UPS电源逆变模块并联均流的基本工作原理,当双机并联时,两个开关处于闭合状态,R;和Ri,R2和R2为电流互感器(电流源)的负载分压电阻,其阻值全部相等,根据电路分析可以得到:
当由于某种原因使得两个逆变器电流分配不均匀且I1大于I2时,将有Ix=1-1.从逆变器1流向逆变器2,这时逆变器1通过调整电路将减少电流Iex,逆变器2通过整电路将增加Izx电流,从而使得I,逐渐等于lz,两个逆变器电流分配即趋于动态平衡。
2.均流的实现方法
1、自动均流法
自动均流法(Autonstic Approach)又称为外加均流器法(Extemal ControlerApproach)。在每个模块的控制电路中都需要加一个特殊的均流控制器(SC),用以检测并联各模块输出电流的不均衡情况,输出调整控制信号Ua,以控制各个模块实现输出均适。这种均流法需要加一根均流母线的带宽较窄的通信线以连接各个模块,均流母线上的电压为UE。
均流控制环,没有画出电压控制环,它由模块的控制电路来实现。模块k(k=1,2,…,n)的均流控制器SC.的输入为均流母线电压Ug和模块k的输出负载电流Ia的直流检测信号Uu,SC.的输出电压信号Ucu与基准电压给定值U、相加,产生出基准电压UA,用基准电压UA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0。于是当各模块的采样电阻值相同时可得:
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,在系统中正确设计均流环的增益非常重要。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Uu大幅度增大,也会使它的输出电压自动调节到下限。解决上述两个缺点的措施有以下几种方法。
(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U;为一定值,并且等于各模块电流Iu检测信号电压Uu的平均值;而均流母线短路时,其电压U;=0,利用逃个特点,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、。
(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Iu检测信号电压Uu=0,即图6.3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。
2、民主均流法
民主均流(democratic)法也称为自治(autonornous)法,是另一种自动均流法。它是按最大电流(highest current)自动均流的,也有人将这种均流法称为自动民主均流法,其电路是在自动均流法电路中,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Ua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Ug=Uu,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,事先没有人为地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。