專利名稱：一種不間斷電源的并聯(lián)同步鎖相方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及交流逆變電源領(lǐng)域，尤其涉及不間斷電源的一種同步鎖相方法。
背景技術(shù)：
不間斷電源(以下簡(jiǎn)稱UPS)因?yàn)楣β蕯U(kuò)容或者可靠性的要求，經(jīng)常需要并聯(lián)使用。為保證并聯(lián)使用的UPS的安全，要求參與并聯(lián)每臺(tái)UPS的輸出同幅同相，特別是相位，因?yàn)楹苄〉南辔徽`差都可以引起很大的環(huán)流，從而引發(fā)嚴(yán)重的后果。并聯(lián)的UPS在使用時(shí)都必然面臨各UPS輸出同步鎖相的問(wèn)題。在模擬控制領(lǐng)域，經(jīng)常采用并聯(lián)線將給定平均后送給并聯(lián)各UPS的做法，但是在數(shù)字領(lǐng)域因?yàn)閰⒖疾ㄐ卧诳刂菩酒幸詳?shù)據(jù)形式存在，無(wú)法采用這種方法。而且數(shù)字控制中鎖相部分也經(jīng)常是由軟件內(nèi)部完成調(diào)節(jié)的，沒(méi)有硬件上的鎖相環(huán)電路輸出。這樣就沒(méi)有辦法象模擬電路一樣將一個(gè)共同的參考波形送給所有UPS。現(xiàn)在通常的解決辦法是1、用增加并聯(lián)控制板的方法統(tǒng)一所有UPS的調(diào)節(jié)；2、或者設(shè)定一臺(tái)工作主機(jī)另外的UPS跟隨主機(jī)。上述這兩種方法雖然能夠解決并聯(lián)同步鎖相當(dāng)問(wèn)題，但是這兩種方法也都增加了系統(tǒng)的單點(diǎn)故障的風(fēng)險(xiǎn)，即在并聯(lián)控制板或者設(shè)定為主機(jī)的UPS發(fā)生故障的時(shí)候，會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的崩潰。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中系統(tǒng)的單點(diǎn)故障風(fēng)險(xiǎn)高的問(wèn)題，提出一種可以避免系統(tǒng)單點(diǎn)故障風(fēng)險(xiǎn)，提高系統(tǒng)可靠性的不間斷電源的并聯(lián)同步鎖相方法。
本發(fā)明的核心思想是同步信號(hào)是由各臺(tái)UPS中通過(guò)總線競(jìng)爭(zhēng)自動(dòng)獲得總線控制權(quán)的UPS發(fā)出的，當(dāng)發(fā)出同步信號(hào)的UPS故障或者退出時(shí)，總線控制權(quán)(發(fā)送同步信號(hào))會(huì)由剩下的UPS自動(dòng)競(jìng)爭(zhēng)獲取，這樣既保證了統(tǒng)一的鎖相調(diào)節(jié)方向，但是又不完全依賴于認(rèn)定的某一臺(tái)主機(jī)。
一種不間斷電源的并聯(lián)同步鎖相方法，包括下列步驟(1)并聯(lián)在總線上的各UPS根據(jù)同步信號(hào)，進(jìn)行同步并聯(lián)鎖相；(2)總線計(jì)時(shí)器啟動(dòng)，當(dāng)捕獲到同步信號(hào)的上升沿或者下降沿時(shí)，總線計(jì)時(shí)器清零；(3)判斷總線計(jì)時(shí)器是否超時(shí)，如果未超時(shí)則繼續(xù)執(zhí)行步驟(1)；(4)如果總線計(jì)時(shí)器超時(shí)，則設(shè)置總線競(jìng)爭(zhēng)標(biāo)志位，并聯(lián)在總線上的所有UPS禁止發(fā)送同步信號(hào)，禁止捕獲中斷；(5)總線上的所有并聯(lián)UPS同時(shí)競(jìng)爭(zhēng)總線控制權(quán)，直至某臺(tái)UPS取得總線控制權(quán)，占據(jù)總線，競(jìng)爭(zhēng)結(jié)束；(6)取消總線競(jìng)爭(zhēng)標(biāo)志位，取得總線控制權(quán)的UPS開(kāi)始向總線上發(fā)送同步信號(hào)；(7)其它UPS激活捕獲中斷，重新開(kāi)始執(zhí)行步驟(1)。
上述并聯(lián)UPS競(jìng)爭(zhēng)總線控制權(quán)的過(guò)程包括如下步驟(1)各臺(tái)并聯(lián)UPS實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)總線狀態(tài)；(2)各UPS判斷監(jiān)測(cè)到的總線的電平與本機(jī)同步信號(hào)發(fā)送端電平是否一致；(3)如果不一致則使本機(jī)退出總線競(jìng)爭(zhēng)狀態(tài)后結(jié)束；(4)否則判斷是否到達(dá)本機(jī)等待時(shí)間，如果未到達(dá)本機(jī)等待時(shí)間，則重新執(zhí)行步驟(2)；(5)如果到達(dá)了本機(jī)等待時(shí)間，則本機(jī)發(fā)出電平信號(hào)，占據(jù)總線；(6)維持占據(jù)總線一段時(shí)間，使其它UPS推出總線競(jìng)爭(zhēng)；(7)總線競(jìng)爭(zhēng)結(jié)束。
上述技術(shù)方案中，同步信號(hào)的監(jiān)測(cè)周期遠(yuǎn)小于同步信號(hào)周期。
本發(fā)明提出的方法不需要外加控制板，也不需要預(yù)設(shè)主機(jī)，通過(guò)各并聯(lián)UPS自動(dòng)競(jìng)爭(zhēng)取得總線控制權(quán)的方法，有效地解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的單點(diǎn)故障風(fēng)險(xiǎn)高的問(wèn)題，能夠在完成并聯(lián)同步鎖相的同時(shí)有效避免系統(tǒng)的單點(diǎn)故障風(fēng)險(xiǎn)。本發(fā)明提出的方法簡(jiǎn)單實(shí)用，整個(gè)過(guò)程無(wú)須用戶干預(yù)，只需進(jìn)行簡(jiǎn)單的軟件升級(jí)即可完成，有效地提高了系統(tǒng)的可靠性。


圖1是本發(fā)明提出的方法流程中總線計(jì)時(shí)器與總線電平信號(hào)的時(shí)序關(guān)系的簡(jiǎn)要示意圖。
圖2是本發(fā)明提出的方法的總流程圖。
圖3是本發(fā)明提出方法中進(jìn)行總線競(jìng)爭(zhēng)的詳細(xì)流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)。
圖1是本發(fā)明提出的方法流程中總線計(jì)時(shí)器與總線電平信號(hào)的時(shí)序關(guān)系的簡(jiǎn)要示意圖。如圖1所示，總線計(jì)時(shí)器在同步信號(hào)的間隙中進(jìn)行累加計(jì)時(shí)，當(dāng)捕獲同步信號(hào)的下降沿時(shí)，計(jì)時(shí)器清零，重新計(jì)時(shí)。當(dāng)總線上的同步信號(hào)消失，總線空閑達(dá)到一定時(shí)間使得總線計(jì)時(shí)器超時(shí)時(shí)，設(shè)立總線競(jìng)爭(zhēng)標(biāo)志，進(jìn)入總線競(jìng)爭(zhēng)狀態(tài)；當(dāng)某臺(tái)UPS的等待時(shí)間到達(dá)后，向總線上發(fā)送低電平取得了總線的控制權(quán)，當(dāng)維持時(shí)間到達(dá)后，取得控制權(quán)的UPS開(kāi)始向總線上發(fā)送周期性的同步信號(hào)。
圖2是本發(fā)明提出的方法的總流程圖。如圖2所示，本發(fā)明提出的并聯(lián)同步鎖相方法包括下列步驟1、并聯(lián)在總線上的各UPS根據(jù)同步信號(hào)，進(jìn)行同步并聯(lián)鎖相。這里所述的總線是一根并聯(lián)信號(hào)線，任何一臺(tái)UPS的同步信號(hào)可以由這條線發(fā)送到所有的并聯(lián)UPS，稱這條線為同步總線。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，同步總線空閑時(shí)為高電平，任何一臺(tái)UPS的同步信號(hào)發(fā)送端發(fā)出低電平信號(hào)總線就會(huì)變低，被占用。這是系統(tǒng)處于正常狀態(tài)時(shí)的情況對(duì)并聯(lián)的各臺(tái)UPS在鎖相調(diào)節(jié)和運(yùn)行過(guò)程中用一個(gè)同步信號(hào)來(lái)協(xié)調(diào)各臺(tái)UPS的輸出，并聯(lián)在總線上的一臺(tái)UPS發(fā)向總線發(fā)送同步信號(hào)，在同步信號(hào)的上升沿(或者下降沿)并聯(lián)UPS同時(shí)更新自己的參考正弦，這樣可以保證每臺(tái)UPS的輸出有較好的相位同步。對(duì)于每次的同步信號(hào)的周期，計(jì)算相應(yīng)的逆變參正弦表的查表步長(zhǎng)。系統(tǒng)自動(dòng)捕捉逆變過(guò)零點(diǎn)和同步信號(hào)過(guò)零點(diǎn)之間的差值，并根據(jù)這個(gè)差值對(duì)同步信號(hào)和旁路信號(hào)之間的相位差加以調(diào)整，從而保證逆變輸出和旁路之間的同相位。關(guān)于同步信號(hào)和旁路信號(hào)之間的鎖相方法目前已經(jīng)有許多公開(kāi)的成熟方法，具體的方法可以根據(jù)需要任意選用，參考文獻(xiàn)見(jiàn)“在線式UPS軟件鎖相”(李艷玲等，《電源技術(shù)應(yīng)用》，2001年第10期)。2、總線計(jì)時(shí)器啟動(dòng)，當(dāng)捕獲到同步信號(hào)的上升沿或者下降沿時(shí)，總線計(jì)時(shí)器清零。3、判斷總線計(jì)時(shí)器是否超時(shí)，如果未超時(shí)則繼續(xù)執(zhí)行步驟1。4、如果總線計(jì)時(shí)器超時(shí)，則設(shè)置總線競(jìng)爭(zhēng)標(biāo)志位，并聯(lián)在總線上的所有UPS禁止發(fā)送同步信號(hào)，禁止捕獲中斷?？偩€計(jì)時(shí)器是在開(kāi)關(guān)周期中斷中累加，并在同步信號(hào)的捕獲中斷中清零的。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，如果總線計(jì)時(shí)器超過(guò)三個(gè)工頻周期的開(kāi)關(guān)計(jì)數(shù)，說(shuō)明同步總線上已經(jīng)有三個(gè)工頻周期沒(méi)有同步信號(hào)，這時(shí)候認(rèn)為總線沒(méi)有被任何一臺(tái)UPS獲取，或者是原來(lái)占有總線的UPS故障退出導(dǎo)致總線空閑，則設(shè)置總線競(jìng)爭(zhēng)標(biāo)志位，進(jìn)入總線競(jìng)爭(zhēng)狀態(tài)，此時(shí)同步信號(hào)禁止發(fā)送，捕獲中斷也被禁止。5、總線上的所有并聯(lián)UPS同時(shí)競(jìng)爭(zhēng)總線控制權(quán)，直至某臺(tái)UPS取得總線控制權(quán)，占據(jù)總線，競(jìng)爭(zhēng)結(jié)束。總線競(jìng)爭(zhēng)的具體過(guò)程將在下面的圖3中進(jìn)行詳細(xì)描述。6、取消總線競(jìng)爭(zhēng)標(biāo)志位。7、取得總線控制權(quán)的UPS開(kāi)始向總線上發(fā)送同步信號(hào)，其它UPS激活捕獲中斷，重新開(kāi)始執(zhí)行步驟1。
圖3是本發(fā)明提出方法中進(jìn)行總線競(jìng)爭(zhēng)的詳細(xì)流程圖。這里的同步總線競(jìng)爭(zhēng)是并聯(lián)的UPS通過(guò)一段設(shè)定的程序之后可以自動(dòng)選中其中一臺(tái)UPS發(fā)送同步信號(hào)，這臺(tái)UPS通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)獲取了總線控制權(quán)，而跟隨的UPS在競(jìng)爭(zhēng)的過(guò)程當(dāng)中自動(dòng)退出。如圖3所示，并聯(lián)UPS競(jìng)爭(zhēng)總線控制權(quán)的過(guò)程包括如下步驟1、各臺(tái)并聯(lián)UPS實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)總線狀態(tài)，也就是監(jiān)測(cè)同步總線的電平。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，同步總線空閑時(shí)為高電平。2、各UPS判斷監(jiān)測(cè)到的總線的電平與本機(jī)同步信號(hào)發(fā)送端電平是否一致。假設(shè)同步總線空閑時(shí)為高電平，則UPS不占據(jù)總線時(shí)的同步信號(hào)發(fā)送端電平應(yīng)為高電平，在占據(jù)總線時(shí)，其同步信號(hào)發(fā)送端電平就應(yīng)為低電平。如果一致，說(shuō)明同步總線仍然空閑，如果不一致，則說(shuō)明，有更高優(yōu)先級(jí)的UPS已經(jīng)獲取了總線，本機(jī)應(yīng)該退出競(jìng)爭(zhēng)狀態(tài)。因此3、如果不一致則使本機(jī)退出總線競(jìng)爭(zhēng)狀態(tài)后結(jié)束。如果不一致，將本機(jī)等待時(shí)間計(jì)數(shù)器清零，禁止本機(jī)同步信號(hào)發(fā)送，準(zhǔn)備跟隨同步總線信號(hào)。4、否則判斷是否到達(dá)本機(jī)等待時(shí)間，如果未到達(dá)本機(jī)等待時(shí)間，則重新執(zhí)行步驟2。這里的本機(jī)等待時(shí)間，是指從進(jìn)入總線競(jìng)爭(zhēng)狀態(tài)開(kāi)始，到本機(jī)獲取總線為止的時(shí)間。這個(gè)時(shí)間可以由各UPS的標(biāo)志碼決定，等待時(shí)間的長(zhǎng)度與標(biāo)志碼的數(shù)值大小成比例。例如在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，設(shè)定一號(hào)機(jī)的等待時(shí)間為250us，設(shè)定二號(hào)機(jī)的等待時(shí)間為500us，依次類推。相應(yīng)地，設(shè)定一號(hào)機(jī)的標(biāo)志碼為100，二號(hào)機(jī)的標(biāo)志碼為200。這樣，就可以使同步信號(hào)先由地址標(biāo)志碼最小的UPS發(fā)出了。5、如果到達(dá)了本機(jī)等待時(shí)間，則本機(jī)發(fā)出電平信號(hào)，占據(jù)總線。實(shí)施例中，總線空閑時(shí)為高電平，則該UPS同步信號(hào)發(fā)送端發(fā)出低電平占據(jù)總線即可。如果總線空閑電平為低電平，則UPS同步信號(hào)發(fā)送端發(fā)出高電平占據(jù)總線。7、維持占據(jù)總線一段時(shí)間，使其它UPS推出總線競(jìng)爭(zhēng)。這是必須的過(guò)程，因?yàn)樵揢PS占用總線后，必須要使得其它的并聯(lián)的UPS得知該總線控制權(quán)已經(jīng)被獲取，從而自動(dòng)退出總線競(jìng)爭(zhēng)狀態(tài)，進(jìn)入跟隨狀態(tài)，需要一定的時(shí)間，在本實(shí)施例中占據(jù)總線的維持時(shí)間為2.5ms。8、總線競(jìng)爭(zhēng)結(jié)束。
由圖2和圖3所述的并聯(lián)同步鎖相方法流程可見(jiàn)，如果取得控制權(quán)的這臺(tái)UPS發(fā)生故障，同步總線的空閑會(huì)引發(fā)新一輪的總線競(jìng)爭(zhēng)，并自動(dòng)從當(dāng)前正常運(yùn)行的UPS中選出當(dāng)前優(yōu)先級(jí)最高的UPS發(fā)送同步信號(hào)，而不會(huì)因單臺(tái)UPS的故障導(dǎo)致系統(tǒng)供電的中斷。
權(quán)利要求
1.一種不間斷電源的并聯(lián)同步鎖相方法，其特征在于包括下列步驟(1)并聯(lián)在總線上的各UPS根據(jù)同步信號(hào)，進(jìn)行同步并聯(lián)鎖相；(2)總線計(jì)時(shí)器啟動(dòng)，當(dāng)捕獲到同步信號(hào)的上升沿或者下降沿時(shí)，總線計(jì)時(shí)器清零；(3)判斷總線計(jì)時(shí)器是否超時(shí)，如果未超時(shí)則繼續(xù)執(zhí)行步驟(1)；(4)如果總線計(jì)時(shí)器超時(shí)，則設(shè)置總線競(jìng)爭(zhēng)標(biāo)志位，并聯(lián)在總線上的所有UPS禁止發(fā)送同步信號(hào)，禁止捕獲中斷；(5)總線上的所有并聯(lián)UPS同時(shí)競(jìng)爭(zhēng)總線控制權(quán)，直至某臺(tái)UPS取得總線控制權(quán)，占據(jù)總線，競(jìng)爭(zhēng)結(jié)束；(6)取消總線競(jìng)爭(zhēng)標(biāo)志位，取得總線控制權(quán)的UPS開(kāi)始向總線上發(fā)送同步信號(hào)；(7)其它UPS激活捕獲中斷，重新開(kāi)始執(zhí)行步驟(1)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種不間斷電源的并聯(lián)同步鎖相方法，其特征在于所述并聯(lián)UPS競(jìng)爭(zhēng)總線控制權(quán)的過(guò)程包括如下步驟(1)各臺(tái)并聯(lián)UPS實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)總線狀態(tài)；(2)各UPS判斷監(jiān)測(cè)到的總線的電平與本機(jī)同步信號(hào)發(fā)送端電平是否一致；(3)如果不一致則使本機(jī)退出總線競(jìng)爭(zhēng)狀態(tài)后結(jié)束；(4)否則判斷是否到達(dá)本機(jī)等待時(shí)間，如果未到達(dá)本機(jī)等待時(shí)間，則重新執(zhí)行步驟(2)；(5)如果到達(dá)了本機(jī)等待時(shí)間，則本機(jī)發(fā)出電平信號(hào)，占據(jù)總線；(6)維持占據(jù)總線一段時(shí)間，使其它UPS推出總線競(jìng)爭(zhēng)；(7)總線競(jìng)爭(zhēng)結(jié)束。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種不間斷電源的并聯(lián)同步鎖相方法，其特征在于所述同步信號(hào)的監(jiān)測(cè)周期遠(yuǎn)小于同步信號(hào)周期。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種不間斷電源的并聯(lián)同步鎖相方法，其特征在于所述總線計(jì)時(shí)器的計(jì)時(shí)時(shí)間超過(guò)3個(gè)工頻周期時(shí)即可認(rèn)為其超時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種不間斷電源的并聯(lián)同步鎖相方法，其核心思想是同步信號(hào)是由各臺(tái)UPS中通過(guò)總線競(jìng)爭(zhēng)自動(dòng)獲得總線控制權(quán)的UPS發(fā)出的，當(dāng)發(fā)出同步信號(hào)的UPS故障或者退出時(shí)，總線控制權(quán)會(huì)由剩下的UPS自動(dòng)競(jìng)爭(zhēng)獲取，這樣既保證了統(tǒng)一的鎖相調(diào)節(jié)方向，但是又不完全依賴于認(rèn)定的某一臺(tái)主機(jī)。本發(fā)明提出的方法不需要外加控制板，也不需要預(yù)設(shè)主機(jī)，通過(guò)各并聯(lián)UPS自動(dòng)競(jìng)爭(zhēng)取得總線控制權(quán)的方法，有效地解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的單點(diǎn)故障風(fēng)險(xiǎn)高的問(wèn)題，能夠在完成并聯(lián)同步鎖相的同時(shí)有效避免系統(tǒng)的單點(diǎn)故障風(fēng)險(xiǎn)。本發(fā)明提出的方法簡(jiǎn)單實(shí)用，整個(gè)過(guò)程無(wú)須用戶干預(yù)，只需進(jìn)行簡(jiǎn)單的軟件升級(jí)即可完成，有效地提高了系統(tǒng)的可靠性。
文檔編號(hào)H02J3/04GK1556578SQ20041000021
公開(kāi)日2004年12月22日 申請(qǐng)日期2004年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月5日
發(fā)明者李艷玲 申請(qǐng)人:中興通訊股份有限公司