1引言 UPS的并机可大大提高其可靠性且便于扩容，是实现UPS模块化的基础。系统中各UPS输出电压的频率、相位、幅值同步和负载电流的均分是实现并机的关键技术。虽然国内许多大型企业都拥有并机技术的自主知识产权，但它仍是中小电源企业的技术瓶颈。 这里针对三相大功率UPS，提出了一种同步均流控制方法，各单机依靠追踪综合同步信号实现并机系统同步：以自身输出电流的大小为依据来调节输出电压幅值，可使各UPS的输出电流大小基本一致，依靠每个载波周期的输出电流与平均负载电流的瞬时值差，微调每个载波周期输出电压的瞬时值，大大增强了均流控制的动态性能。主控芯片采用32位TMS320F2812型DSP，6.67 ns的指令处理周期和内部12位A／D转换器保证了锁相和采样精度。样机实验结果验证了该方法的可行性和有效性。
1引言
UPS的并机可大大提高其可靠性且便于扩容，是实现UPS模块化的基础。系统中各UPS输出电压的频率、相位、幅值同步和负载电流的均分是实现并机的关键技术。虽然国内许多大型企业都拥有并机技术的自主知识产权，但它仍是中小电源企业的技术瓶颈。
这里针对三相大功率UPS，提出了一种同步均流控制方法，各单机依靠追踪综合同步信号实现并机系统同步：以自身输出电流的大小为依据来调节输出电压幅值，可使各UPS的输出电流大小基本一致，依靠每个载波周期的输出电流与平均负载电流的瞬时值差，微调每个载波周期输出电压的瞬时值，大大增强了均流控制的动态性能。主控芯片采用32位TMS320F2812型DSP，6.67 ns的指令处理周期和内部12位A／D转换器保证了锁相和采样精度。样机实验结果验证了该方法的可行性和有效性。
2 UPS同步均流控制方法
2．1 UPS并机系统控制原理
为保证多台大功率UPS可靠并机。一般采用分布式并联控制方式。并机系统中各UPS地位均等，共同参与产生与自身输出电压同频同相的同步信号和输出电流指令信号。图1为UPS并机控制系统的硬件。
图1 UPS并机控制电路硬件
每台UPS均有并机控制电路。并通过并机通信线连接。在控制电路中，旁路a相电压、a相输出电压及a，b，c三相负载电流等多路信号通过前置处理后，利用DSP内部ADC实现对这些信号的检测。通过PWM输出对UPS输出电压相位、频率和幅值进行调节，通过I／0实现旁路／逆变的逻辑检测和控制。各UPS通过并机通信线交换信息。图2为并联系统中UPS控制。△uio把作为调整各UPS输出电压有效值的参考，同时对应瞬时值的差值也会参与输出电压瞬时值的调整，增强系统的均流控制性能。滤波器用来滤除输出电压的高频分量以提高系统的相位裕度和增强系统的稳定性。
图2 并联系统中UPS控制
2．2同步控制的实现
在UPS并联系统中的同步控制信号不但要追踪市电电压，还要保持各UPS的输出相位一致。在同步控制中各UPS均会产生一个与输出电压同频同相的方波信号，该信号通过电路按照“或”的逻辑关系综合成一个共用的同步信号，即：
syn=syn1(OR)syn2(OR)...(OR)synn(1)
然后将syn+信号输入到DSP的捕捉口CAP3。综合同步信号的追踪如图3所示。各UPS通过捕捉syn+，每个周期都微调自身发出的方波信号syni的相位和周期，使syni总与syn保持同步，最终使各syni都保持一致。由于产生同步信号的时基与内部基准正弦信号的时基相同，调节同步信号的相位即对应于调节输出电压的相位。
图3 综合同步信号syn的追踪
当并联系统任一台UPS退出时。syn自动由其余UPS的同步信号syni产生。syn并未发生任何变化；当任一台UPS加入并联系统时，先由其DSP控制其同步信号的产生。直到syni与syn完全一致后，再将其输入到并机通信电路中。同样也不影响syn。可见，就同步控制部分而言。并联系统各UPS是允许热插拔的。各UPS基准正弦信号与syn同步，各输出电压的频率和相位自然相同，为并联运行创造了条件。
2．3均流控制的实现
均流控制主要通过调整输出电压的有效值。使其在稳态下负载电流均分实现。当输出电压的相位差足够小时，并联的UPS间环流主要由幅值差引起，以自身输出电流的大小为依据来调节输出电压幅值。可使各UPS的输出电流大小基本一致，从而抑制了并机系统的环流。由图2可知，比较输出电流与平均电流的瞬时值，并将其作为瞬时电压的微调依据，可有效抑制瞬时环流，提高并机系统的动态特性。当自身的输出电流大于平均负载电流时应该把电压调小，反之亦然。
并联运行的N台UPS输出电流平均值可通过图4所示的电路实现，各UPS通过电流互感器检测本机的输出电流。经均分电阻R后发送到并联母线上，并与其他UPS相应的信号汇合，当电流互感器的内阻相对R足够小时，则汇集点电压为连接到该点上各检测器件电压的平均值。
图4 平均电流检测电路原理图
图4中开关S可对信号进行投入和退出，逆变器正常运行时投入。而出现故障时断开输出的同时断开S，不影响其他UPS单元对平均负载电流的检测。各台UPS采集本机输出的电流和负载平均电流，算出每个工频周期中的输出电流有效值。以及每个载波周期的输出电流与平均负载电流的瞬时值差。从而利用该差值来微调每个载波周期输出电压的瞬时值，大大增强了均流控制的动态性能。采样得到的输出电流采用与同步控制类似的方式，按输出电流有效值大小转换成对应占空比的方波信号，每个工频周期都比较系统中各UPS输出电流有效值。作为调节输出电压有效值的参考。使系统负载电流均分。为了实时计算输出电流值，忽略直流分量和谐波成分，根据正交变换理论，将电流i分别与标准基波正弦simt和cosowt进行运算。得到分离出的基波分量表达式：
可在DSP内存储一个基波参考正交坐标系，把检测到的输出电压、电流信号采样后分别与各余弦值、正弦值按式(3)计算出电流基波分量的有效值大小。得到该数值后，将其转换成2路与同步信号同频同相。但占空比大小与电流基波分量的有效值大小成正比的方波信号，这2路信号刚好成互补关系。DSP只需使用比较单元CMPR，和CMPR6，并设置产生同步信号的时基T3即可方便实现。图5为均流控制的DSP实现原理。
图5均流控制的DSP实现原理图
