專利名稱：一種用于ups并機(jī)系統(tǒng)中快速計(jì)算功率差的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于UPS并機(jī)系統(tǒng)中快速計(jì)算功率差的方法，可用于UPS并機(jī)系統(tǒng)中各個(gè)UPS之間的通信，快速計(jì)算出本UPS的功率偏差，方便UPS并機(jī)的均流控制。
背景技術(shù)：
UPS冗余并機(jī)系統(tǒng)能提供比UPS單機(jī)更高的可靠性，且容易實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的擴(kuò)容，隨著信息技術(shù)的發(fā)展，對大容量、高可靠性UPS的需求日益增加，并機(jī)技術(shù)已經(jīng)成為UPS行業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)。并機(jī)技術(shù)中最為關(guān)鍵的就是實(shí)現(xiàn)各個(gè)UPS的均流，假如均流控制得不好，在各個(gè)UPS之間將產(chǎn)生環(huán)流，環(huán)流不但增加了并機(jī)系統(tǒng)的無功損耗，而且降低了并機(jī)系統(tǒng)的可靠性。而在均流控制中，一個(gè)核心問題就是，如何知道本機(jī)輸出的功率偏大或者偏小，偏大” 或”者偏小多少，只有知道這些，才有可能快速、穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)均流。
目前，獲取這些信息的方法常見是使用CAN總線，但使用CAN總線，需要系統(tǒng)的處理器支持CAN總線功能，一般帶CAN總線功能的處理器價(jià)格較為昂貴，還要增加CAN總線收發(fā)器，這些無形中都增加了成本，對于利潤率較低的小功率機(jī)器，成本更是需要首先考慮的。所以我們提出了這么一種快速、簡單的計(jì)算UPS輸出功率差的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種用于UPS并機(jī)系統(tǒng)中快速計(jì)算輸出功率差的方法，它克服了現(xiàn)有技術(shù)計(jì)算速度較慢、成本較大的缺陷，能用于有功“或”者無功功率差的計(jì)算，為并機(jī)系統(tǒng)中均流的控制提供正確的反饋值，為并機(jī)中均流控制的基礎(chǔ)。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
一種用于UPS并機(jī)系統(tǒng)中快速計(jì)算功率差的方法，包括用于把功率信息以PWM形式發(fā)送出去的發(fā)送單元；用于對并機(jī)系統(tǒng)中所有UPS發(fā)出的PWM功率信號進(jìn)行“或”邏輯運(yùn)算的計(jì)算單元；用于捕獲“或”運(yùn)算之后的PWM脈寬的捕獲單元；用于計(jì)算本機(jī)輸出功率與系統(tǒng)平均功率差的計(jì)算單元。
在本單元所述的方法中，所述的發(fā)送單元將發(fā)送兩路PWM信號，信號的周期一般為UPS輸出交流電的周期，其中一路的占空比為本UPS的當(dāng)前輸出功率與額定功率的比值， 另一路PWM信號的占空比為第一路PWM占空比的補(bǔ)，即D2 = I-Dl，其中Dl為第一路PWM的占空比，D2為第二路PWM的占空比。
所述的“或”邏輯計(jì)算單元分別對兩路PWM進(jìn)行“或”運(yùn)算，即包括兩個(gè)“或”邏輯運(yùn)算子單元，第一個(gè)子單元的輸入為UPS并機(jī)系統(tǒng)中所有UPS發(fā)出的第一路PWM信號，輸出為這所有PWM信號進(jìn)行“或”運(yùn)算之后的結(jié)果，即所有UPS的功率綜合信號1 ；第二個(gè)“或” 運(yùn)算子單元的輸入為UPS并機(jī)系統(tǒng)中所有UPS發(fā)出的第二路PWM信號，輸出為這所有PWM 信號進(jìn)行“或”運(yùn)算之后的結(jié)果，即所有UPS的功率綜合信號2。
所述的捕獲單元分別對“或”邏輯計(jì)算單元的兩個(gè)子單元的輸出進(jìn)行捕獲，得到功率綜合信號1、2的脈寬。
所述的計(jì)算單元將捕獲單元得到的的功率綜合信號1、2的脈寬與本UPS發(fā)出去的兩路PWM信號的脈寬分別作差，得到功率信號差1、功率信號差2，最后取功率信號差1與功率信號差2的差的絕對值，此即為本機(jī)輸出功率與UPS并機(jī)系統(tǒng)中最大輸出功率與最小輸出功率的均值的差的兩倍，可用下列公式表示
O = K. I Wpwml-Wmaxl I -1 Wpwm2-Wmax21 I = 2 X I P- (Pmax-Pmix) I 公式 1
其中，0為計(jì)算結(jié)果，K為比例系數(shù)，在實(shí)際使用中按實(shí)際情況及計(jì)算需要取值， Wpwffll為本機(jī)發(fā)出的第一路PWM信號，Wfflaxl為所有UPS的功率綜合信號1，Wpwffl2為本機(jī)發(fā)出的第二路PWM信號，Wmax2為所有UPS的功率綜合信號2，P為本機(jī)的輸出功率，Pfflax為UPS并機(jī)系統(tǒng)中各UPS單機(jī)中最大的輸出功率，Pmin為單機(jī)的最小輸出功率。通過上述計(jì)算出來的結(jié)果即可用于下一步的均流控制。
本發(fā)明對于功率大小的判斷，由于采用電路的方式進(jìn)行“或”運(yùn)算，所以可以以極快的速度在眾多的信號中挑出最大與最小的功率信號，傳給每個(gè)UPS單機(jī)，而且所需的額外的硬件也不多，成本較低，較好地獲取均流所需的功率信號。


圖1為本發(fā)明的實(shí)施流程圖2為本發(fā)明DSP中PWM波形產(chǎn)生流程圖3為本發(fā)明進(jìn)行“或”邏輯運(yùn)算波形圖4為本發(fā)明計(jì)算單元計(jì)算流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明
本方法是應(yīng)用于并機(jī)系統(tǒng)中，而UPS并機(jī)系統(tǒng)至少有兩個(gè)UPS單機(jī)，每個(gè)單機(jī)的運(yùn)算過程，運(yùn)算邏輯都一致，所以本申請僅以一個(gè)UPS單機(jī)實(shí)施本方法為例進(jìn)行說明，對其他單機(jī)不做贅述。如圖1所示，要實(shí)施本方法，需要PWM發(fā)送單元100、“或”邏輯運(yùn)算單元 200、捕獲單元300、計(jì)算單元400，其中PWM發(fā)送單元100根據(jù)功率的大小發(fā)出相應(yīng)正脈寬的PWM波形，經(jīng)過“或”邏輯運(yùn)算單元200運(yùn)算結(jié)束后，其輸出又被捕獲單元300所捕獲，得到綜合PWM信號的脈寬，最后經(jīng)計(jì)算單元400計(jì)算得到本機(jī)輸出功率與UPS并機(jī)系統(tǒng)中最大、最小功率平均值的差。
優(yōu)選地，PWM發(fā)送單元100采用TI的DSP處理器來實(shí)現(xiàn)，這部分流程如圖2所示， 需進(jìn)行以下步驟
步驟S110，根據(jù)時(shí)間管理器的時(shí)鐘頻率，計(jì)算所需周期(一般為輸出交流電周期) 的定時(shí)器計(jì)數(shù)值C;
步驟S120，根據(jù)當(dāng)前功率計(jì)算出所需占空比D，占空比一般為當(dāng)前功率與額定功率的比值，當(dāng)然，如果要進(jìn)行有功功率、無功功率等的計(jì)算，則按設(shè)計(jì)所需確定；
步驟S130，根據(jù)步驟S120計(jì)算所得的占空比，確定產(chǎn)生PWM的比較器的比較值A(chǔ) =C*D ；
步驟S140，設(shè)置比較器低有效，在并機(jī)同步信號的上升沿發(fā)送出第一路PWM信號；
步驟S150，根據(jù)步驟S130所得的比較值A(chǔ)，可確定另一個(gè)比較器的比較值B =C-A ；
步驟S160，設(shè)置比較器低有效，在并機(jī)同步信號的上升沿發(fā)送出第二路PWM信號；
“或”邏輯運(yùn)算單元200在每個(gè)UPS單機(jī)里面有兩個(gè)輸入端，一個(gè)為本機(jī)輸出的PWM 信號，另一個(gè)為其他UPS的“或”邏輯運(yùn)算結(jié)果，其運(yùn)算的波形圖如圖3所示，其中UPS單機(jī) B即為其他UPS的“或”邏輯運(yùn)算結(jié)果。在進(jìn)行“或”運(yùn)算的同時(shí)也會(huì)將本機(jī)的PWM送出，供其他UPS單機(jī)運(yùn)算。值得注意的是，在本邏輯運(yùn)算單元的輸入和輸出端都用光耦元件進(jìn)行隔離，以確保信號穩(wěn)定。
本實(shí)施例中，捕獲單元300利用DSP處理器事件管理器的捕獲單元來實(shí)現(xiàn)，“或”邏輯運(yùn)算單元200的輸出接到DSP的捕獲引腳。捕獲到綜合PWM信號之后，得到綜合信號的脈寬之后，將結(jié)果送入計(jì)算單元400進(jìn)行運(yùn)算，這部分在本實(shí)施例中同樣由DSP來實(shí)現(xiàn)，需經(jīng)過如下步驟
步驟S410，根據(jù)捕獲單元300得到的綜合信號1脈寬計(jì)數(shù)值，減去在PWM發(fā)送單元 100中計(jì)算得到的本機(jī)第一路PWM比較值A(chǔ) ；
步驟S420，根據(jù)步驟S410得到的差，取其絕對值| ΔΑ| ；
步驟S430，根據(jù)捕獲單元300得到的綜合信號2脈寬計(jì)數(shù)值，減去在PWM發(fā)送單元 100中計(jì)算得到的本機(jī)第二路PWM比較值B ；
步驟S440，根據(jù)步驟S430得到的差，取其絕對值| Δ B | ；
步驟S450，根據(jù)S420與S440的結(jié)果，將兩者作差，取絕對值| | ΔΑ卜| ΔΒ| |。
上述步驟S450即本方法最后得到的結(jié)果，在UPS并機(jī)系統(tǒng)中，可根據(jù)此結(jié)果來進(jìn)行并機(jī)的均流控制。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化，例如發(fā)送PWM單元及計(jì)算單元，可采用FPGA實(shí)現(xiàn)，“或”用更低成本的AVR等單片機(jī)。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于UPS并機(jī)系統(tǒng)中快速計(jì)算功率差的方法，其特征在于，本方法包括用于把功率信息以PWM波形式發(fā)送出去的發(fā)送單元(100)；用于對并機(jī)系統(tǒng)中所有UPS發(fā)出的PWM功率信號進(jìn)行“或”邏輯運(yùn)算的計(jì)算單元 (200)；用于捕獲“或”運(yùn)算之后的PWM脈寬的捕獲單元(300)；用于計(jì)算本機(jī)輸出功率與系統(tǒng)平均功率差的計(jì)算單元(400)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于UPS并機(jī)系統(tǒng)中快速計(jì)算功率差的方法，其特征在于所述的發(fā)送單元(100)將發(fā)送兩路PWM信號，信號的周期一般為UPS輸出交流電的周期，其中一路的占空比為本UPS的當(dāng)前輸出功率與額定功率的比值，另一路PWM信號的占空比為第一路PWM占空比的補(bǔ)，即D2 = 1-D1，其中Dl為第一路PWM的占空比，D2為第二路 PWM的占空比。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于UPS并機(jī)系統(tǒng)中快速計(jì)算功率差的方法，其特征在于所述的“或”邏輯計(jì)算單元(200)分別對兩路PWM進(jìn)行“或”運(yùn)算，即包括兩個(gè)“或”邏輯運(yùn)算子單元，第一個(gè)子單元的輸入為UPS并機(jī)系統(tǒng)中所有UPS發(fā)出的第一路PWM信號，輸出為這所有PWM信號進(jìn)行“或”運(yùn)算之后的結(jié)果，即所有UPS的功率綜合信號1 ；第二個(gè)“或” 運(yùn)算子單元的輸入為UPS并機(jī)系統(tǒng)中所有UPS發(fā)出的第二路PWM信號，輸出為這所有PWM 信號進(jìn)行“或”運(yùn)算之后的結(jié)果，即所有UPS的功率綜合信號2。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于UPS并機(jī)系統(tǒng)中快速計(jì)算功率差的方法，其特征在于所述的捕獲單元(300)分別對“或”邏輯計(jì)算單元(200)的兩個(gè)子單元的輸出進(jìn)行捕獲， 得到功率綜合信號1、2的脈寬。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于UPS并機(jī)系統(tǒng)中快速計(jì)算功率差的方法，其特征在于所述的計(jì)算單元(400)將捕獲單元得到的功率綜合信號1、2的脈寬與本UPS發(fā)出去的兩路PWM信號的脈寬分別作差，得到功率信號差1、功率信號差2，最后取功率信號差1與功率信號差2的差的絕對值，此即為本機(jī)輸出功率與UPS并機(jī)系統(tǒng)中最大輸出功率與最小輸出功率的均值的差的兩倍。
全文摘要
本發(fā)明公開一種利用PWM波形，快速計(jì)算本機(jī)輸出功率與UPS并機(jī)系統(tǒng)中最大輸出功率、最小輸出功率均值的差的方法，包括用于把功率信息以PWM形式發(fā)送出去的發(fā)送單元(100)，對并機(jī)系統(tǒng)中各個(gè)PWM功率信號進(jìn)行或邏輯運(yùn)算的單元(200)，用于捕獲運(yùn)算之后PWM脈寬的捕獲單元(300)，用于計(jì)算功率差的計(jì)算單元(400)。利用本方法，可快速計(jì)算出本機(jī)在整個(gè)UPS系統(tǒng)中，輸出功率是否偏大或者偏小，偏大或者偏小多少，方便并機(jī)系統(tǒng)的均流控制。
文檔編號G06F17/00GK102522793SQ20111042566
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月15日
發(fā)明者周創(chuàng)彬, 廖慧, 李振強(qiáng), 鄭炎坤, 陳艷峰 申請人:廣東創(chuàng)電電源有限公司