ups不间断电源设备( 四 ) _生活百科

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高频链式三相UPS1.4.3新的线上互动式UPS由于以上两种UPS都要经过两次满功率变换，因此系统的效率较低，从提高系统效率的角度出发，出现了一种串并联补偿式的大容量结构，是一种新的线上互动式结构，如图5所示。这种拓扑输入输出同样没有变压器隔离，所以会有高频链式UPS的缺点。这种UPS的输出频率必须保持与电网一致，而且对电网的扰动的抑制能力不强，因而供电质量比传统的三相UPS差。它的特点是从输入到输出间的能量不是经过满功率的变换，同样是由两个高频变换器组成，但是变换器1最大只承受20%的功率，从成本上讲，这种结构的成本更低。在控制方法上，变换器1是一个电压补偿器，用于补偿电网电压的畸变;变换器2是一个电流补偿器，用于补偿负载的谐波电流，并且在市电断电时作为满功率电压型逆变器向负载供电。

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新的线上互动式UPS1.4.4输入输出隔离的高频链UPS由于传统工频UPS的输入输出带有隔离变压器，输出有很好的隔离特性，高频链式的UPS有很好的输入特性，因此，出现了这种带有输入输出隔离的高频链式的UPS如图6所示。由于高频整流的缺点，在输入侧必须接一个自耦变压器降压，增加了整机的重量和成本;另外，由于输入採用了高频变换器，整机的效率比高频链式和传统式UPS的效率都低。但是，由于输入功率因数是1，没有谐波电流，所以所消耗的总电能低于传统三相UPS 。

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输入输出隔离的高频链UPS1.4.5输入输出并联的UPS这种电路中，输入端由多个整流器并联而成，给直流母线供电，同时直流母线给多个逆变器提供直流电压，多个逆变器的输出端直接连线同时给负载供电。这种方式可以增强UPS的容量，增加系统的可靠性，成本下降，可维护性增强，但是，并联模组越多，各模组间的均流问题越难解决。不间断电源的控制技术随着控制理论和功能丰富，性能优良的各种微控制器的迅猛发展，出现了多种离散化控制方法。从控制反馈迴路的数目可分为单环、双环、多环控制。在硬体允许的条件下儘可能地提高反馈迴路数目，可以提高控制效果。从控制原理上看包括数字PID控制、状态反馈控制、无差拍控制、重複控制、滑模变结构控制、模糊控制、神经网路控制、空间矢量控制等方法。数字PID控制控制的适应性好，具有较强的鲁棒性;算法简单明了，便于用单片机或DSP实现。但是存在两方面的局限性：一方面是系统的採样量化误差降低了算法的控制精度;另一方面，採样和计算延时使得被控系统成为一个具有纯时间滞后的系统，造成PID控制器稳定域减少，增加了设计难度。预测控制可以实现很小的输出电流畸变，抗噪音能力强，但是，这种算法要求知道精确的负载模型和电路参数，因此鲁棒性差，而且由于数值计算造成的延时在实际套用中也是一个问题。滞环控制具有快速的回响速度，较高的稳定性，但是滞环控制的开关频率不固定，使电路工作可靠性下降，输出电压的频谱变差，对系统性能不利。无差拍控制的基本思想是根据逆变器的状态方程和输出反馈信号推算出下一个开关周期的PWM脉冲宽度，因此，从理论上可以使输出电压在相位和幅值上都非常接近参考电压，由负载变化或非线性负载引起的输出电压误差可在一个开关周期内得到校正。但是，无差拍控制是一种基于被控制对象精确数学模型的控制方法，鲁棒性很差。滑摸控制是一种非线性控制，这种控制的特点是控制的非连续性。这种控制既可以用于线性系统也可用于非线性系统。这种控制方法具有很强的鲁棒性。缺点是要得到一个令人满意的滑模面是很困难的。重複控制是一种基于内模原理的控制方法。逆变器採用重複控制的目的是为了消除因整流桥负载引起的输出电压波形周期性的畸变。重複控制器可以消除周期性干扰产生的稳态误差，但是，由于重複控制延时一个工频周期的控制特点，使得单独使用重複控制的UPS逆变器动态特性极差。模糊控制属于智慧型控制的範畴。模糊控制器的设计不需要被控对象的精确数学模型，因此具有很强的鲁棒性和自适应性。模糊控制类似于传统的PD控制，因而这种控制有很快的回响速度，但是其静态特性不令人满意。神经元网路控制是模拟人脑神经中枢系统智慧型活动的一种控制方式。神经网路具有非线性映射能力、并行计算能力和较强的鲁棒性等优点，已广泛地套用于控制领域，尤其是非线性系统领域。在神经网路结构的设计、学习算法等方面已取得了一定成果。但是，由于硬体系统的限制，神经网路控制还无法实现对逆变器输出电压波形进行线上控制，多数套用都是採用离线学习获得最佳化的控制规律，然后利用得到的规律实现线上控制。谐波注入式PWM技术，直流母线电压的利用率基本上可以达到loo% 。这种方法对于电压开环的控制系统非常有效，但在闭环控制系统中由于谐波注入的初始相位必须与基波保持一致，在电压瞬时值控制中电压基波的初始相位无法精确定位而难以套用。空间矢量PWM具有电流畸变小、直流母线电压利用率高以及易于数位化实现等优点，因此得到了较多的套用。这种控制方式也需要电路的精确模型。上述各种控制方案都有其优势，但是也有其不足。同时採用不同的控制方法形成複合控制的控制方案在实践中得到了广泛的套用，取得了较好的效果。不间断电源设计和套用中存在的问题美国UPS厂商APC公司，总结并归纳了UPS供电系统当前面临的、也是今后必须解决的5个方面的问题:1)生命成本周期问题;2)不间断电源系统的可适应性及可扩展性问题;3)提高不间断电源的可用性问题;4)不间断电源对供电系统的可管理性问题;5)可服务性问题。不间断电源的最新发展动向不间断电源的发展动向是UPS的多机并联冗余化，採用冗余并机技术提高UPS的容量和可靠性;採用功能更丰富的硬体设备实现全数字控制，使各种先进的複杂控制算法得以运用而不断提高UPS的性能，即向数位化和高频化发展;UPS的进一步智慧型化和网路化，使计算机网路成为不间断网路。4.1 UPS的多机并联技术实现冗余化UPS的并联技术可以带来以下几个方面的好处：1)可以灵活地扩大电源系统的容量;2)可以组成并联冗余系统以提高运行的可靠性：3)极高的系统可维修性，当单台电源出现故障时，可以很方便地通过热插拔的方式进行更换和维修。採用并联技术可以形成具有容错功能的冗余式供电系统，从掌握的资料来看，主要有以下几种冗余配置方案：1)集中式并联控制;