一种ups并机系统及并机方法
【专利摘要】本发明涉及不间断电源领域，尤其涉及一种UPS并机系统及并机方法，该系统包括：并机信号线、控制系统及至少两台UPS，所述控制系统包括高速DSP芯片和光电耦合器，所述UPS产生方波信号，所述方波信号通过所述光电耦合器输出到所述并机信号线上，实现UPS的同步控制，本发明中，UPS供电系统的并机运行提高了UPS供电系统的可靠性和可维护性，控制系统可以使系统稳定工作于理想状态，保证了各UPS相位和频率的同步性，且该UPS并机系统安装简易、维护方便、供电灵活。
【专利说明】一种UPS并机系统及并机方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及不间断电源领域，尤其涉及一种UPS并机系统及并机方法。
【背景技术】
[0002]近年来，随着用电设备对供电电源的性能和可靠性要求越来越高，UPS得到了广泛的应用，UPS并联化可实现大容量供电和冗余供电，是提高UPS容量和可靠性的一条重要途径，因而被公认为当今逆变技术发展的重要方向之一。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提出一种UPS并机系统及并机方法，能够提高UPS供电系统的可靠性和可维护性。
[0004]为达此目的，本发明采用以下技术方案:
[0005]一种UPS并机系统，包括:并机信号线、控制系统及至少两台UPS，所述控制系统包括高速DSP芯片和光电耦合器，所述UPS产生方波信号，所述方波信号通过所述光电耦合器输出到所述并机信号线上，实现UPS的同步控制。
[0006]其中，所述UPS的同步控制具体为:每台UPS产生自身方波信号syn」，其中，j=l, 2，……n，n为UPS并机系统中UPS的总数目，分别通过光电耦合器连接到并机信号线上，实现“线与”功能，预设一方波基准信号syn%各个UPS根据syn*的相位和频率，每个周期微调自身方波信号Synj的相位和频率,使Synj总是与syn*保持同步,从而实现UPS的同步控制。
[0007]其中，UPS参数性能相同，任何一台UPS均能由控制系统设置为主逻辑设备。
[0008]其中，控制系统的控制环路由电压环与均流环组成，用于控制UPS并机系统平均分配负荷。
[0009]其中，均流环包括:电流采样电路、减法电路及隔离放大器，所述电流采样电路采集到UPS的电流后，经标准电阻变换为采样电压输入到减法电路的一个输入端，均流母线上的电压输入到减法电路的另一个输入端，所述减法电路的输出端经隔离放大器得到所述UPS的环流信号，此环流信号叠加到基准信号上，与基准信号一起送往电压瞬时值调节器调节本机输出电压。
[0010]其中，还包括旁路系统，当所有UPS均不在逆变状态时，所述旁路系统输出，所述旁路系统与UPS并机系统并联，当旁路输出时，用电设备直接从市电取电。
[0011]—种UPS并机方法,包括:
[0012]正常运行时，运行中的所述至少两台UPS平均分担负荷，输出无环流；
[0013]当运行中的UPS有一台UPS出现故障时，该出现故障的UPS自动脱离UPS并机系统并关机，其余运行中的UPS再次平均分担负荷，确保所有负荷供电的不间断；
[0014]当所有UPS均出现故障时，UPS并机系统由旁路系统给所有负荷供电。
[0015]其中，还包括:当运行中的UPS需要执行定期维护/故障检修操作时，由控制系统操作该UPS脱离UPS并机系统并关机。
[0016]其中，UPS并机系统中的每台UPS在控制系统中选择单独运行或并机运行。
[0017]其中，出现故障的UPS维修正常后，可随时并入UPS并机系统并机运行。
[0018]本发明的有益效果为:一种UPS并机系统，包括:并机信号线、控制系统及至少两台UPS,所述控制系统包括高速DSP芯片和光电耦合器，所述UPS产生方波信号，所述方波信号通过所述光电耦合器输出到所述并机信号线上，实现UPS的同步控制，本发明中，UPS供电系统的并机运行提高了 UPS供电系统的可靠性和可维护性，采用高速DSP芯片的控制系统可以使系统速度快、精度高，稳定地工作于理想状态，保证了各UPS相位和频率的同步性，且该UPS并机系统安装简易、维护方便、供电灵活。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1是本发明【具体实施方式】提供的UPS并机系统结构示意图；
[0020]图2是本发明【具体实施方式】提供的控制系统的控制环路结构示意图；
[0021]图3是本发明【具体实施方式】提供的同步控制结构示意图；
[0022]图4是本发明【具体实施方式】提供的均流环结构示意图；
[0023]图5是本发明【具体实施方式】提供的旁路系统结构示意图；
[0024]图6是本发明 【具体实施方式】提供的UPS并机方法流程图。
【具体实施方式】
[0025]下面结合图1-图6并通过【具体实施方式】来进一步说明本发明的技术方案。
[0026]如图1所示，是本发明【具体实施方式】提供的UPS并机系统结构示意图。
[0027]一种UPS并机系统，包括:并机信号线、控制系统及至少两台UPS，所述控制系统包括高速DSP芯片和光电耦合器，所述UPS产生方波信号，所述方波信号通过所述光电耦合器输出到所述并机信号线上，实现UPS的同步控制。
[0028]在本实施例中，UPS供电系统的并机运行提高了 UPS供电系统的可靠性和可维护性，采用高速DSP芯片的控制系统可以使系统速度快、精度高，稳定地工作于理想状态，保证了各UPS相位和频率的同步性，且该UPS并机系统安装简易、维护方便、供电灵活。
[0029]在本实施例中，光电耦合器(opticalcoupler，0C)亦称光电隔离器，简称光耦，它是以光为媒介来传输电信号的器件，通常把发光器(红外线发光二极管LED)与受光器(光敏半导体管)封装在同一管壳内，当输入端加电信号时发光器发出光线，受光器接受光线之后就产生光电流，从输出端流出，从而实现了 “电一光一电”转换。以光为媒介把输入端信号率禹合到输出端的光电I禹合器，由于它具有体积小、寿命长、无触点，抗干扰能力强，输出和输入之间绝缘，单向传输信号等优点。
[0030]如图3所示，本实施例中的同步控制以高速DSP芯片为核心，以由两台UPS组成的并机系统为例，两台UPS分别包括1#逆变器MCU和2#逆变器MCU，其中，1#逆变器MCU由软件产生方波信号Syn1，通过光电耦合器I连接到并机信号线COMl上，2#逆变器MCU由软件产生方波信号Syn2，通过光电耦合器2连接到并机信号线COMl上，实现“线与”功能，图中syn*为方波基准信号，各个UPS根据syn*的相位和频率，每个周期微调自身方波信号Synj(j=l, 2,......η)的相位和频率,使syn」总是与syn*保持同步，从而实现1^3的同步控制。[0031 ] 在本实施例中，UPS为数字化在线式UPS，在线式UPS在市电正常时，由市电进行整流提供直流电压给逆变器工作，由逆变器向负载提供交流电，在市电异常时，逆变器由电池提供能量，逆变器始终处于工作状态，保证无间断输出，其特点是，具有极宽的输入电压范围，无切换时间且输出电压稳定精度高，特别适合对电源要求较高的场合，但是成本较高，现有技术中，功率大于3KVA的UPS几乎都是在线式UPS。
[0032]在本实施例中，UPS参数性能相同，任何一台UPS均能由控制系统设置为主逻辑设备，本实施例中的UPS并机系统是一种分布式无主从的UPS并机系统,它不依赖于系统中的任何一台UPS，所有UPS都相同，可以真正实现冗余系统，分布式控制具有高度的模块化和扩展性。
[0033]如图2所示，在本实施例中，控制系统的控制环路由电压环与均流环组成，用于控制UPS并机系统平均分配负荷，通过整定各个环节的带宽，可以使系统稳定工作于理想状态，具体的，在本实施例中，控制环路由电压基准、均流母线、电压调节器、电压采样、电流采样及逆变器SPWM (Sinusoidal Pulse Width Modulation，正弦脉宽调制)输出组成。
[0034]如图4所示，在本实施例中，均流环包括:电流采样电路、减法电路及隔离放大器，图中，L为UPS本机的采样电流，电阻R为基准电阻，通过R可获得采样电压ViW COM3为系统均流母线，本机采样电压减去系统平均电压Vi。即得本机的环流信号(环流电压)，此环流信号叠加到基准信号上，与基准信号一起送往电压瞬时值调节器调节本机输出电压。
[0035]如图5所示,在本实施例中,还包括旁路系统,当所有UPS均不在逆变状态时,所述旁路系统输出，所述旁路系统与UPS并机系统并联，当旁路输出时，用电设备直接从市电取电，图中COM4为用于统一控制旁路系统的总线，只要有一台UPS处于逆变状态(也即工作状态)，系统中所有的UPS均无旁路输出，系统中所有UPS均不在逆变状态时(也即故障状态)，系统允许芳路输出。
[0036]如图6所不,一种UPS并机方法,包括:
[0037]正常运行时，运行中的所述至少两台UPS平均分担负荷，输出无环流；
[0038]当运行中的UPS有一台UPS出现故障时，该出现故障的UPS自动脱离UPS并机系统并关机，其余运行中的UPS再次平均分担负荷，确保所有负荷供电的不间断；
[0039]当所有UPS均出现故障时，UPS并机系统由旁路系统给所有负荷供电。
[0040]在本实施例中，还包括:当运行中的UPS需要执行定期维护/故障检修操作时，由控制系统操作该UPS脱离UPS并机系统并关机，提高了 UPS并机系统的可维护性。
[0041]在本实施例中，UPS并机系统中的每台UPS在控制系统中选择单独运行或并机运行，提高了 UPS并机系统的灵活性。
[0042]在本实施例中，出现故障的UPS维修正常后，可随时并入UPS并机系统并机运行。
[0043]以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
【权利要求】
1.一种UPS并机系统，其特征在于，包括:并机信号线、控制系统及至少两台UPS，所述控制系统包括高速DSP芯片和光电耦合器，所述UPS产生方波信号，所述方波信号通过所述光电耦合器输出到所述并机信号线上，实现UPS的同步控制。
2.根据权利要求1所述的一种UPS并机系统，其特征在于，所述UPS的同步控制具体为:每台UPS产生自身方波信号syn」，其中，j=l，2，……η，η为UPS并机系统中UPS的总数目，分别通过光电耦合器连接到并机信号线上，实现“线与”功能，预设一方波基准信号syn*,各个UPS根据syn*的相位和频率，每个周期微调自身方波信号syr^_的相位和频率，使Synj总是与synM呆持同步，从而实现UPS的同步控制。
3.根据权利要求1所述的一种UPS并机系统，其特征在于，所述UPS参数性能相同，任何一台UPS均能由控制系统设置为主逻辑设备。
4.根据权利要求1所述的一种UPS并机系统，其特征在于，所述控制系统的控制环路由电压环与均流环组成，用于控制UPS并机系统平均分配负荷。
5.根据权利要求4所述的一种UPS并机系统，其特征在于，所述均流环包括:电流采样电路、减法电路及隔离放大器，所述电流采样电路采集到UPS的电流后，经标准电阻变换为采样电压输入到减法电路的一个输入端，均流母线上的电压输入到减法电路的另一个输入端，所述减法电路的输出端经隔离放大器得到所述UPS的环流信号，此环流信号叠加到基准信号上，与基准信号一起送往电压瞬时值调节器调节本机输出电压。
6.根据权利要求1所述的一种UPS并机系统，其特征在于，还包括旁路系统，当所有UPS均不在逆变状态时，所述旁路系统输出，所述旁路系统与UPS并机系统并联，当旁路输出时，用电设备直接从市电取电。
7.—种UPS并机方法,其特征在于,适用于权利要求1-6任一项所述的UPS并机系统，包括: 正常运行时，运行中的所述至少两台`UPS平均分担负荷，输出无环流； 当运行中的UPS有一台UPS出现故障时，该出现故障的UPS自动脱离UPS并机系统并关机，其余运行中的UPS再次平均分担负荷，确保所有负荷供电的不间断； 当所有UPS均出现故障时，UPS并机系统由旁路系统给所有负荷供电。
8.根据权利要求7所述的一种UPS并机方法，其特征在于，还包括:当运行中的UPS需要执行定期维护/故障检修操作时，由控制系统操作该UPS脱离UPS并机系统并关机。
9.根据权利要求7所述的一种UPS并机方法，其特征在于，所述UPS并机系统中的每台UPS在控制系统中选择单独运行或并机运行。
10.根据权利要求7所述的一种UPS并机方法，其特征在于，所述出现故障的UPS维修正常后，可随时并入UPS并机系统并机运行。
【文档编号】H02J9/00GK103580266SQ201310539697
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年11月4日 优先权日:2013年11月4日
【发明者】裴少华, 黄晖, 李志超, 易园园 申请人:广东易事特电源股份有限公司