leading module, like the first module, contains a drive signal generator 13, a current sensor 14 and a switch 15. Using the device Summation 16 The output currents of the leading modules are summed, and the sum is divided by the number of leading modules.

Модули 3, 4 и k ведомого типа также одинаковы. Ведомый модуль 3 содержит выпрямительно-зарядное устройство 17, батарею аккумуляторов 18 с конвертором, сумматор 19 и инвертор 20. В выходной цепи ведомого модуля имеется датчик тока 21 и выключатель 22.Modules 3, 4, and k of the slave type are also the same. The slave module 3 contains a rectifier-charger 17, a battery of batteries 18 with a converter, an adder 19 and an inverter 20. The output circuit of the slave module has a current sensor 21 and a switch 22.

Выходы всех модулей объединены и подключены к нагрузке 23.The outputs of all modules are combined and connected to the load 23.

На фиг. 2 показаны процессы широтно-импульсного преобразования электрической энергии напряжения 450 В постоянного тока в напряжение 220 В переменного синусоидального тока, с частотой 50 Гц. Источник бесперебойного питания содержит четыре модуля: два ведущих и два ведомых. Несущая частота широтно-импульсной модуляции в данном примере для всех модулей равна 3,33 кГц. Здесь же иллюстрируются процессы аварийного отключения в момент времени t1 одного из ведомых модулей (третьего). Одновременно на фиг. 2 показаны процессы при включении вместо отказавшего дополнительного ведомого модуля в момент времени t3. На фигуре приведены диаграммы: 24 - выходные импульсы напряжения инвертора первого ведущего модуля; 25 - выходные импульсы напряжения инвертора второго ведущего модуля; 26 и 27 - выходные импульсы напряжения инверторов ведомых модулей (3 и 4 соответственно), а также кривая 28 выходного напряжения источника бесперебойного питания.In FIG. Figure 2 shows the processes of pulse-width conversion of electrical energy of 450 V DC into 220 V AC sinusoidal current, with a frequency of 50 Hz. The uninterruptible power supply contains four modules: two leading and two slave. The carrier frequency of the pulse width modulation in this example for all modules is 3.33 kHz. It also illustrates emergency shutdown processes at time t 1 of one of the slave modules (third). At the same time in FIG. 2 shows the processes when turned on instead of a failed additional slave module at time t 3 . The figure shows the diagrams: 24 - output voltage pulses of the inverter of the first leading module; 25 - output voltage pulses of the inverter of the second leading module; 26 and 27 are the output voltage pulses of the inverters of the slave modules (3 and 4, respectively), as well as curve 28 of the output voltage of the uninterruptible power supply.

На тех же диаграммах изображены процессы аварийного отключения в момент t2 одного из ведущих модулей (первого). Одновременно на фигуре показаны процессы при включении вместо отказавшего дополнительного ведущего модуля в момент времени t4. В нижней части фигуры 2 (нижней полуплоскости) на той же временной шкале показаны кривые: 29 - выходного тока инвертора первого ведущего модуля; 30 - выходного тока инвертора второго ведущего модуля; 31 и 32 - выходные токи инверторов ведомых модулей (3 и 4 соответственно), а также кривая 33 выходного тока источника бесперебойного питания.The same diagrams depict emergency shutdown processes at time t 2 of one of the leading modules (first). At the same time, the figure shows the processes when turned on instead of the failed additional master module at time t 4 . In the lower part of figure 2 (lower half-plane), curves are shown on the same timeline: 29 - inverter output current of the first leading module; 30 - output current of the inverter of the second master module; 31 and 32 are the output currents of the inverters of the slave modules (3 and 4, respectively), as well as curve 33 of the output current of the uninterruptible power supply.

Способ управления параллельно соединенными модулями источника бесперебойного питания осуществляется следующим образом. С помощью ведущих модулей производится генерирование напряжения заданной формы и величины. Посредством ведомых модулей осуществляется генерирование токов соответствующих задающему сигналу выходного тока ведущих модулей и собственного коэффициента передачи каждого ведомого модуля. При параллельном соединении выходов модулей выходной ток ведущих модулей можно снизить до относительно малой величины, обусловленной функциями фильтрации выходного напряжения и обеспечения статических и динамических характеристик источника бесперебойного питания. Поэтому выходные токи ведомых модулей обеспечивают практически всю выходную мощность источника бесперебойного питания и при равенстве коэффициентов передачи по току оказываются практически равными.A method of controlling parallel-connected modules of an uninterruptible power supply is as follows. Using leading modules, voltage of a given shape and magnitude is generated. By means of the slave modules, currents are generated corresponding to the driving signal of the output current of the leading modules and the own transfer coefficient of each slave module. When the outputs of the modules are connected in parallel, the output current of the leading modules can be reduced to a relatively small value due to the filtering functions of the output voltage and providing the static and dynamic characteristics of the uninterruptible power supply. Therefore, the output currents of the slave modules provide almost the entire output power of the uninterruptible power supply and, when the current transfer coefficients are equal, are almost equal.

Задающий сигнал (фиг. 1), в данном случае синусоидальный, в цифровой или аналоговой форме генерируется в устройствах управления 7 и 13 каждого из ведущих модулей. Задающий сигнал генератора устройства управления 7 подается на вход широтно-импульсного инвертора 10 через сумматор 8. Генераторы ведущих модулей синхронизируются через шину данных между собой и с частотой внешней электросети. С помощью сумматора 8 из задающего сигнала производится вычитание сигнала выходного напряжения главной обратной связи инвертора и сложение с сигналом разности токов, получаемого с помощью устройства вычитания 9. Разность находится между сигналом тока, равным частному от деления суммы выходных токов ведущих инверторов, полученных с помощью устройства суммирования 16, на их число и сигналом выходного тока данного инвертора. Сигнал, подсчитанный в результате суммирования выходных токов ведущих инверторов и деления в сумматоре 16, равен задающему значению выходных токов модулей. Если выходной ток ведущего модуля превышает задающее значение, то отрицательный сигнал разности токов приводит к уменьшению выходного тока (напряжения) модуля и – наоборот- в случае недостаточности выходного тока, положительный сигнал разности приводит к возрастанию выходного тока модуля.The master signal (Fig. 1), in this case, sinusoidal, is generated in digital or analog form in control devices 7 and 13 of each of the leading modules. The control signal of the generator of the control device 7 is fed to the input of the pulse-width inverter 10 through the adder 8. The generators of the leading modules are synchronized via the data bus with each other and with the frequency of the external power supply. Using the adder 8, the signal of the output voltage of the main feedback of the inverter is subtracted from the reference signal and the current difference obtained by the subtraction device 9 is added to the signal. The difference is between the current signal, which is the quotient of the sum of the output currents of the leading inverters obtained using the device summation 16, on their number and the output current signal of this inverter. The signal calculated by summing the output currents of the leading inverters and the division in the adder 16 is equal to the setting value of the output currents of the modules. If the output current of the master module exceeds the reference value, then a negative signal of the current difference leads to a decrease in the output current (voltage) of the module and, conversely, in case of insufficient output current, a positive difference signal leads to an increase in the output current of the module.

Для управления инверторами модулей 3, 4,…, k, работающими в режиме ведомого в качестве управляющего сигнала используется суммарный сигнал выходных токов ведущих модулей 1, 2,…, n (фиг. 1), который получают с помощью устройства суммирования 16. Главной в инверторах ведомых модулей является отрицательная обратная связь по выходному току, которая образуется с помощью датчика 21 модуля 3, а также аналогичных датчиков остальных модулей. Таким образом, инверторы ведомых модулей являются широтно-импульсными усилителями тока и допускают параллельной соединение выходов.To control the inverters of the modules 3, 4, ..., k operating in the slave mode, the total signal of the output currents of the leading modules 1, 2, ..., n (Fig. 1), which is obtained using the summation device 16., is used as the control signal. inverters of the slave modules is the negative feedback on the output current, which is formed using the sensor 21 of the module 3, as well as similar sensors of the remaining modules. Thus, inverters of slave modules are pulse-width current amplifiers and allow parallel connection of outputs.

На фиг. 2 изображены процессы в модульном источнике бесперебойного питания при отказе в момент времени t1 одного из ведомых модулей (в данном случае модуля 3). С помощью кривой 31 показано, что в момент времени t1 выходной ток отключившегося модуля 3 (фиг. 1) скачком снижается до нуля. Вследствие этого происходит скачкообразное увеличение токов 29, 30 (всех) ведущих первого и второго модулей. Затем токи 29, 30 снижаются по мере увеличения тока 32 оставшихся ведомых модулей (в данном случае модуля 4). В результате ток(и) 32 оставшихся ведомых модулей увеличивается на величину выходного тока отказавшегося модуля.In FIG. 2 shows the processes in a modular uninterruptible power supply in case of failure at time t 1 of one of the slave modules (in this case, module 3). Using curve 31 it is shown that at time t 1, the output current of the disconnected module 3 (Fig. 1) abruptly decreases to zero. As a result of this, an abrupt increase in currents 29, 30 (of all) of the leading first and second modules occurs. Then, the currents 29, 30 decrease with increasing current 32 of the remaining slave modules (in this case, module 4). As a result, the current (s) of the 32 remaining slave modules increases by the value of the output current of the failed module.

В момент времени t3 устанавливается новый ведомый модуль, что приводит к восстановлению величин токов 31 и 32 ведомых модулей. Описанные выше авария и восстановление ведомого модуля приводит к незначительным отклонениям формы выходных напряжения 28 и тока 33 источника бесперебойного питания.At time t 3 , a new slave module is installed, which leads to the restoration of the values of the currents 31 and 32 of the slave modules. The accident and recovery of the slave module described above leads to slight deviations in the shape of the output voltage 28 and current 33 of the uninterruptible power supply.

Процессы в модульном источнике бесперебойного питания в случае отказа в момент времени t2 одного из ведущих модулей (в данном случае модуля 1) изображены на фиг. 2. С помощью кривой 29 показано, что в момент времени t2 выходной ток отключившегося модуля 1 (фиг. 1) скачком снижается до нуля. Вследствие этого происходит скачкообразное увеличение (фиг. 2) тока 30 (всех) оставшегося ведущего модуля 2. После восстановления ведущего модуля 1 величины токов 29 и 30 выравниваются и возвращаются к штатной величине. Описанные авария и восстановление ведущего модуля приводит к незначительным отклонениям формы выходных напряжения 28 и тока 33 источника бесперебойного питания.The processes in a modular uninterruptible power supply in the event of a failure at time t 2 of one of the leading modules (in this case, module 1) are shown in FIG. 2. Using curve 29 it is shown that at time t 2 the output current of the switched-off module 1 (Fig. 1) abruptly decreases to zero. As a result of this, an abrupt increase (Fig. 2) of current 30 (of all) of the remaining leading module 2 occurs. After restoration of the leading module 1, the values of currents 29 and 30 are aligned and return to the standard value. The described accident and recovery of the leading module leads to slight deviations in the shape of the output voltage 28 and current 33 of the uninterruptible power supply.

Ведущие модули источника бесперебойного питания обеспечивают высокие качественные характеристики выходного напряжения и имеют более сложное в сравнении с ведомыми построение, но малую мощность. Частота широтно-импульсной модуляции ведущих модулей может быть выбрана значительно выше, чем у ведомых, что приводит к значительному повышению динамических показателей источника и формы его выходного напряжения.The leading modules of the uninterruptible power supply provide high quality characteristics of the output voltage and have a more complex construction, but low power, in comparison with the slaves. The pulse-width modulation frequency of the leading modules can be chosen much higher than that of the slave ones, which leads to a significant increase in the dynamic performance of the source and the shape of its output voltage.

Разделение модулей на ведущие и ведомые (подчиненный принцип управления модулями) позволяет добиться высоких динамических и нагрузочных характеристик источника бесперебойного питания. А использование нескольких ведущих модулей, построенных по равнозначному (демократическому) принципу управления, делает возможным повышение надежности всех основных узлов и источника бесперебойного питания в целом.Separation of modules into master and slave (subordinate principle of module control) allows to achieve high dynamic and load characteristics of uninterruptible power supply. And the use of several leading modules, built on the equivalent (democratic) principle of management, makes it possible to increase the reliability of all the main components and the uninterruptible power supply as a whole.

Предлагаемый способ управления позволяет задать конфигурацию и повысить надежность источника бесперебойного питания на основе нескольких модулей (источников), среди которых два (один ведущий и один ведомый) избыточны. Цифровая система управления многомодульного источника бесперебойного питания также может быть построена с дублированием шин и контроллеров. В результате при отказе одного из модулей (любого) последний отключается по команде собственного контроллера или в результате срабатывания предохранителя, а источник бесперебойного питания сохраняет свою работоспособность.The proposed control method allows you to configure and improve the reliability of the uninterruptible power supply based on several modules (sources), among which two (one master and one slave) are redundant. The digital control system of a multi-module uninterruptible power supply can also be built with duplication of buses and controllers. As a result, in the event of a failure of one of the modules (any), the latter is switched off by the command of its own controller or as a result of a fuse operation, and the uninterruptible power supply remains operational.

Источники информацииInformation sources

1. Гейтенко А.Е., Гейтенко Е.Н., Неганов В.А. Патент на изобретение №2375809. Способ управления параллельно соединенными инверторами. 10.12.2009 г. 1. Geitenko A.E., Geitenko E.N., Neganov V.A. Patent for invention No. 2375809. A method of controlling parallel connected inverters. 12/10/2009

2. Гейтенко Е.Н, Гейтенко А.Е., Осипов О.В. Патент на изобретение RU №2502181. Способ управления параллельно соединенными модулями источника бесперебойного питания. 20.12.13.2. Geitenko E.N., Geitenko A.E., Osipov O.V. Patent for invention RU No. 2502181. A method of controlling parallel-connected uninterruptible power supply modules. 12/20/13.

Claims (1)

Способ управления резервированными модулями источника бесперебойного питания напряжения переменного тока синусоидальной формы, заключающийся в том, что силовые входы и выходы первого модуля источника бесперебойного питания подключают параллельно соответственно к силовым входам и выходам второго, третьего и так далее модулей и суммируют их выходные токи, на управляющий вход инвертора ведущего модуля подают сигнал управления, который получают путем вычитания из задающего сигнала синусоидальной формы сигнала внутренней отрицательной обратной связи по выходному напряжению, формируемому путем широтно-импульсной модуляции выходного напряжения инвертора модуля и его фильтрации с помощью Г-образного LC-фильтра, на управляющие входы инверторов ведомых модулей подают сигналы, равные разности сигнала управления и сигнала отрицательной обратной связи по выходному току соответствующего ведомого модуля, отличающийся тем, что параллельно ведущему модулю подключают хотя бы еще один такой же модуль, выходные токи нескольких ведущих модулей суммируют и делят на число работающих модулей, в каждом ведущем модуле производят вычитание из частного от деления токов сигнала выходного тока данного модуля, а полученную разность суммируют с задающим сигналом управления ведущего модуля и результат подают на его вход, при этом в случае отказа одного из ведущих модулей его отключают, а суммарный ток ведущих модулей делят на число оставшихся, одновременно сигнал управления инверторами ведомых модулей получают путем суммирования выходных токов инверторов работающих ведущих модулей.A method of controlling redundant modules of an uninterruptible power supply of an alternating current voltage of a sinusoidal shape, namely, that the power inputs and outputs of the first module of an uninterruptible power supply are connected in parallel to the power inputs and outputs of the second, third and so on modules and summarize their output currents to the control the input of the inverter of the master module provides a control signal, which is obtained by subtracting from the reference signal the sinusoidal waveform of the internal negative feedback on the output voltage generated by pulse-width modulation of the output voltage of the inverter module and filtering it with a L-shaped LC filter, to the control inputs of the inverters of the slave modules feed signals equal to the difference between the control signal and the negative feedback signal for the output current of the corresponding slave module, characterized in that at least one more of the same module is connected in parallel with the master module, the output currents of several master modules are summed and divided by the number of operating of their modules, in each master module, the output signal of the given module is subtracted from the quotient of the currents division, and the resulting difference is summed with the master control signal of the master module and the result is fed to its input, in case of failure of one of the leading modules, it is turned off, and the total current of the leading modules is divided by the number of remaining, at the same time, the control signal of the inverters of the slave modules is obtained by summing the output currents of the inverters of the working leading modules.
RU2015155424A 2015-12-23 2015-12-23 Method of control over uninterrupted power source redundant modules RU2658621C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015155424A RU2658621C2 (en) 2015-12-23 2015-12-23 Method of control over uninterrupted power source redundant modules

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015155424A RU2658621C2 (en) 2015-12-23 2015-12-23 Method of control over uninterrupted power source redundant modules

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2015155424A RU2015155424A (en) 2017-06-28
RU2658621C2 true RU2658621C2 (en) 2018-06-22

Family

ID=59309171

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015155424A RU2658621C2 (en) 2015-12-23 2015-12-23 Method of control over uninterrupted power source redundant modules

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2658621C2 (en)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2419478A (en) * 2004-10-22 2006-04-26 Hitachi Ltd Parallel connected power converters having current and voltage control modes
US7450406B2 (en) * 2005-04-12 2008-11-11 Omron Corporation Power supply arrangement
JP2009171813A (en) * 2008-01-21 2009-07-30 Sanyo Denki Co Ltd Parallel operation inverter device
RU2375809C1 (en) * 2008-10-14 2009-12-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики" Method for control of connected in parallel inverters
RU2502181C1 (en) * 2012-07-17 2013-12-20 Федеральное государственное образовательное бюджетное учреждение высшего профессионального образования "Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики" (ФГОБУ ВПО ПГУТИ) Control method of parallel connected modules of uninterrupted power source
RU2517207C2 (en) * 2012-07-23 2014-05-27 Сайбер Пауэр Системз Инк. Method for output signals control of uninterrupted power supply system
CN103999319A (en) * 2011-10-21 2014-08-20 施耐德电气It公司 Adaptive load sharing of parallel inverters system
WO2015113604A1 (en) * 2014-01-30 2015-08-06 Siemens Aktiengesellschaft Converter and method for supplying uninterrupted power to a network

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2419478A (en) * 2004-10-22 2006-04-26 Hitachi Ltd Parallel connected power converters having current and voltage control modes
US7450406B2 (en) * 2005-04-12 2008-11-11 Omron Corporation Power supply arrangement
EP1713155B1 (en) * 2005-04-12 2012-10-17 DET International Holding Limited Power supply arrangement
JP2009171813A (en) * 2008-01-21 2009-07-30 Sanyo Denki Co Ltd Parallel operation inverter device
RU2375809C1 (en) * 2008-10-14 2009-12-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики" Method for control of connected in parallel inverters
CN103999319A (en) * 2011-10-21 2014-08-20 施耐德电气It公司 Adaptive load sharing of parallel inverters system
RU2502181C1 (en) * 2012-07-17 2013-12-20 Федеральное государственное образовательное бюджетное учреждение высшего профессионального образования "Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики" (ФГОБУ ВПО ПГУТИ) Control method of parallel connected modules of uninterrupted power source
RU2517207C2 (en) * 2012-07-23 2014-05-27 Сайбер Пауэр Системз Инк. Method for output signals control of uninterrupted power supply system
WO2015113604A1 (en) * 2014-01-30 2015-08-06 Siemens Aktiengesellschaft Converter and method for supplying uninterrupted power to a network

Also Published As

Publication number Publication date
RU2015155424A (en) 2017-06-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10476379B2 (en) Aircraft universal power converter
EP3012704B1 (en) Parallel modular converter architecture
CN107408835B (en) Uninterruptible power supply device and uninterruptible power supply system using same
JP6086867B2 (en) Fuel cell control apparatus and method
EP2491644B1 (en) System and method for offsetting the input voltage unbalance in multilevel inverters or the like
EP3753775B1 (en) Electric vehicle drive system, backup power supply device and method therefor
EP3002647A1 (en) System and method for load balancing in a parallel modular converter system
US10615636B2 (en) Uninterruptible power supply
EP1788688A2 (en) Apparatus for synchronizing uninterruptible power supplies
KR101830666B1 (en) Power conversion apparatus
KR101476099B1 (en) Hybrid transformerless uninterruptible power supply using 3-level power converter
JP2004236496A (en) Sine-wave inverter permitting parallel operation and its parallel operation control method
EP3036129B1 (en) Power supply for critical railroad equipment
CN103988409B (en) Power conversion device
RU2375809C1 (en) Method for control of connected in parallel inverters
RU2658621C2 (en) Method of control over uninterrupted power source redundant modules
JP6555471B2 (en) Power conditioner for photovoltaic power generation and photovoltaic power generation system
US11070079B2 (en) Integrated power supply system for auxiliary services for power converters
RU2502181C1 (en) Control method of parallel connected modules of uninterrupted power source
KR101476100B1 (en) Uninterruptible power supply with 3-level power converter
JP5530009B1 (en) Power supply
EP4052350B1 (en) Uninterruptible power supply system having stranded power recovery
US11641167B1 (en) Transformerless parallel AFE with ground current regulator
JP5379985B2 (en) Power conversion system
WO2024023305A1 (en) An energy distribution system

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20181224