三相不间断电源的电路拓扑与控制策略

互联网 | 编辑: 张蓉 2006-11-15 16:32:00转载 一键看全文

在今后相当长的一段时间内,我国市电电网供电不足,电压波动大,干扰严重的局面仍将存在。而各行业、各领域的快速发展对供电质量提出了越来越高的要求,尤其是实时性很强的重要系统、重要部门和重要的用电设备对供电质量的要求和我国的电网实际状况的矛盾日益尖锐。因此,不

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1.4.5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接同时给负载供电。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,并联模块越多,各模块间的均流问题越难解决。

2 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。从控制反馈回路的数目可分为单环、双环、多环控制。在硬件允许的条件下尽可能地提高反馈回路数目,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、重复控制、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:一方面是系统的采样量化误差降低了算法的控制精度;另一方面,采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应用中也是一个问题。滞环控制具有快速的响应速度,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。

重复控制是一种基于内模原理的控制方法。逆变器采用重复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。重复控制器可以消除周期性干扰产生的稳态误差,但是,由于重复控制延时一个工频周期的控制特点,使得单独使用重复控制的UPS逆变器动态特性极差。

模糊控制属于智能控制的范畴。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响应速度,但是其静态特性不令人满意。神经元网络控制是模拟人脑神经中枢系统智能活动的一种控制方式。神经网络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,已广泛地应用于控制领域,尤其是非线性系统领域。目前在神经网络结构的设计、学习算法等方面已取得了一定成果。但是,由于硬件系统的限制,目前神经网络控制还无法实现对逆变器输出电压波形进行在线控制,多数应用都是采用离线学习获得优化的控制规律,然后利用得到的规律实现在线控制。

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