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双变流器串-并联补偿式UPS控制策略研究

双变流器串-并联补偿式UPS控制策略研究

点击数:7515 次   录入时间:03-04 11:33:32   整理:http://www.55dianzi.com   电工技术
100%负载功率下工作的传统双变换在线式UPS而言,不仅整机效率高,功率器件损耗小,寿命长,可靠性高,而且有足够的功率裕量去应付特殊的负载(冲击负载、瞬间过载等),因此输出能力得到很大的增强,相同容量的造价也降低了。一旦市电停电,变流器Ⅱ从蓄电池获取电能继续不间断的对负载供电;当电网正常后,重新恢复市电与双变流器共同对负载供电,在正确的控制策略作用下,可以实现输出电压无间隙、无突变。
3  双变流器串-并联补偿式UPS控制策略
3.1  串联变流器受控为基波正弦电流源
    在图1所示UPS中,采用双变流器串-并联补偿后应实现:市电输入电流is是与vs1同相的正弦有功电流,电源供电的功率因数为1;同时使得负载电压vL为基波正弦电压,且vL=vR(额定值)并与vs1同相。
    串联变流器Ⅰ作为基波正弦电流源运行,向交流电网注入电压△v=△v1+△vk,△vk与电源谐波电压vsk大小相等、方向相反,△v1=△vs1-vR。同时串联变流器向电网串联注入基波正弦电流isis与vs1同相,使交流电源电流中无谐波电流,无功电流,供电功率因数为1,其控制框图如图2所示。


的电流控制指令,经
dq/ABC变换后获得三相指令电流再经滞环电流比较后获得串联变流器的PWM开关控制信号,使电源电流is跟踪IS*,则可实现作为正弦电流源的串联变流器对电源电流的控制功能和对电源谐波电压的补偿(隔离)功能。由于系统在运行期间始终并接蓄电池工作,维持了直流端电压的基本恒定,且忽略电池充电功率和系统中电感、电容、开关器件的功率损耗,因此在此控制框图中没有添加直流端电压控制环节。

3.2  并联变流器受控为基波正弦电压源
  
并联变流器Ⅱ作为基波正弦电压源运行,输出与vs1同相的额定值正弦波电压vR,同时经L2C2后输出补偿电流为

    则由图
1可得到三相静止ABC系统电流平衡方程为


节器输出、补偿电流前馈及电容电流交叉解耦电流之和,经电流滞环控制作用,使并联变流器输出电流
i2包含负载所需要的无功电流i2q和谐波电流i2h及恰如其分的有功电流i2d

     根据以上控制策略,由于串联变流器受控为基波正弦电流源,电源电流is为与电源基波电压同相的正弦有功电流,从而使得非线性负载中的无功和谐波电流经并联变流器得到补偿。同时并联变流器受控为基波正弦电压源,使负载输入电压vL为与电源基波电压vs1同相的正弦波额定电压vR,从而使得电源电压中的谐波与基波偏差经串联变流器得到补偿(或隔离)。
系统特性仿真结果
    基于上述控制策略,在MATLAB SIMULINK环境下建立了系统的连续域仿真模型, 并对其工作特性进行了仿真。图
1中交流电源电压vs的基波vs1在其额定值vR

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