电源变换器并机系统三相输出电压平衡控制方法及装置转让专利
申请号 : CN202010455996.0
文献号 : CN111614280B
文献日 : 2021-08-10
发明人 : 周超伟 , 苏景山 , 周圣焱
申请人 : 科华恒盛股份有限公司 , 漳州科华技术有限责任公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种电源变换器并机系统三相输出电压平衡控制方法,所述电源变换器并机系统包括电源变换器主机和与所述电源变换器主机并联连接的至少一个电源变换器从机,所述电源变换器主机的输出端与所述至少一个电源变换器从机的输出端连接构成所述电源变换器并机系统的输出端,其特征在于,包括:根据所述电源变换器并机系统的三相输出电压,获取所述电源变换器主机的负序比例调节系数和负序积分调节系数,以及所述电源变换器从机的负序比例调节系数和负序积分调节系数;
根据所述电源变换器主机的负序比例调节系数和负序积分调节系数,获得所述电源变换器主机的第一电压调节量;
根据所述电源变换器主机的负序积分调节系数更新所述电源变换器从机的负序积分调节系数,根据更新后的电源变换器从机的负序积分调节系数和所述电源变换器从机的负序比例调节系数,获得所述电源变换器从机的第二电压调节量;
根据所述第一电压调节量和所述第二电压调节量对所述电源变换器并机系统进行调节,使所述第一电压调节量与所述第二电压调节量一致,根据调节后的电源变换器并机系统的三相输出电压确定所述电源变换器并机系统三相输出电压平衡。
2.如权利要求1所述的电源变换器并机系统三相输出电压平衡控制方法,其特征在于,所述根据所述电源变换器并机系统的三相输出电压,获取所述电源变换器主机的负序比例调节系数和负序积分调节系数,以及所述电源变换器从机的负序比例调节系数和负序积分调节系数,包括:
根据所述电源变换器并机系统的三相输出电压,通过所述电源变换器主机的比例积分调节器对所述三相输出电压在负序旋转坐标系下进行比例积分调节,获取所述电源变换器主机的负序比例调节系数和负序积分调节系数;
根据所述电源变换器并机系统的三相输出电压,通过所述电源变换器从机的比例积分调节器对所述三相输出电压在负序旋转坐标系下进行比例积分调节,获取所述电源变换器从机的负序比例调节系数和负序积分调节系数。
3.如权利要求2所述的电源变换器并机系统三相输出电压平衡控制方法,其特征在于,所述根据所述电源变换器并机系统的三相输出电压,通过所述电源变换器主机的比例积分调节器对所述三相输出电压在负序旋转坐标系下进行比例积分调节,获取所述电源变换器主机的负序比例调节系数和负序积分调节系数,包括:所述电源变换器主机对所述三相输出电压进行负序旋转坐标变换,获得负序电压分量;
对所述负序电压分量进行低通滤波,获得稳定的负序电压分量;
将所述稳定的负序电压分量与输入所述电源变换器并机系统的电压参考值作差,获得负序电压误差值;
通过所述电源变换器主机的比例积分调节器对所述负序电压误差值进行比例积分调节,获取所述电源变换器主机的负序比例调节系数和负序积分调节系数。
4.如权利要求1所述的电源变换器并机系统三相输出电压平衡控制方法,其特征在于,所述根据所述电源变换器主机的负序比例调节系数和负序积分调节系数,获得所述电源变换器主机的第一电压调节量,包括:根据所述电源变换器主机的负序比例调节系数和负序积分调节系数,获得所述电源变换器主机的负序电压调节量;
对所述负序电压调节量进行负序旋转坐标反变换,获得所述电源变换器主机的第一电压调节量。
5.如权利要求1所述的电源变换器并机系统三相输出电压平衡控制方法,其特征在于,所述根据所述第一电压调节量和所述第二电压调节量对所述电源变换器并机系统进行调节,使所述电源变换器并机系统的当前三相输出电压平衡,包括:根据所述第一电压调节量对所述电源变换器主机的主环路输出的基准电压进行调节,并对调节后的电压进行转换,获得所述电源变换器主机输出的脉冲宽度调制波形;
根据所述第二电压调节量对所述电源变换器从机的主环路输出的基准电压进行调节,并对调节后的电压进行转换,获得所述电源变换器从机输出的脉冲宽度调制波形;
将所述电源变换器主机的脉冲宽度调制波形输入所述电源变换器主机对应的驱动器,使所述电源变换器主机对应的驱动器驱动所述电源变换器主机对应的逆变器,获得第一三相输出电压;
当所述第一三相输出电压的各相电压幅值相同时,确定所述电源变换器主机的当前三相输出电压平衡;
将所述电源变换器从机的脉冲宽度调制波形输入所述电源变换器从机对应的驱动器,使所述电源变换器从机对应驱动器驱动所述电源变换器从机对应的逆变器,获得第二三相输出电压;
当所述第二三相输出电压的各相电压幅值相同时,确定所述电源变换器从机的当前三相输出电压平衡,且当所述第二三相输出电压与所述第一三相输出电压幅值相同时,所述电源变换器并机系统的当前三相输出电压平衡。
6.如权利要求5所述的电源变换器并机系统三相输出电压平衡控制方法,其特征在于,当所述第一三相输出电压的各相电压幅值不相同时,根据获得上述电源变换器主机的第一电压调节量的方式,更新所述电源变换器主机的第一电压调节量;
根据更新后的电源变换器主机的第一电压调节量,更新所述第一三相输出电压,直到更新后的第一三相输出电压的各相电压幅值相同时,确定所述电源变换器主机的当前三相输出电压平衡。
7.一种电源变换器并机系统三相输出电压平衡控制装置,其特征在于,包括:比例积分调节模块,用于根据所述电源变换器并机系统的三相输出电压,获取所述电源变换器主机的负序比例调节系数和负序积分调节系数,以及所述电源变换器从机的负序比例调节系数和负序积分调节系数;
第一电压调节量获取模块,用于根据所述电源变换器主机的负序比例调节系数和负序积分调节系数,获得所述电源变换器主机的第一电压调节量;
第二电压调节量获取模块,用于根据所述电源变换器主机的负序积分调节系数更新所述电源变换器从机的负序积分调节系数,根据更新后的电源变换器从机的负序积分调节系数和所述电源变换器从机的负序比例调节系数,获得所述电源变换器从机的第二电压调节量;
控制模块,用于根据所述第一电压调节量和所述第二电压调节量对所述电源变换器并机系统进行调节,使所述第一电压调节量与所述第二电压调节量一致,根据调节后的电源变换器并机系统的三相输出电压确定所述电源变换器并机系统三相输出电压平衡。
8.如权利要求7所述的电源变换器并机系统三相输出电压平衡控制装置,其特征在于,所述比例积分调节模块,包括:
主机比例积分调节单元,用于根据所述电源变换器并机系统的三相输出电压,通过所述电源变换器主机的比例积分调节器对所述三相输出电压在负序旋转坐标系下进行比例积分调节,获取所述电源变换器主机的负序比例调节系数和负序积分调节系数;
从机比例积分调节单元,用于根据所述电源变换器并机系统的三相输出电压,通过所述电源变换器从机的比例积分调节器对所述三相输出电压在负序旋转坐标系下进行比例积分调节,获取所述电源变换器从机的负序比例调节系数和负序积分调节系数。
9.一种终端设备,包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至6任一项所述电源变换器并机系统三相输出电压平衡控制方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述电源变换器并机系统三相输出电压平衡控制方法的步骤。
说明书 :
电源变换器并机系统三相输出电压平衡控制方法及装置
技术领域
背景技术
换装置。它可以作为应急使用,防止突然断电而影响正常工作,给设备和数据造成损害;还
可以消除市电上的电涌、瞬间高电压、瞬间低电压、电线噪声和频率偏移等“电源污染”,改
善电源质量,为系统提供高质量的电源。随着信息技术的发展,对大容量、高可靠性电源变
换器的需求日益增加,电源变换器并机系统不但容易实现系统扩容,而且增加了冗余备份
从而提高了供电系统的可靠性,已成为电源变换器行业的关键技术。
力,对三相电源变换器并机系统也是如此。由于三相电源变换器并机系统带不平衡负载不
可避免,经常会导致三相电源变换器并机系统在向不平衡负载供电时,产生不平衡的三相
输出电压,导致输出电压波形的畸变,影响三相电源变换器并机系统输出电压的质量。
发明内容
衡,输出电压质量不佳的问题。
的至少一个电源变换器从机,所述电源变换器主机的输出端与所述至少一个电源变换器从
机的输出端连接构成所述电源变换器并机系统的输出端,所述电源变换器并机系统三相输
出电压平衡控制方法包括:
积分调节系数;
的负序比例调节系数,获得所述电源变换器从机的第二电压调节量;
三相输出电压平衡。
节系数和负序积分调节系数,包括:
换器主机的负序比例调节系数和负序积分调节系数;
换器从机的负序比例调节系数和负序积分调节系数。
取所述电源变换器主机的负序比例调节系数和负序积分调节系数,包括:
第一三相输出电压;
二三相输出电压;
三相输出电压平衡。
负序比例调节系数和负序积分调节系数;
节系数和所述电源变换器从机的负序比例调节系数,获得所述电源变换器从机的第二电压
调节量;
换器并机系统三相输出电压平衡。
比例积分调节,获取所述电源变换器主机的负序比例调节系数和负序积分调节系数;
比例积分调节,获取所述电源变换器从机的负序比例调节系数和负序积分调节系数。
实现如上任一项所述电源变换器并机系统三相输出电压平衡控制方法的步骤。
并机系统三相输出电压平衡控制方法的步骤。
分调节系数;根据电源变换器主机的负序比例调节系数和负序积分调节系数,获得电源变
换器主机的第一电压调节量;根据电源变换器主机的负序积分调节系数更新电源变换器从
机的负序积分调节系数,根据更新后的电源变换器从机的负序积分调节系数和电源变换器
从机的负序比例调节系数,获得电源变换器从机的第二电压调节量;根据第一电压调节量
和第二电压调节量对电源变换器并机系统进行调节,根据调节后的电源变换器并机系统的
三相输出电压确定电源变换器并机系统三相输出电压平衡。解决了电源变换器主机和电源
变换器从机分别进行比例积分调节时,由于比例积分调节器中积分部分的历史信息累积,
导致的电源变换器从机和电源变换器主机之间的调节量差异逐渐增大,电源变换器从机的
第二电压调节量与电源变换器主机的第一电压调节量不一致,进而使电源变换器并机系统
的三相输出电压不平衡的问题,基于第一电压调节量和第二电压调节量进行的电源变换器
并机系统调节,能够更好的实现电源变换器并机系统的三相输出电压平衡。
附图说明
实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些
附图获得其他的附图。
具体实施方式
细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中,省略对众所周知的系统、装置、电
路以及方法的详细说明,以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
调节系数。
从机,UPS主机的输出端与至少一个UPS从机的输出端连接构成UPS并机系统的输出端。
调节系数,可以包括:
例调节系数和负序积分调节系数。
压分量与输入电源变换器并机系统的电压参考值作差,可以获得负序电压误差值,通过电
源变换器主机的比例积分调节器对负序电压误差值进行比例积分调节,可以获取电源变换
器主机的负序比例调节系数和负序积分调节系数。
dqo负序变换单元,对三相输出电压Ua、Ub、Uc进行abc/dqo负序旋转坐标变换,获得负序电压
分量Ud、Uq,负序电压分量Ud、Uq经过低通滤波器进行低通滤波,可以获得稳定的负序电压分
量U′d、U′q,将稳定的负序电压分量U′d、U′q与输入UPS并机系统的电压参考值Uref作差,可以
分别获得UPS主机的d轴和q轴的负序电压误差值,通过UPS主机的比例积分调节器对UPS主
机的d轴和q轴的负序电压误差值进行比例积分调节,可以获取UPS主机的负序比例调节系
数和负序积分调节系数。
调节系数。
块中的abc/dqo负序变换单元对三相输出电压Ua、Ub、Uc进行abc/dqo负序旋转坐标变换,获
得负序电压分量Ud、Uq,通过低通滤波器对负序电压分量Ud、Uq进行低通滤波,可以获得稳定
的负序电压分量U′d、U′q,将稳定的负序电压分量U′d、U′q与输入UPS并机系统的电压参考值
Uref作差,可以分别获得UPS从机的d轴和q轴的负序电压误差值,通过UPS从机的比例积分调
节器对UPS从机的d轴和q轴的负序电压误差值进行比例积分调节,可以获取UPS从机的负序
比例调节系数和负序积分调节系数。
叫做负序;A相、B相、C相三相相位相同,叫做零序。将电源变换器并机系统的三相输出电压
分解成正序、负序和零序三部分,三相输出电压平衡时,只有正序分量,当存在负序分量时,
表示三相输出电压不平衡,因此,根据三相输出电压的负序分量对电源变换器并机系统的
三相输出电压进行调节,可以消除电源变换器并机系统的三相输出电压不平衡。
三相电压通过Clark变换转换到两相静止坐标系,再通过Park变换转换到两相旋转坐标系
的d/q轴电压,便于通过d/q轴电压对三相电压进行控制调节。
机的负序电压调节量进行dqo/abc负序旋转坐标反变换,可以获得电源变换器主机的第一
电压调节量。
行dqo/abc负序旋转坐标反变换,可以获得UPS主机的第一电压调节量。
序比例调节系数,获得电源变换器从机的第二电压调节量。
机的逆变器累积的历史信息的差异会逐渐变大,最终导致UPS从机的第二电压调节量与UPS
并机的第一电压调节量之间的差异越来越大,最终造成较大的并机环流,使UPS并机系统的
三相电压不平衡。
积分调节系数和UPS从机的负序比例调节系数,获得UPS从机的第二电压调节量,从而使UPS
从机的第二电压调节量与UPS主机的第一电压调节量一致,避免造成并机环流,让UPS并机
系统中的并机遵循相同的控制效果,使UPS并机系统的三相输出电压平衡。
积分调节系数,从而定期或不定期的更新UPS从机的第二电压调节量,UPS从机的第二电压
调节量与UPS主机的第一电压调节量一致,避免造成并机环流,让UPS并机系统中的并机遵
循相同的控制效果,使UPS并机系统的三相输出电压平衡。
电压平衡。
换器主机输出的脉冲宽度调制波形,将电源变换器主机的脉冲宽度调制波形输入电源变换
器主机对应的驱动器,使电源变换器主机对应的驱动器驱动电源变换器主机对应的逆变
器,获得电源变换器主机的第一三相输出电压,当电源变换器主机的第一三相输出电压的
各相电压幅值相同时,确定电源变换器主机的当前三相输出电压平衡。
后的电源变换器主机的第一电压调节量,更新电源变换器主机的第一三相输出电压,直到
更新后的电源变换器主机的第一三相输出电压的各相电压幅值相同时,确定电源变换器主
机的当前三相输出电压平衡。
换器从机输出的脉冲宽度调制波形,将电源变换器从机的脉冲宽度调制波形输入电源变换
器从机对应的驱动器,使电源变换器从机对应的驱动器驱动电源变换器从机对应的逆变
器,获得电源变换器从机的第二三相输出电压,当电源变换器从机的第二三相输出电压的
各相输出电压幅值相同时,确定电源变换器从机的当前三相输出电压平衡,电源变换器并
机系统的当前三相输出电压平衡。
序积分调节系数;根据电源变换器主机的负序比例调节系数和负序积分调节系数,获得电
源变换器主机的第一电压调节量;根据电源变换器主机的负序积分调节系数更新电源变换
器从机的负序积分调节系数,根据更新后的电源变换器从机的负序积分调节系数和电源变
换器从机的负序比例调节系数,获得电源变换器从机的第二电压调节量;根据第一电压调
节量和第二电压调节量对电源变换器并机系统进行调节,根据调节后的电源变换器并机系
统的三相输出电压确定电源变换器并机系统三相输出电压平衡。解决了电源变换器主机和
电源变换器从机分别进行比例积分调节时,由于比例积分调节器中积分部分的历史信息累
积,导致的电源变换器从机和电源变换器主机之间的调节量差异逐渐增大,电源变换器从
机的第二电压调节量与电源变换器主机的第一电压调节量不一致的问题,从而使电源变换
器并机系统的电压调节量一致,避免造成并机环流,使电源变换器并机系统的三相输出电
压平衡。
定。
图4所示,该装置可以包括:比例积分调节模块41、第一电压调节量获取模块42、第二电压调
节量获取模块43和控制模块44。
的负序比例调节系数和负序积分调节系数;
调节系数和所述电源变换器从机的负序比例调节系数,获得所述电源变换器从机的第二电
压调节量;
变换器并机系统三相输出电压平衡。
比例积分调节,获取所述电源变换器主机的负序比例调节系数和负序积分调节系数;
比例积分调节,获取所述电源变换器从机的负序比例调节系数和负序积分调节系数。
定的负序电压分量;将所述稳定的负序电压分量与输入所述电源变换器并机系统的电压参
考值作差,获得负序电压误差值;通过所述电源变换器主机的比例积分调节器对所述负序
电压误差值进行比例积分调节,获取所述电源变换器主机的负序比例调节系数和负序积分
调节系数。
负序电压调节量进行负序旋转坐标反变换,获得所述电源变换器主机的第一电压调节量。
脉冲宽度调制波形;根据所述第二电压调节量对所述电源变换器从机输出的基准电压进行
调节,并对调节后的电压进行转换,获得所述电源变换器从机输出的脉冲宽度调制波形;将
所述电源变换器主机的脉冲宽度调制波形输入所述电源变换器主机对应的驱动器,使所述
电源变换器主机对应的驱动器驱动所述电源变换器主机对应的逆变器,获得第一三相输出
电压;当所述第一三相输出电压的各相电压幅值相同时,确定所述电源变换器主机的当前
三相输出电压平衡;将所述电源变换器从机的脉冲宽度调制波形输入所述电源变换器从机
对应的驱动器,使所述电源变换器从机对应驱动器驱动所述电源变换器从机对应的逆变
器,获得第二三相输出电压;当所述第二三相输出电压与所述第一三相输出电压幅值相同
时,确定所述电源变换器从机的当前三相输出电压平衡,所述电源变换器并机系统的当前
三相输出电压平衡。
第一电压调节量;根据更新后的电源变换器主机的第一电压调节量,更新所述第一三相输
出电压,直到更新后的第一三相输出电压的各相电压幅值相同时,确定所述电源变换器主
机的当前三相输出电压平衡。
到更新后的第二三相输出电压与所述第一三相输出电压幅值相同,确定所述电源变换器从
机的当前三相输出电压平衡,所述电源变换器并机系统的当前三相输出电压平衡。
从机的负序比例调节系数和负序积分调节系数,通过第一电压调节量获取模块,可以获得
电源变换器主机的第一电压调节量,通过第二电压调节量获取模块,可以根据电源变换器
主机的负序积分调节系数更新电源变换器从机的负序积分调节系数,根据更新后的电源变
换器从机的负序积分调节系数和电源变换器从机的负序比例调节系数,获得电源变换器从
机的第二电压调节量,通过控制模块,可以根据第一电压调节量和第二电压调节量对电源
变换器并机系统进行调节,根据调节后的电源变换器并机系统的三相输出电压确定电源变
换器并机系统三相输出电压平衡。避免了电源变换器主机和电源变换器从机分别进行比例
积分调节时,由于比例积分调节器中积分部分的历史信息累积,导致的电源变换器从机和
电源变换器主机之间的调节量差异逐渐增大,电源变换器从机的第二电压调节与电源变换
器主机的第一电压调节量不一致的问题,从而使电源变换器并机系统的电压调节量一致,
避免造成并机环流,使电源变换器并机系统的三相输出电压平衡。
行的计算机程序503,例如电源变换器并机系统三相输出电压平衡控制程序。所述处理器
501执行所述计算机程序503时实现上述电源变换器并机系统三相输出电压平衡控制方法
实施例中的步骤,例如图1所示的步骤101至104,所述处理器501执行所述计算机程序503时
实现上述各装置实施例中各模块的功能,例如图4所示模块41至44的功能。
个或多个程序模块可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段,该指令段用于描
述所述计算机程序503在所述电源变换器并机系统三相输出电压平衡控制装置或者终端设
备500中的执行过程。例如,所述计算机程序503可以被分割成比例积分调节模块41、第一电
压调节量获取模块42、第二电压调节量获取模块43和控制模块44,各模块具体功能如图4所
示,在此不再一一赘述。
图5仅仅是终端设备500的示例,并不构成对终端设备500的限定,可以包括比图示更多或更
少的部件,或者组合某些部件,或者不同的部件,例如所述终端设备还可以包括输入输出设
备、网络接入设备、总线等。
(Application Specific Integrated Circuit,ASIC)、现成可编程门阵列(Field‑
Programmable Gate Array,FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、
分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器
等。
500上配备的插接式硬盘,智能存储卡(Smart Media Card,SMC),安全数字(Secure
Digital,SD)卡,闪存卡(Flash Card)等。进一步地,所述存储器502还可以既包括所述终端
设备500的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器502用于存储所述计算机程序以
及所述终端设备500所需的其他程序和数据。所述存储器502还可以用于暂时地存储已经输
出或者将要输出的数据。
功能单元、模块完成,即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块,以完成以上
描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中,也可
以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中,上述集成的
单元既可以采用硬件的形式实现,也可以采用软件功能单元的形式实现。另外,各功能单
元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分,并不用于限制本申请的保护范围。上述系统
中单元、模块的具体工作过程,可以参考前述方法实施例中的对应过程,在此不再赘述。
以硬件还是软件方式来执行,取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员
可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能,但是这种实现不应认为超出
本发明的范围。
述模块或单元的划分,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,例如
多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统,或一些特征可以忽略,或不执行。另
一点,所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口,装置
或单元的间接耦合或通讯连接,可以是电性,机械或其它的形式。
网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目
的。
元既可以采用硬件的形式实现,也可以采用软件功能单元的形式实现。
例方法中的全部或部分流程,也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成,所述的计
算机程序可存储于一计算机可读存储介质中,该计算机程序在被处理器执行时,可实现上
述各个方法实施例的步骤。其中,所述计算机程序包括计算机程序代码,所述计算机程序代
码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质
可以包括:能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁
碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM,Read‑Only Memory)、随机存取存储器(RAM,
Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是,所述
计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增
减,例如在某些司法管辖区,根据立法和专利实践,计算机可读介质不包括电载波信号和电
信信号。
实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改
或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围,均应
包含在本发明的保护范围之内。