[发明专利]UPS的控制系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及不间断电源(Uninterruptable Power Supply，UPS)，特 别是涉及一种UPS的控制系统和方法。

背景技术

目前很多UPS由于本身拓扑结构的限制，带感性负载的能力都不强， 比如不能带功率因数较大的感性负载，例如电机等。如图1所示，一般的 单进单出的双变换UPS包括整流部分和逆变部分，整流部分采用BOOST变 换器，逆变部分采用三电平拓扑。突加感性负载L3时，瞬间将产生很大的 电流直流分量，当逆变电压为正，逆变电感L2上流过的逆变电流为负的时 候，如图1中虚线箭头的方向所示，逆变电流会通过上主管Q3的体二极管 不断地往正母线电容C1充电。因为流过逆变电感L2的电流直流分量较大， 由于二极管D3的反向阻流作用，电流无法流过二极管D3，所以灌入正母 线电容C1的能量比感性负载L3消耗的能量要大，最后正母线电压会越来 越高，在几个工频周期后导致正母线电容C1过压。类似地，当逆变电流反 向时，负母线电容C2也会出现过压的情形。

如上所述，如果UPS的整流部分采用BOOST变换器或者相类似的拓扑 结构，该UPS带功率因数比较大的感性负载(接近理想电感)的时候就会 出现母线过压问题。为解决母线过压问题，已知的一种方案是采用耐压较 高的电容作为正母线电容，但这种依靠硬件改动的方案需要额外增加很多 成本。

发明内容

本发明的主要目的就是针对现有技术的不足，提供一种UPS的控制系 统和方法，以较低的成本解决母线过压的问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种UPS的控制系统，所述UPS包括顺次连接在交流电源和负载之间 的整流部分和逆变部分；

所述控制系统包括PID控制器，其用于对所述UPS进行双闭环控制， 所述双闭环包括作为内环的电流环和作为外环的电压环，在所述电压环 中，对逆变电压给定值与逆变电压的反馈值取差值，经过比例积分调节， 获得逆变电流给定值，在所述电流环中，对所述逆变电流给定值与逆变电 流的反馈值取差值，经电流环比例系数的比例调节，获得关于所述逆变电 压的控制量，其中所述逆变电压为所述逆变部分的输出电压，所述逆变电 流为所述逆变部分的输出电流；

所述控制系统还包括电流环比例系数调整模块，其包括检测单元和系 数给定单元，所述检测单元用于检测所述UPS是否满足母线过压控制条件， 所述系数给定单元用于在所述母线过压控制条件满足时，将所述电流环比 例系数取为预设的两个电流环比例系数中较小的值，在所述母线过压控制 条件不满足时，将所述电流环比例系数取为预设的两个电流环比例系数中 较大的值。

优选地，所述检测单元包括电流计算单元和第一判断单元，所述电流 计算单元用于计算所述负载上的负载电流中的无功电流，所述第一判断单 元用于将所述无功电流与设定的阀值进行比较，当所述无功电流大于所述 阀值时判断所述母线过压控制条件满足，否则判断所述母线过压控制条件 不满足。

优选地，所述无功电流是通过所述电流计算单元计算出一个工频周期 内多个采样点的负载电流的无功分量，取平均值而获得。

优选地，所述检测单元包括第二判断单元，其用于将母线电压与设定 的电压基准值进行比较，并将所述逆变电流与设定的电流基准值进行比 较，当所述母线电压大于所述电压基准值且所述逆变电流大于所述电流基 准值时，判断所述母线过压控制条件满足，否则判断所述母线过压控制条 件不满足。

优选地，所述关于逆变电压的控制量为发生SPWM的控制量，所述逆变 电压通过所述SPWM生成。

一种UPS的控制方法，所述控制方法包括对所述UPS进行双闭环控制， 所述双闭环包括作为内环的电流环和作为外环的电压环，在所述电压环 中，对逆变电压给定值与逆变电压的反馈值取差值，经过比例积分调节， 获得逆变电流给定值，在所述电流环中，对所述逆变电流给定值与逆变电 流的反馈值取差值，经电流环比例系数的比例调节，获得关于逆变电压的 控制量；其中，所述电流环比例系数通过以下步骤调整：

A.检测所述UPS是否满足母线过压控制条件；

B.在所述母线过压控制条件满足时，将所述电流环比例系数取为 预设的两个电流环比例系数中较小的值；

C.在所述母线过压控制条件不满足时，将所述电流环比例系数取为 预设的两个电流环比例系数中较大的值。