本發(fā)明涉及UPS控制
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別是一種海島供電互動式UPS系統(tǒng)抗擾動抑制方法。
背景技術(shù)：
：隨著電子技術(shù)的發(fā)展和社會的進步,電子設(shè)備裝置與人們的工作、生活關(guān)系越來越密切,工作中突然停電或電源的不穩(wěn)定將帶來數(shù)據(jù)的丟失、設(shè)備的損壞和機器的誤動作等十分重大的危害。不間斷電源(UninterruptiblePowerSupply-UPS)是一種向負載提供不間斷、優(yōu)質(zhì)、高效和可靠,且具有保護和檢測功能的交流電源,在計算機、通信、金融、交通、國防和電力等部門得到了十分廣泛的應(yīng)用。通常情況下，UPS的供電電源不是很可靠，易出現(xiàn)電壓波動、閃變、暫降等現(xiàn)象，對于弱電網(wǎng)供電調(diào)節(jié)下，如何保證供電可靠性是UPS亟待解決的關(guān)鍵技術(shù)。在線式UPS可以很好的解決上述問題，在供電電源輸入正常時，UPS把輸入的交流電壓先整流成直流電壓，再通過逆變器得到安全可靠的交流電，供給后級負載使用。一旦供電電源停止工作，那么UPS會啟用蓄電池，通過逆變器為負載供電。但是該方法的供電效率比較低，因為不管是供電電源正常還是異常情況下都是通過逆變器供電，這樣很容易造成能量的損失。為此，在線互動式的UPS結(jié)構(gòu)被提出，但是該結(jié)構(gòu)對于海島弱電網(wǎng)供電條件下的供電電能質(zhì)量難以得到保證，因此研究一種海島供電互動式UPS抗擾動抑制方法意義重大。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種海島供電互動式UPS系統(tǒng)抗擾動抑制方法。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種海島供電互動式UPS抗擾動抑制方法，適用于孤島用電設(shè)備的供電；互動式UPS系統(tǒng)包括濾波器、充電器、電池組、逆變器、變壓器、靜態(tài)旁路開關(guān)和控制器；所述靜態(tài)旁路開關(guān)兩端分別接在濾波器輸出端和變壓器輸入端；所述充電器、儲能電池、逆變器和變壓器依次連接，充電器的輸入端接在濾波器輸出端；所述充電器與控制器連接，所述控制器與驅(qū)動保護電路連接；所述驅(qū)動保護電路與所述逆變器連接；所述控制器與采樣電路連接；所述控制器主要由相位突變檢測模塊、參考相位計算模塊、鎖相環(huán)模塊、逆變器補償電壓計算模塊、掉電檢測模塊、電壓合成模塊、選擇開關(guān)、PI控制模塊和電流無差拍控制模塊組成；該方法包括以下步驟：1)在每個采樣周期的起始點，對負載輸出電壓uLoad、電源輸入電壓usource、電池組輸出電壓ubat、逆變器輸出電壓uinv和逆變器輸出電流iinv進行采樣；2)將步驟1)中采樣得到的負載輸出電壓uLoad和電源輸入電壓usource分別送入PLL中，得到當前負載電壓相位θInit和供電電壓相位θFin；3)根據(jù)輸入電壓usource進行監(jiān)測，判斷電源輸入電壓是否滿足掉電條件；4)若步驟3)判斷的結(jié)果為電源沒有掉電，控制器保持靜態(tài)旁路開關(guān)接通，并通過充電器對電池組進行浮充充電，并控制選擇開關(guān)打在on檔，使得逆變器工作于補償狀態(tài)，進入步驟5)；若步驟3)判斷的結(jié)果為電源掉電，反饋給控制器，控制器封鎖充電器和靜態(tài)旁路開關(guān)，控制選擇開關(guān)打在off檔，并根據(jù)掉電前負載電壓相位θInit和負載參考輸出電壓幅值u*L，合成逆變器的參考輸出電壓u*inv2，再將參考輸出電壓u*inv2與逆變器輸出電壓uinv做差送入PI控制器，得到內(nèi)環(huán)參考電流i*inv，經(jīng)過無差拍控制得到逆變器驅(qū)動信號，將其傳送至驅(qū)動保護電路，用來驅(qū)動逆變器，結(jié)束；5)根據(jù)步驟2)得到的的負載電壓相位θInit和供電電壓θFin判斷供電電源輸出電壓的相位是否發(fā)生跳變，若沒有發(fā)生跳變，則相角權(quán)重系數(shù)k取1，若相位發(fā)生跳變，則相角權(quán)重系數(shù)k在一個電網(wǎng)周期T內(nèi)從1線性減小至0，具體計算公式如下：k=1-1/T|θFin-θInit|≥θmin1|θFin-θInit|<θmin]]>6)根據(jù)步驟5)計算得到的k和步驟2)得到的負載電壓相位θInit和供電電壓θFin計算坐標變換的參考相角θref，具體計算公式如下：θref＝kθInit+(1-k)θFin7)對步驟1)采樣得到的電源輸入電壓usource進行電壓構(gòu)造得到αβ坐標系的電壓uα、uβ，其中uα等于usource，uβ由usource滯后90°得到，再將uα、uβ旋轉(zhuǎn)變換到dq坐標系下，得到旋轉(zhuǎn)坐標系下的電壓ud,uq，其計算公式如下：uduq=sinθref-cosθref-cosθref-sinθrefuαuβ]]>8)根據(jù)步驟7)所得ud和負載參考輸出電壓幅值u*L計算負載參考電壓的q軸分量u′q，具體計算公式如下：uq′=uL*2-ud2]]>9)再將步驟8)所得ud和u′q旋轉(zhuǎn)變換到αβ坐標系下，得到αβ坐標系下的負載參考輸出電壓其計算公式如下：vα_Load*vβ_Load*=sinθref-cosθref-cosθref-sinθrefuduq′]]>10)將步驟9)所得與電源輸入電壓usource相減得到逆變器的參考電壓u*inv1，再將其與逆變器輸出電壓uinv做差送入PI控制器，得到內(nèi)環(huán)參考電流i*inv，經(jīng)過無差拍控制得到逆變器驅(qū)動信號，將其傳送至驅(qū)動保護電路，用來驅(qū)動逆變器。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所具有的有益效果為：本發(fā)明提出的一種海島供電互動式UPS抗擾動抑制方法，在供電電源正常供電時，通過濾波器、靜態(tài)旁路開關(guān)和變壓器向負載供電，為了改善互動式UPS的供電電壓質(zhì)量，逆變器做動態(tài)電壓調(diào)節(jié)器使用，對供電電源進行補償，保證高效率供電的同時，提高UPS的供電電能質(zhì)量；在供電電源掉電時，由電池組、逆變器和變壓器為負載供電，此時逆變器工作于V/f控制模式，為負載提供連續(xù)可靠的電壓。此外本發(fā)明還提出了一種逆變器補償電壓計算方法，可以有效的抑制供電電源的相位波動與電壓波動對敏感負荷供電的影響，本發(fā)明實現(xiàn)了海島弱電網(wǎng)供電條件下的高效率，高供電電能質(zhì)量的供電策略，有效的抑制了供電電源的擾動對敏感負荷帶來的影響，可以廣泛應(yīng)用于對電源可靠性要求高的場合，尤其適合孤島用電設(shè)備的供電。附圖說明圖1為本發(fā)明一實施例互動式UPS結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明一實施例海島供電互動式UPS抗擾動抑制方法控制器框圖；圖3為本發(fā)明一實施例單相鎖相環(huán)計算框圖；具體實施方式圖1為本發(fā)明一實施例互動式UPS結(jié)構(gòu)示意圖，包括濾波器、充電器、電池組、逆變器、變壓器和靜態(tài)旁路開關(guān)；所述靜態(tài)旁路開關(guān)兩端分別接在濾波器輸出端和變壓器輸入端；所述充電器、儲能電池、逆變器和變壓器依次連接，充電器的輸入端接在濾波器輸出端；所述充電器和逆變器都采用由IGBT構(gòu)成的H橋結(jié)構(gòu)?？刂葡到y(tǒng)包括控制器、采樣電路、充電控制模塊和驅(qū)動保護電路。圖2為本發(fā)明一實施例海島供電互動式UPS抗擾動抑制方法控制器框圖，主要由相位突變檢測模塊、參考相位計算模塊、鎖相環(huán)模塊、逆變器補償電壓計算模塊、掉電檢測模塊、電壓合成模塊、選擇開關(guān)、PI控制模塊和電流無差拍控制模塊組成，具體的控制策略包括以下步驟：1)在每個采樣周期的起始點，對負載輸出電壓uLoad、電源輸入電壓usource、電池組輸出電壓ubat、逆變器輸出電壓uinv和逆變器輸出電流iinv進行采樣；2)將步驟1)中采樣得到的負載輸出電壓uLoad和電源輸入電壓usource分別送入PLL中，得到當前負載電壓相位θInit和供電電壓相位θFin；3)根據(jù)輸入電壓usource進行監(jiān)測，判斷電源輸入電壓是否滿足掉電條件；4)若步驟3)判斷的結(jié)果為電源沒有掉電，控制器保持靜態(tài)旁路開關(guān)接通，并通過充電器對電池組進行浮充充電，并控制選擇開關(guān)打在on檔，使得逆變器工作于補償狀態(tài)，進入步驟5)；若步驟3)判斷的結(jié)果為電源掉電，反饋給控制器，控制器封鎖充電器和靜態(tài)旁路開關(guān)，控制選擇開關(guān)打在off檔，并根據(jù)掉電前負載電壓相位θInit和負載參考輸出電壓幅值u*L，合成逆變器的參考輸出電壓u*inv2，再將參考輸出電壓u*inv2與逆變器輸出電壓uinv做差送入PI控制器，得到內(nèi)環(huán)參考電流i*inv，經(jīng)過無差拍控制得到逆變器驅(qū)動信號，將其傳送至驅(qū)動保護電路，用來驅(qū)動逆變器，結(jié)束；5)根據(jù)步驟2)得到的的負載電壓相位θInit和供電電壓θFin判斷供電電源輸出電壓的相位是否發(fā)生跳變，若沒有發(fā)生跳變，則相角權(quán)重系數(shù)k取1，若相位發(fā)生跳變，則相角權(quán)重系數(shù)k在一個電網(wǎng)周期T內(nèi)從1線性減小至0，具體計算公式如下：k=1-1/T|θFin-θInit|≥θmin1|θFin-θInit|<θmin]]>6)根據(jù)步驟5)計算得到的k和步驟2)得到的負載電壓相位θInit和供電電壓θFin計算坐標變換的參考相角θref，具體計算公式如下：θref＝kθInit+(1-k)θFin7)對步驟1)采樣得到的電源輸入電壓usource進行電壓構(gòu)造得到αβ坐標系的電壓uα、uβ，其中uα等于usource，uβ由usource滯后90°得到，再將uα、uβ旋轉(zhuǎn)變換到dq坐標系下，得到旋轉(zhuǎn)坐標系下的電壓ud,uq，其計算公式如下：uduq=sinθref-cosθref-cosθref-sinθrefuαuβ]]>8)根據(jù)步驟7)所得ud和負載參考輸出電壓幅值u*L計算負載參考電壓的q軸分量u′q，具體計算公式如下：uq′=uL*2-ud2]]>9)再將步驟8)所得ud和u′q旋轉(zhuǎn)變換到αβ坐標系下，得到αβ坐標系下的負載參考輸出電壓其計算公式如下：vα_Load*vβ_Load*=sinθref-cosθref-cosθref-sinθrefuduq′]]>10)將步驟9)所得與電源輸入電壓usource相減得到逆變器的參考電壓u*inv1，再將其與逆變器輸出電壓uinv做差送入PI控制器，得到內(nèi)環(huán)參考電流i*inv，經(jīng)過無差拍控制得到逆變器驅(qū)動信號，將其傳送至驅(qū)動保護電路，用來驅(qū)動逆變器。圖3為本發(fā)明一實施例單相鎖相環(huán)計算框圖，圖中ua為輸入電壓，將ua的相位滯后90°以構(gòu)造β相虛擬正交信號uβ，從而構(gòu)造出兩相虛擬正交系統(tǒng)，獲得兩相正交電壓uα、uβ，再對兩相正交電壓uα、uβ做αβ/dq坐標變換，得到q軸分量uq，再將uq的參考值設(shè)置為0，對其進行PI控制，可以得到當前輸入電壓的的相角θ。當前第1頁1 2 3