图4 N个模块并联的自动均流法的原理框图
模块k（k=1，2，……N）的均流控制器SCK，其输入为均流母线电压UB和模块k的输出负载电流Ik的直流检测信号UIk，SCk的输出电压信号Uck与基准电压给定值Ug相加，产生出基准电压Urk，用基准电压UrK对UPS模块中的逆变器进行PWM控制，就可以使模块的输出电压发生变化，以达到均流的目的。为了检测各个模块的输出电流，在均流控制器的输入端接了一个采样电阻R。如果把均流母线看成是一个节点，根据电工学中基尔霍夫定律可知：流入均流母线的总电流代数和应为零。于是当各模块的采样电阻值相同时可得
IB1=
；IB2=
；……IBN=
由于 IB1＋IB2＋……＋IBN=0
所以 UB=
（2）
式（2）说明，均流母线上的电压UB，是各个并联模块负载电流的直流检测信号，亦即是各模块负载电流相对应的整流放大器的输出电压UI1，UI2，……，UIN的平均值，它反映的是各模块输出电流的平均值。
UIk与UB之差代表均流误差，通过均流控制器输出一个调整控制电压Uck，一般情况下，UB可能大于UIk也可能小于UIk。当UB=UIk时，UB－UIk=0，表明这时已实现了均流，则Uck=0。当UB≠UIk时，Uck≠0，表明电流分配不均匀。这时，基准电压Urk按下式修正：Urk=Ug±Uck，相当于通过均流误差放大器Ak改变Urk，以达到均流目的。
使用这一方法实现均流，可以使N个并联模块的电流不均衡度（即均流误差）在5％以内。定义模块k的不均衡度为
S=
×100％
式中：IL为并联输出的负载电流；
Ik为模块k承担的电流；
Ikmax为模块k的最大电流。
应用均流母线检测模块的输出电流，还要在窄频带的均流环中用运算放大器产生均流误差信号，以调节基准电压，将使并联系统的瞬态过程复杂化。为避免使UPS的瞬态特性变坏，甚至不稳定，应正确设计均流环的增益。
自动均流法的优点是电路简单、容易实现、均流精度高，缺点是如果有一个模块与均流母线短路，或接在母线上的任一个模块不能工作，则母线电压下降，将促使各模块电压下调，甚至到达其下限，结果造成故障；而当某一模块的电流上升到其极限值时，该模块的电流检测信号UIk大幅度增大，也会使它的输出电压自动调节到下限。下面介绍解决上述两个缺点的措施。
2.1.1 监控均流母线对地短路故障的措施
均流母线工作正常时电压UB为一定值，且等于各模块电流Ik检测信号电压UIk的平均值；而均流母线短路时其电压UB=0，利用这个特点，在均流电路中接一个均流母线电压检测电路，就可以及时发现母线短路故障。检测电路如图5所示，它由光耦、继电器和声光报警器组成。
图5 均流母线对地短路报警信号
2.1.2 任一模块不工作时的监控措施
模块失效时，其输出电流也为零，相应的模块电流Ik检测信号电压UIk=0，即图6中a点电压等于零。因此，在整流放大器的输出端接一个电压检测电路，就可以实现对模块失效的监控。监控电路如图6所示，它由光耦、继电器和声光报警器组成。模块正常工作时，UIk>0，光耦导通，继电器K工作，K的常开接点闭合，均流采样电阻R接入母线，K的常闭接点断开，报警器不工作；当模块失效时，UIk=0，光耦截止，K失电，K的常开接点断开，模块与母线隔离，保证了其他模块不下调，K的常闭接点闭合，报警器工作，告知用户该模块失效。
图6 模块失效监控电路
2.2 民主均流法
民主均流（democratic）法或称自治（autonomous）法是另一种自动均流法，它是按最大电流（highest current）自动均流的，这种均流法也有人将其称作自动民主均流法。其电路是在图4所示的自动均流法电路中，将采样电阻换成二极管而成的。二极管的正端接在a点上，负端接在b点上，由于N个二极管的负极都接在了均流母线上，处于相同的电位，则N个并联模块中只有输出电流最大的那个模块的负载电流检测信号电压UIk最高。因此，也只有输出电流最大的那个模块，才能使与它连接的二极管导通，导通后使均流母线上的电压UB=UIk，其他的二极管因受反偏置而截止。与截止二极管对应的模块，就以均流母线上的电压为基准来调整各自的输出电流，从而实现均流。
从以上分析可知，民主均流法实质上是在N个并联的模块中，输出电流最大的模块将自动成为主模块，其余的模块则成为从模块，各个从模块的电压误差依次被整定，以调节负载电流分配的不均衡。由于N个并联的模块中，事先没有人为设定哪个模块为主模块，而是按输出电流的大小随机排序，输出电流大的模块自动成为主模块，所以人们称此种均流法为自动民主均流法，或民主自动主从设定均流法。民主均流法（即按最大电流自动均流）的原理框图如图7所示。图中模块k的电流检测信号UIk经过一个二极管接到均流母线上，均流母线上的电压UB=max│UIk，k=1，2，……，N│反映N个并联模块中最大的一个模块电流。均流控制器SCk的输入是最大的模块电流与各从模块电流的差值。以N=2为例，假定模块1的输出电流大于模块2的输出电流，则UI1>UI2，UI1使二极管VD1导通，UB=UI1。由于UI2<UB=UI1，所以二极管VD2截止。SC1的输出电压Uc1=0，SC2的输出电压Uc2=＋Uc2，＋Uc2使模块2的基准电压增大，并使模块2的输出电流增加，达到均流目的，此时，UI1=UI2=UB，I1=I2=IL/2。
（a） 电路框图
（b） 电压跟随器电路图
图7 民主均流法的原理电路框图
在正常情况下，各模块的输出电流是相等的，如果由于某个原因使模块k的输出电流突然增大，则模块k自动成为主模块，其他的N－1个模块自动成为从模块。这时UB=UIk>UIm，各个从模块UIm（m=1，2，……，k－1，k＋1，……，N）与UB（即UImax）比较后，通过SCm调整基准电压Urk，自动实现均流。
以上是假定二极管是理想器件，即它的正向压降等于零。实际上二极管是有正向压降的，这个正向压降对从模块的均流精度虽无影响，但对主模块的均流精度影响较大。为了克服二极管正向压降对主模块均流精度的影响，可以用图7（b）所示的电压跟随器（或称单向缓冲器buffer）来代替二极管。
3 均流的实现
以民主均流为例，来说明UPS模块的均流并联运行。
3.1 模块的电路结构
单个模块的电路结构如图8所示。主电路是由全桥逆变器和交流滤波器LF及CF组成，控制电路可以采用以基准电压Urk为基准进行稳压控制的任何形式的PWM控制电路。
图8 单个模块的电路组成
由图8可以得到单个模块的数学模型如图9所示。图9中电压UAB就是图8中逆变器两个桥臂中点A和B两点之间的电压，iH为环流。
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