一种UPS的数字化锁相及旁路检测和切换控制技术.PDF

第23卷第1期 电工电能新技术 Vol23．No．1 1些堑!旦 垒!坚!!型!!!!!!!!墼篁塑!!!!型!型!!!!堡!塑!!!墅!竺：!!竺 一种UPS的数字化锁相及旁路检测和切换控制技术 段善旭，熊 健，康 勇，陈 坚 (华中科技大学电气与电子工程学院，湖北武汉430074) 数字化系统设计方案，并对其中的一些关键问题进行了分析。其中着重详细分析了数字化控制 UPS锁相环的原理与性能，提出了一种用于电网电压快速检测和旁路切换控制的方案，以保证UPS 能不间断对负载供电。实验结果表明，该方案设计简便、实用性强，UPS可以很好地达到性能指标 的要求。 关键词：不问断电源；锁相环；电压快速检测；旁路切换控制 中蔺分类号：TM919 文献标识码：A 文章编号：1003—3076(2004)01．0C074)4 UPS的锁相及旁路检测和切换控制技术，并通过系 1引言 统的理论计算和试验研究对其进行了详细分析和设 目前，儿乎所有部门或技术装备都配备了计算 计，保证了UPS切换的快速性、准确性以及系统良 机或计算机控制系统，如现代化的指挥控制中心，用 好的动态和静态性能。 以指挥、监测、控制和信息随机处理、存取等，使整个 2工作原理 系统在高效率、高质量状况下安全正常地运行，在这 种场合对供电质量和可靠性就有严格的要求，几十 图1为后备式UPS的系统框图，系统包括整流 毫秒的供电中断都是不允许的。因而，近年来，不问 器、蓄电池及其充电器、逆变器和静态开关s1和 Power s2、输入和输出变压器等。在交流电网输入正常时， 断电源装置(简称UPS．UnimerruptibleSystems) 在要求高可靠供电的场合得到了越来越广泛的应 用。传统的UPS大多采用模拟电路控制，电路结构 复杂，设计难度较大，而且电气性能不够理想，另外， 公 由于元件老化、参数漂移等问题，经常使UPS不能 变流负载 正常工作。 随着微处理器性能的不断提高，尤其是数字信 号处理器(DSP)的出现，全数字化控制UPS“。‘走上 图l UPS的基本系统组成框图 Baaie ofoⅡ-lineUPS 了历史舞台，它能有效地解决模拟电路带来的问题， Fig．1 diagrmn 电路设计大大简化，电路稳定性好，抗干扰能力强， 负载由交流电网经静态旁路开关s2供电，同时市电 而且由于DSP的计算速度快，采用实时波形控制技 又经充电器对蓄电池充电，逆变器处于热备份状态， 术，使UPS逆变器输出的正弦波形失真度很小。为 逆变器的频率、相位始终跟踪电网的频率和相位，静 了有效地保证UPS在交流电网发生故障时不间断 态输出开关sl被封锁。一旦交流电网发生故障(包 地对负载供电，逆变器频率和相位跟踪旁路是非常 括幅值与相位)，系统立即封锁静态旁路开关s2，等 重要的“J，同时须对交流电网的幅值进行快速的检 流过静态旁路开关的电流过零时，打通静态输出开 测、判断“。本文提出了一种用于全数字化控制 关s1，由逆变器给负载供电。由于静态开关采用的 收稿日期：2003．08一13 基金项目：国家自然科学基金资助项日 作者简介：段善旭(1970一)，男，湖北籍，副教授，博士，主攻电力电子装置和系统的全数字化控制技术； 陈坚(1935．)，男，湖北籍，教