双变流器补偿式UPS控制的关键技术
1 引 言
今世财打造的发展对电能品质的申请愈来愈高，如何为电力用户供给安全可靠的“绿色”电源是目前电源研究范畴的抢手。随着财打造的发展，电力用户对电能品质提出了更高的申请，UPS作为一种不连续供电配备，是改进电能品质的重要法度模范模范之一，也是枢纽配备得以正常运行的重要包管。为适应发展的申请，频年来其也在不断地发展美满和改进。先后涌现了后备式、在线式、三端口在线互动式及双变流器串并联补偿式等几种布局类型的UPS。此中由Kamran和Silva提出的双变流器串并联补偿式UPS，既或者补偿非线性负载中的无功电流及谐波电流，同时还或者补偿电源电压的谐波及基波坏处，较古板双变更在线式UPS而言，输入功率因数高，输出才智强，存在阐发的电能品质调节才智，是一种值得广告运用的新型UPS。目前国内UPS厂家只有美国APC公司拥有此项专利技能，在市场上已经推出Silcon DP300E系列大功率UPS；国内则方才处在研究的初始阶段，还有良多研究任务紧要发展。
本文介绍了双变流器串并联补偿式UPS的任务道理，在此基础上讨论了此类UPS基于同步扭转坐标系下PI加反复牵制的琐细牵制设计，完成了双变流器串并联补偿式UPS的全数牵制听命。
2 琐细任务道理
图1示出双变流器串并联补偿式UPS的任务道理图。图中变流器Ⅰ和Ⅱ都是双向AC←→DCSPWM变流器，其直流侧接蓄电池Eb(其内阻等效为理想的恒定电阻Rb)和电容C。变流器I经电感L1和变压器T输出电压Δv串接在电源电压vs和负载电压vL之间，称之为勾结补偿变流器。其输出的补偿电压由两部分组成：
Δv=Δvl+Δvh
Δvh为谐波补偿电压，它和交流电源中的谐波电压vsh大小相称，但方向相同；Δvl为基波电压补偿量，补偿电源电压基波Δvsl和负载电压分外值vR的坏处。以是变流器I供给的补偿电压Δv既对消vs中的谐波vsh，又补偿基波电压vsl,使负载电压vL成为和电源基波电压vsl同相的正弦波分外电压vR。
变流器Ⅱ经L2、C2滤波后并接在负载两端，称之为并联补偿变流器。若负载为非线性负载，则负载电流iL由基波有功电流iLP、基波无功电流iLQ协调波电流iLh3部分组成。对变流器Ⅱ发展实时牵制，可使它输出至负载的电压为正弦波分外电压vR，并向负载输出电流i3=iLQ+iLh+(iLP-is)。此中iLQ、iLh补偿负载无功协调波电流，使电源仅向负载输出基波有功电流is，而负载的有功电流iLP则由交流电源(is)和变流器Ⅱ(i2d)共同供给。
图1 双变流器串并联补偿式UPS道理图
由上述阐发可知，在非线性负载、电源电压高于或低于分外值vR且含有谐波电压时，这种UPS通过串、并联补偿变流器的共同作用，可使负载电压vL补偿到和电源电压同相的分外正弦电压vR，防止了网侧谐波电压对负载的影响；同时电源仅输入基波有功电流is，功率因数近乎为1，克制了古板双变更在线式UPS因输入整流部分所带来的输入功率因数较低的害处。一般电源基波电压偏离分外值小于±15%，因而变流器Ⅰ仅补偿Δv ≤±15%的分外电压，其容量仅为琐细容量的20%左右。正常时,市电和双变流器共同对负载供电，两变流器的最大功率强度只有负载功率的20%，相对不绝在100%负载功率下任务的古板双变更在线式UPS而言，不光整机功能高，功率器件花销小，寿命长，可靠性高，而且有紧缺的功率裕量去应付不凡的负载(进击负载、瞬间过载等)，因而输出才智失掉很大的增强，类似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连续的对负载供电；当电网正常后，重新恢复市电和双变流器共同对负载供电，在准确的牵制战略作用下，或者完成输出电压无间隙、无渐变。
3 琐细的牵制
对于图1所示的双变流器串并联补偿式UPS应使得市电输入电流is是和电源基波电压vsl同相的正弦有功电流，电源供电的功率因数为1；同时负载电压vL为基波正弦电压，且vL=vR(分外值)并和vsl同相。为完成此牵制目标，采用图2所示的基于同步扭转坐标系下的牵制琐细。
3.1、电网输入电流的牵制
牵制勾结变流器VSC作为基波正弦电流源运行，使其桥端输出电流il为纯真弦波，则勾结变流器就或者完成通过勾结变压器向电网勾结注入基波正弦电流is且is和isl同相，使交流电源电流中无谐波电流，无无功电流，供电功率因数为1，其牵制框图如图2所示。
图2 基于同步扭转坐标系下的双变流器串并联补偿式UPS牵制琐细
因为勾结变流器受控为基波正弦电流源，因而，或者采用基于同步扭转坐标系下的高频PWM整流器直接电流牵制设计。图3为双变流器串并联补偿式UPS牵制琐细电路布局，由图3可得勾结变流器输入电流惬心下式 (忽略电感电阻)：
L1(dild／dt)=ωL1i1q+Vcd-V1d (1)
L1(dilq／dt)=-ωL1i1d+Vcq-V1q (2)
图3 双变流器串并联补偿式UPS牵制琐细电路布局
式中，i1d，i1q为变流器桥端输出电流i1(a，b，c)在同步扭转坐标系下的d、q轴份量，同理Vcd，Vcq为变流器电网输入电压Vc(a，b，c)的d、q份量，V1d，V1q则为牵制量(即变流器桥端输出电压)。可见勾结变流器桥端输出d、q轴电流除受牵制量V1d，V1q的影响外，还受解耦电压ωL1i1q，ωL1i1d和勾结变流器输入电网电压Vcd，Vcq的扰动影响。因而，在牵制琐细中引入解耦电压反馈和输入电网电压前馈，以打消它们对琐细的扰动影响。
