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单相UPS无内联线并联系统研究

作　者: 丁银江
导　师: 马皓
学　校: 浙江大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: UPS 无内联线并联 PQ下垂控制 连线阻抗 额定功率等级 小信号建模
分类号: TN86
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


随着计算机应用的普及和电子通信技术的飞速发展,UPS(不间断电源)作为重要场合关键设备的供电电源,得到了越来越广泛的应用。同时,用户对UPS电源系统的可靠性和功率等级的要求越来越高。模块化N+X并联冗余技术能够大大提高UPS电源系统的可靠性、灵活性和容量。基于PQ下垂控制的UPS无内联线并联系统相比有信号连线的UPS并联系统具有可靠性高、冗余度高和构建时连线简单方便、可实现“热插拔”等特点,是未来UPS发展的趋势。本文首先简单介绍了UPS无内联线并联技术的研究现状,接着阐述了单台UPS逆变器电压外环电流内环的双闭环控制器控制参数的设计方法。然后分析了输出电压闭环控制与并联系统均流性的矛盾问题。接着介绍了PQ下垂控制法的原理,给出了不同连线阻抗下的均流控制方程,并对PQ下垂控制法应用的局限性进行了说明。为了改善连线阻抗不等时并联系统均流性的问题,本文从连线阻抗电压降补偿的角度入手,给出了改进的PQ下垂法,并对这种新的控制策略进行了仿真和实验验证。接着本文针对UPS模块额定功率等级不同时的无内联线并联技术进行了讨论,给出了相应的下垂系数的设计方法,然后讨论连线阻抗不同时的情况并将新的控制策略应用到UPS模块额定功率等级不同时的无内联线并联系统中,对其进行了仿真和实验验证。最后,本文对改进后的下垂控制法进行了小信号建模分析,并在此基础上选取了合适的下垂参数。实验结果表明：在连线阻抗不相等时,改进的均流控制策略能够有效地提高并联系统的均流性能。同时,利用本文所设计的参数,在UPS模块额定功率等级不同时,并联系统具有较好的均流性。

全文目录


致谢  4-5
摘要  5-6
Abstract  6-11
第一章 绪论  11-22
  1.1 引言  11
  1.2 UPS的组成及其数字控制技术  11-13
    1.2.1 UPS的组成部分  11-12
    1.2.2 UPS数字控制技术  12-13
  1.3 UPS并联技术的研究意义  13-14
  1.4 UPS并联控制技术研究现状  14-20
    1.4.1 集中式控制  14-15
    1.4.2 主从式并联控制  15-16
    1.4.3 分散式并联控制  16-17
    1.4.4 无内联线式并联  17-20
  1.5 本文的主要研究内容  20-22
第二章 单机UPS模块的设计  22-36
  2.1 SPWM单相半桥逆变电路建模  22-26
  2.2 输出LC滤波器的设计  26-28
  2.3 电压外环电流内环闭环控制参数设计  28-35
    2.3.1 电流瞬时值内环的设计  29-32
    2.3.2 电压瞬时值外环的设计  32-35
  2.4 本章小结  35-36
第三章 UPS无内联线并联系统的均流控制  36-68
  3.1 UPS无内联线并联系统模型  36-39
    3.1.1 UPS无内联线并联系统模型  36-37
    3.1.2 闭环反馈与系统均流特性的矛盾  37-39
  3.2 PQ下垂控制原理分析  39-46
    3.2.1 输出阻抗为纯感性时的均流控制方程  41-43
    3.2.2 输出阻抗为纯阻性时的均流控制方程  43-44
    3.2.3 输出阻抗为阻感性时的均流控制方程  44-46
  3.3 PQ下垂控制的改进算法  46-55
    3.3.1 基本PQ下垂法的局限性  46-47
    3.3.2 PQ下垂控制法的改进  47-55
  3.4 额定功率不同的UPS组成的并联系统的参数设计  55-61
    3.4.1 单机模块额定功率不同时的下垂系数设计  55-60
    3.4.2 单机模块额定功率不同时的无功功率均分  60-61
  3.5 UPS无内联线并联系统参数设计  61-67
    3.5.1 无内联线并联系统的小信号建模  62-63
    3.5.2 基于小信号模型的系统参数设计  63-67
  3.6 本章小结  67-68
第四章 UPS无内联线并联系统的实现和实验结果  68-82
  4.1 UPS无内联线并联系统的主电路及控制结构  68-69
  4.2 控制模型的离散化  69-71
    4.2.1 输出功率计算的离散化  69-70
    4.2.2 电压电流双环控制的离散化  70-71
  4.3 UPS数字锁相环的实现  71-74
    4.3.1 UPS数字锁相原理  71-73
    4.3.2 无内联线并联系统中的锁相实现  73-74
  4.4 并机启动过程  74-76
  4.5 实验结果  76-82
    4.5.1 并联系统中UPS模块额定功率相同时的实验结果  76-78
    4.5.2 并联系统中UPS模块额定功率不同时的实验结果  78-82
第五章 结论与展望  82-84
  5.1 本文的结论  82-83
  5.2 研究展望  83-84
参考文献  84-89
攻读硕士学位期间发表和录用的论文  89

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线电设备、电信设备 > 电源
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