三相不间断电源的电路拓扑与控制策略(精)

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三相维也纳_(vienna)_主拓扑原理、控制及仿真_概述说明以及解释

三相维也纳_(vienna)_主拓扑原理、控制及仿真_概述说明以及解释

三相维也纳(vienna) 主拓扑原理、控制及仿真概述说明以及解释1. 引言1.1 概述在现代电力系统中,维持电网的稳定运行是至关重要的。

为了确保电力系统能够有效地传输和分配电能,需要对电压、电流和频率等参数进行有效的控制。

三相维也纳主拓扑原理及其相关控制策略成为一种常用且有效的方法。

1.2 文章结构本文旨在对三相维也纳主拓扑原理、控制及仿真进行概述、说明和解释。

文章将按照以下顺序进行叙述:首先介绍三相电力系统的概述,包括其基本组成和运行原理;然后详细介绍维也纳主图及相关概念;接着对三相电流和电压变量描述进行阐述;随后探讨控制策略概述、稳态分析方法以及控制算法与技术应用;最后展示与实践案例相关的仿真研究并进行结果分析与讨论。

1.3 目的本文旨在帮助读者深入了解三相维也纳主拓扑原理、控制及仿真,并且为在实际应用中如何建立模型以及如何分析和验证仿真结果提供指导。

通过本文的阐述,读者将能够全面理解三相维也纳主拓扑原理以及相关控制策略在电力系统中的作用和应用。

2. 三相维也纳主拓扑原理:2.1 三相电力系统概述:三相电力系统是一种常见且广泛应用于电力输配、发电和工业用电等领域的电力系统。

它由三个交流电源组成,分别称为A相、B相和C相。

这些相之间的输出波形存在固定的时间差,通常为120度。

由于这些不同的相之间存在时间差,使得三相系统比单相系统更加稳定且能够提供更大的功率。

2.2 维也纳主图和相关概念介绍:维也纳主图是一种表示三相电力系统中各个节点之间连接关系的图形表示方法。

它以圆圈表示节点(例如变压器、发电机或负载),而线条则表示连接各个节点的导线或传输线路。

在维也纳主图中,变压器通常用“T”表示,而发电机则用“G”表示。

传输线路通常用直线表示,在直线上方标注有阻抗和导纳值,以表示其特性参数。

另外,在维也纳主图中还存在几个重要概念。

首先是节点简化,即将多个连接在同一个节点上的元件简化为一个节点。

其次是传输线路的等值模型,即将传输线路抽象为一个等效电路,以简化分析计算。

三相交流-直流-交流变流器拓扑与控制的研究

三相交流-直流-交流变流器拓扑与控制的研究

三相交流-直流-交流变流器拓扑与控制的研究三相交流/直流/交流变流器拓扑与控制的研究随着电力系统的发展,对能源的高效利用和可再生能源的广泛应用需求日益增长。

而三相交流/直流/交流(AC/DC/AC)变流器作为电力系统中的重要组成部分,具有将交流电源转换为直流电源,再将直流电源转换为交流电源的功能,因此在电力系统的可靠性和稳定性方面起着关键作用。

在三相交流/直流/交流变流器的研究中,拓扑结构是其中一个重要的研究方向。

目前常见的变流器拓扑结构主要包括单相桥式、全桥式、半桥式、谐振式等。

这些拓扑结构可以根据需要进行灵活组合,以满足各种电力系统的要求。

例如,单相桥式变流器适用于低功率应用,全桥式变流器适用于高功率应用,而谐振式变流器则具有高效率和较低的谐波失真等优点。

除了拓扑结构的研究外,控制策略也是三相交流/直流/交流变流器研究的重要方面。

常见的控制策略包括脉宽调制(PWM)控制、电流控制、电压控制等。

其中,PWM控制是最常用的控制策略之一,通过调节开关器件的开关时间来控制输出电压的大小和频率。

电流控制则是通过调节变流器的输出电流来实现对电力系统的稳定控制。

而电压控制则可以根据电力系统的需要,调节输出电压的大小和频率。

通过对三相交流/直流/交流变流器拓扑与控制的研究,可以实现电力系统的高效运行和可靠性保障。

例如,通过合理选择变流器的拓扑结构,可以提高电力系统的转换效率和降低功率损耗。

同时,通过优化控制策略,可以实现对电力系统的精确控制和稳定运行。

总之,三相交流/直流/交流变流器的拓扑与控制研究是电力系统领域的重要课题。

通过深入研究和不断创新,可以进一步提高电力系统的可靠性、稳定性和高效性,为推动可再生能源的广泛应用和电力系统的可持续发展做出贡献。

三相维也纳 (vienna) 主拓扑原理、控制及仿真

三相维也纳 (vienna) 主拓扑原理、控制及仿真

三相维也纳(vienna) 主拓扑原理、控制及仿真全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:三相维也纳(Vienna) 主拓扑是一种在电力系统中常用的控制技术,用于维持电力系统的稳定性和可靠性。

它基于维也纳(Vienna)这座美丽城市的名称,代表着其优雅和精密的特性。

本文将深入探讨三相维也纳主拓扑的原理、控制方法以及仿真技术。

一、三相维也纳主拓扑原理三相维也纳主拓扑是一种用于控制电力系统中电压和电流的技术,主要用于谐波抑制、无功功率补偿和电压调节等方面。

其基本原理是通过控制电容器和电感器的开关状态,调整电路中的电流和电压,使系统保持在稳定状态。

在三相维也纳主拓扑中,有三个分立的相位,分别控制电路中的三相电流和电压。

三相维也纳主拓扑的主要特点包括高效性、可靠性和精密性。

通过合理设计电路结构和控制算法,可以实现系统中电流和电压的高质量波形,提高电力系统的稳定性和可靠性。

在三相维也纳主拓扑中,控制方法是关键的一环。

常用的控制方法包括基于电压和电流的控制、谐波抑制控制和动态调节控制等。

这些控制方法结合了先进的电力电子技术和控制理论,能够有效地实现电力系统的优化控制。

基于电压和电流的控制方法主要是通过调节电容器和电感器的开关状态,实现对电路中电压和电流的动态调节。

谐波抑制控制方法则是通过识别和抑制系统中的谐波成分,减小谐波对系统的影响。

动态调节控制方法则是根据系统中的动态特性,实现对电路中电压和电流的动态调节。

为了验证三相维也纳主拓扑的性能和可靠性,仿真技术起着至关重要的作用。

通过仿真可以快速、准确地评估系统的动态特性和稳定性,为实际系统的设计和实现提供参考。

常用的仿真工具包括MATLAB/Simulink、PSIM和PSCAD等,这些工具提供了丰富的模型库和仿真工具,可以实现对电力系统中三相维也纳主拓扑的仿真分析。

通过仿真可以研究控制算法的优化、系统结构的设计和参数的选择等关键问题,为系统的实际应用提供重要的参考。

不间断电源的整流拓扑

不间断电源的整流拓扑

不间断电源(UPS)的整流拓扑结构主要有以下几种:
1. 离线式(Off-line)整流拓扑:在这种结构中,设备通常直接连接到主电源。

当主电源正常时,UPS将主电源的电能直接传输给负载;当主电源中断时,UPS才切换到备用电源供电。

这种结构的特点是成本低、效率高,但切换过程中负载可能会短暂断电。

它适用于对电能质量要求较低的应用场景。

2. 在线式(On-line)整流拓扑:在这种结构中,UPS设备始终通过主电源或备用电源供电,无论主电源是否正常。

这种结构可以提供更稳定的电能供应,因为即使主电源出现故障,备用电源也可以无缝接管负载。

然而,这种结构的成本较高,因为需要额外的电源和整流器来处理备用电源。

3. 推挽式(Push-Pull)整流拓扑:在这种结构中,两个开关管交替导通,以产生稳定的输出电压。

这种结构具有较高的开关频率和较小的磁芯损耗,因此可以提高整流器的效率。

此外,由于推挽式整流器可以双向传输功率,因此它也适用于需要双向功率流动的应用场景。

4. 半桥(Half-Bridge)整流拓扑:在这种结构中,两个开关管和两个电容器一起工作,以产生稳定的输出电压。

半桥整流器可以具有较高的开关频率和较小的磁芯损耗,因
此可以提高整流器的效率。

此外,由于半桥整流器可以双向传输功率,因此它也适用于需要双向功率流动的应用场景。

这些是常见的UPS整流拓扑结构,每种结构都有其特定的优点和适用场景。

在选择适当的整流拓扑时,应考虑应用的需求、成本和效率等因素。

三相逆变拓扑原理

三相逆变拓扑原理

三相逆变拓扑原理引言:三相逆变拓扑原理是现代电力电子技术中的重要理论,广泛应用于交流电源的逆变器设计和控制中。

本文将从逆变器的基本原理、三相逆变拓扑结构、工作原理以及优缺点等方面对三相逆变拓扑原理进行详细介绍。

一、逆变器的基本原理逆变器是一种将直流电源转换为交流电源的电力转换装置。

其基本原理是通过改变电源的电压和频率,将直流电源转换为交流电源。

逆变器广泛应用于许多领域,如电动汽车、电力系统中的可再生能源发电等。

二、三相逆变拓扑结构三相逆变拓扑结构是一种常用的逆变器结构,它由六个开关管和三个相电容组成。

其中,开关管通过控制开关状态来实现电源的正负极性切换,相电容则用于滤波和平衡电压。

三、三相逆变拓扑的工作原理在三相逆变拓扑中,通过适当的控制开关管的导通和关断,可以实现交流电源的变换。

具体来说,当一个相电容被充电时,其它两个相电容会被耦合,从而形成一个能量传输回路。

通过控制开关管的导通和关断,可以使得电源的正负极性在不同相之间切换,实现交流电源的输出。

四、三相逆变拓扑的优点1. 输出电流平滑:三相逆变拓扑通过相电容的滤波作用,可以实现输出电流的平滑,减小电流的谐波含量。

2. 输出电压稳定:通过控制开关管的导通和关断,可以实现输出电压的稳定性,满足电源输出的质量要求。

3. 功率因数校正:通过逆变器的控制算法,可以实现对输入电源的功率因数进行校正,提高电源的效率和稳定性。

五、三相逆变拓扑的缺点1. 成本较高:三相逆变拓扑结构复杂,需要多个开关管和相电容,导致成本较高。

2. 控制复杂:三相逆变拓扑需要精确的开关管控制算法,对控制系统的要求较高。

六、三相逆变拓扑的应用三相逆变拓扑广泛应用于交流电源的逆变器设计和控制中。

例如,电动汽车中的电机驱动系统、可再生能源发电系统中的逆变器等。

七、结论三相逆变拓扑原理是一种重要的电力电子技术理论,可以实现将直流电源转换为交流电源。

通过合理的结构设计和控制算法,可以实现输出电流平滑、输出电压稳定和功率因数校正等功能。

三进三出系列UPS电源的工作原理与调试维护

三进三出系列UPS电源的工作原理与调试维护

UPS容量一定时,设计时应尽可能让电池电压最低,这样UPS电池寿命就 越长,对于电池电压一定时,应选择数量少电压高原电池串联的电池,不要选 择数量多电压低的原电池串联的电池。有些厂家UPS的电池电压比较高,这是 因为容量一定时, 电压越高,电流就越小,就可选用较细的导线和功率较小 的半导体, 从而降低UPS成本。容量1KVA左右的UPS的电池电压一般24V或 96V。 在UPS十年的使用期里,更换电池的成本比UPS本身售价高出两倍!虽 然这类UPS设计比较容易,成本也较低, 但“潜在的”更换电池则成本很高。 电池纹波电流影响电池可靠性。理想情况下,为了延长UPS电池寿命, 应让 电池总保持在“浮”充电或恒压充状态。这种状态下充满电的电池会吸收很小 的充电器电流,它称为“浮”或“自放电”电流。尽管电池厂商如此推荐,有 些UPS的设计(很多在线式) 使电池承受一些额外的小电流,称为纹波电流。纹 波电流是当电池连续地向逆变器供电时产生的,因为据能量守恒原理,逆变器 必须有输入直流电才能产生交流输出。
备注
影响UPS寿命的一些因素
即使UPS使用的是同样的电池技术,不同厂家的电池寿命大不一样, 这一 点对用户很重要,因为更换电池的成本很高(UPS售价的30%)。 电池故障会减 小系统的可靠性,是非常烦人的事情。电池温度影响电池可靠性温度对电池的 自然老化过程有很大影响。详细的实验数据表明温度每上升摄氏5度,电池寿命 就下降10%,所以UPS的设计应让电池保持尽可能低的温度。所有在线式和后 备/在线混合式UPS比后备式或在线互动式UPS运行时发热量要大( 所以前者要 安装风扇),这也是后备式或在线互动式UPS电池更换周期相对较长的一个重要 原因。APC UPS电池的温度降到最低了,所以它能更好地满足系统可靠性要求。 电池充电器设计影响电池可靠性电池充电器是UPS非常重要的一部分,电池的 充电条件对电池寿命有很大影响。 如果电池一直处于恒压或“浮充”型电池充 电状态,则UPS 电池寿命能最大程度提高。

不间断电源的整流拓扑 -回复

不间断电源的整流拓扑 -回复

不间断电源的整流拓扑-回复不间断电源(Uninterruptible Power Supply,UPS)是一种电力设备,用于在电网停电或电压波动时维持电力供应,以防止与电力中断相关的数据丢失、停机和损坏。

UPS采用多种技术来实现对电力供应的连续监测和切换,并使用不同的整流拓扑来将直流电能从电池转换为交流电能。

在选择UPS时,整流拓扑是一个重要的考虑因素。

整流拓扑决定了UPS 的效率、输出波形质量、转换速度以及成本等关键性能。

下面将一步一步解释不间断电源的几种常见整流拓扑。

1. 单向整流器(Single-Cycle Half-Wave Rectifier)单向整流器是一种简单的整流拓扑,使用单个二极管将交流电转换为直流电。

它的转换效率相对较低,并且产生的输出波形包含较多的谐波成分。

此外,使用该拓扑的UPS在切换到电池供电时会有较长的响应时间,从而可能导致一小段时间的停机。

由于这些限制,单向整流器已经逐渐被其他更高效的整流拓扑所取代。

2. 双向整流器(Two-Way Rectifier)双向整流器采用两个二极管来改进单向整流器的效率和输出波形质量。

它可以实现反向电流,从电池向电网方向的电流传输。

与单向整流器相比,双向整流器具有更高的转换效率和更低的谐波失真。

同时,它的切换速度更快,可以实现几乎无感知的电池到电网切换。

因此,双向整流器是目前最常用的UPS整流拓扑之一。

3. 三相整流器(Three-Phase Rectifier)三相整流器是一种用于大型UPS系统的整流拓扑。

它利用三相交流电源提供更高的功率和更稳定的输出电压。

三相整流器可以使用单向或双向整流器的原理来实现。

它通过将三个相移120度的三相交流电转换为直流电,然后使用逆变器将直流电转换为稳定的三相交流电。

这种拓扑在大型数据中心、工业自动化和航空航天领域广泛应用。

4. PFC整流器(Power Factor Correction Rectifier)功率因数校正(PFC)整流器是一种专门用于提高功率因数的整流拓扑。

三种三电平逆变电路拓扑结构

三种三电平逆变电路拓扑结构

三种三电平逆变电路拓扑结构英文版Three Three-Level Inverter Circuit TopologiesAbstract:This article presents an overview of three different three-level inverter circuit topologies: the Neutral Point Clamped (NPC), the Flying Capacitor (FC), and the T-Type. Each topology is analyzed for its unique characteristics, advantages, disadvantages, and applications.1. Introduction:Inverter circuits are widely used in power electronics systems for converting DC power to AC power with variable voltage and frequency outputs. Three-level inverters are a class of inverters that offer higher voltage outputs with reduced harmonic distortion compared to traditional two-level inverters. This article explores three different topologies for three-level inverters: the NPC, FC, and T-Type.2. Neutral Point Clamped (NPC) Topology:The NPC topology is one of the earliest and most widely used three-level inverter topologies. It consists of two DC power sources, four switches per phase, and a neutral point that clamps the middle level. This topology offers high voltage output, low harmonic distortion, and good dynamic performance. However, it requires a balance between the two DC sources and can be complex to control.3. Flying Capacitor (FC) Topology:The FC topology uses capacitors to generate the third level without the need for a neutral point. Each phase has two switches and two capacitors. This topology is relatively simple, compact, and easy to control. However, it can suffer from voltage balancing issues and requires careful selection of capacitors to ensure reliable operation.4. T-Type Topology:The T-Type topology is a recent development in three-level inverter technology. It combines the simplicity of the FCtopology with the voltage balancing capabilities of the NPC topology. This topology uses two switches per phase and a single capacitor, making it both compact and cost-effective. However, it may have limited dynamic performance compared to other topologies.5. Conclusion:Each of the three three-level inverter topologies presented in this article has its unique advantages and disadvantages. The choice of topology depends on the specific requirements of the application, such as voltage output, harmonic distortion, dynamic performance, and cost. Future research can focus on optimizing these topologies for specific applications and exploring new topologies that offer improved performance.中文版三种三电平逆变电路拓扑结构摘要:本文概述了三种不同的三电平逆变电路拓扑结构:中点钳位(NPC)、飞跨电容(FC)和T型。

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三相不间断电源的电路拓扑与控制策略1 UPS的电路拓扑UPS的可靠运行离不开各模块的协调工作,下面就UPS主要功能模块电路拓扑进行简要分析。

1.1 整流和功率因数校正电路整流电路在应用中构成直流电源装置,是公共电网与电力电子装置的接口电路,其性能将影响公共电网的运行和用电质量。

高性能的UPS要求有较高的输入功率因数,并尽量减少输入电流的谐波分量。

传统单相UPS多采用模拟方法,三相UPS多采用相控式整流电路和电压型单管整流电路。

1.1.1 传统三相相控式整流电路和电压型单管整流电路相控式整流电路采用半控式功率器件作为开关,存在着以下问题:1)网侧谐波电流的存在将降低设备网侧功率因数,增加无功功率;2)相控整流换流方式,导致换流期中电网电压畸变,不仅使自身电路性能受到影响,而且对电网产生干扰,对同一接地点的网间其他设备带来不良影响;3)相控整流环节是一个时滞环节,无法实现输出电压的快速调节。

电压型单管整流电路是三相不控整流桥加Boost电路的简称,它的缺点是:电流峰值大,不仅妨碍系统功率的提高,也增加了导通损耗和开关损耗;为了保持网侧功率因数的提高,Boost电路必须有一定的升压比,这对三相电路会导致直流输出电压过高。

1.1.2 电流型三相桥式整流电路电流型三相桥式整流电路如图1所示,其优点是反馈控制简单,不需要在控制电路中加入电流反馈,只须调节各开关管的占空比就可以实现输入电流正弦化;直流侧的电压较低。

缺点是输入电流正弦度不是很好,在输入侧必须加入并联电容,实现移相。

这种电路现在开始成为研究的热点之一。

这种电路适用于大功率整流电路且对功率因数要求不高的场合。

1.1.3 电压型三相桥式整流电路电压型三相桥式整流电路如图2所示,其特点是采用高频PWM整流技术,器件处于高频开关状态,由于器件的开通和关断状态可以控制,所以整流器的电流波形是可控制的。

这种电路的优点是可以得到与输入电压同相位的输入电流,也就是输入功率因数为1,输入电流的谐波含量可以接近为零;能量可以双向流动,正常时能量从交流侧向直流侧流动,直流输出电压高于给定值时,能量从直流侧向交流侧流动,具有较高的转换效率。

缺点是属于Boost型整流电路,直流侧电压要求较高。

这种电路也是近年来研究的一个热点。

1.2 蓄电池组和充放电电路蓄电池组是UPS的储能单元,市电正常时它吸收来自市电的能量并以化学能的形式储存起来,一旦市电中断,它把储存的化学能转换为电能向逆变器供电,维持负载供电的连续性。

在中小功率的UPS系统中,电池组的电压通常比较低,因此,通常使用能量能够双向流动的充放电电路[4]。

大功率系统中为了提高效率,简化电路通常直接把电池组并接在直流母线上。

1.3 逆变电路逆变器是UPS的核心,它把直流电能转换成用户所需的稳压稳频的交流电能。

下面仍以三相逆变器为对象分析近年来逆变器的研究热点。

1.3.1 三相半桥式逆变电路在三相逆变电路中以三相半桥桥式电路应用最为普遍,这种电路的特点是采用全控型器件组成逆变器,存在着功率密度高,性能好,小型轻量化等优点。

这种电路便于使用新的控制策略以提高逆变器的质量。

但是,要实现带100%的独立负载是比较困难的。

1.3.2 H桥逆变器对于超大容量的逆变器,由于功率等级的大幅度提高,对逆变器的结构提出了新的要求,H桥臂逆变器便是选择之一。

这种逆变器输出变压器采用多绕组接法,输出变压器的原边采用3个独立的绕组,逆变器输出采用3个独立的H桥。

这样控制方便,但是成本较高。

1.3.3 三相四桥臂变换技术由于三相电路中,三桥臂逆变器本身存在着固有的缺陷,人们开始寻求新的电路结构,于是出现了三相四桥臂逆变器,如图3所示。

这种电路结构输出为三相四线制,三相电压可以独立控制,控制方法灵活,但是这种拓扑的算法比较复杂,PWM矢量在三维空间中旋转,必须采用数字控制方法才能实现空间PWM波形的生成,这种电路成为了近年来研究的热点之一。

1.4 三相UPS整机电路1.4.1 传统三相UPS电路结构传统的三相UPS结构,输入采用晶闸管整流,输出采用逆变器,电池直接挂接于直流母线,整流器同时作为充电器。

输出采用变压器隔离,可以实现输入输出完全隔离,确保电网的扰动不会对负载造成干扰。

市电断电时,电池通过逆变器输出稳定的交流电;在逆变器出现故障时,通过旁路输出电压,保证了供电的可靠性。

这种结构的主要缺点是体积和重量都比较大。

1.4.2高频链式三相UPS为了降低成本,减小UPS的体积和重量,出现了高频链式三相UPS,如图4所示。

这种电路省去了庞大的工频变压器,输入采用高频整流,可以获得较高的输入功率因数和较低的输入谐波电流。

其缺点是输入输出没有变压器隔离,电网的扰动可能会给UPS的输出造成扰动;输出三相电压靠电池和电容中点形成中线,所以在控制中必须保持正负直流电压幅值的相等,否则输出中线会有较大的直流成分,对负载和负载中的变压器不利;输入采用三相四线制,中线有电流流过,可能会造成中线电位偏移,对负载造成干扰;输入输出不隔离,并联时的环流问题较难解决。

1.4.3 新的在线互动式UPS由于以上两种UPS都要经过两次满功率变换,因此系统的效率较低,从提高系统效率的角度出发,出现了一种串并联补偿式的大容量结构,是一种新的在线互动式结构,如图5所示。

这种拓扑输入输出同样没有变压器隔离,所以会有高频链式UPS的缺点。

这种UPS的输出频率必须保持与电网一致,而且对电网的扰动的抑制能力不强,因而供电质量比传统的三相UPS差。

它的特点是从输入到输出间的能量不是经过满功率的变换,同样是由两个高频变换器组成,但是变换器1最大只承受20%的功率,从成本上讲,这种结构的成本更低。

在控制方法上,变换器1是一个电压补偿器,用于补偿电网电压的畸变;变换器2是一个电流补偿器,用于补偿负载的谐波电流,并且在市电断电时作为满功率电压型逆变器向负载供电。

1.4.4 输入输出隔离的高频链UPS由于传统工频UPS的输入输出带有隔离变压器,输出有很好的隔离特性,高频链式的UPS有很好的输入特性,因此,出现了这种带有输入输出隔离的高频链式的UPS如图6所示。

由于高频整流的缺点,在输入侧必须接一个自耦变压器降压,增加了整机的重量和成本;另外,由于输入采用了高频变换器,整机的效率比高频链式和传统式UPS的效率都低。

但是,由于输入功率因数是1,没有谐波电流,所以所消耗的总电能低于传统三相UPS。

1.4.5输入输出并联的UPS这种电路中,输入端由多个整流器并联而成,给直流母线供电,同时直流母线给多个逆变器提供直流电压,多个逆变器的输出端直接连接同时给负载供电。

这种方式可以增强UPS的容量,增加系统的可靠性,成本下降,可维护性增强,但是,并联模块越多,各模块间的均流问题越难解决。

2 不间断电源的控制技术随着控制理论和功能丰富,性能优良的各种微控制器的迅猛发展,出现了多种离散化控制方法。

从控制反馈回路的数目可分为单环、双环、多环控制。

在硬件允许的条件下尽可能地提高反馈回路数目,可以提高控制效果。

从控制原理上看包括数字PID控制、状态反馈控制、无差拍控制、重复控制、滑模变结构控制、模糊控制、神经网路控制、空间矢量控制等方法。

数字PID控制控制的适应性好,具有较强的鲁棒性;算法简单明了,便于用单片机或DSP实现。

但是存在两方面的局限性:一方面是系统的采样量化误差降低了算法的控制精度;另一方面,采样和计算延时使得被控系统成为一个具有纯时间滞后的系统,造成PID控制器稳定域减少,增加了设计难度。

预测控制可以实现很小的输出电流畸变,抗噪音能力强,但是,这种算法要求知道精确的负载模型和电路参数,因此鲁棒性差,而且由于数值计算造成的延时在实际应用中也是一个问题。

滞环控制具有快速的响应速度,较高的稳定性,但是滞环控制的开关频率不固定,使电路工作可靠性下降,输出电压的频谱变差,对系统性能不利。

无差拍控制的基本思想是根据逆变器的状态方程和输出反馈信号推算出下一个开关周期的PWM脉冲宽度,因此,从理论上可以使输出电压在相位和幅值上都非常接近参考电压,由负载变化或非线性负载引起的输出电压误差可在一个开关周期内得到校正。

但是,无差拍控制是一种基于被控制对象精确数学模型的控制方法,鲁棒性很差。

滑摸控制是一种非线性控制,这种控制的特点是控制的非连续性。

这种控制既可以用于线性系统也可用于非线性系统。

这种控制方法具有很强的鲁棒性。

缺点是要得到一个令人满意的滑模面是很困难的。

重复控制是一种基于内模原理的控制方法。

逆变器采用重复控制的目的是为了消除因整流桥负载引起的输出电压波形周期性的畸变。

重复控制器可以消除周期性干扰产生的稳态误差,但是,由于重复控制延时一个工频周期的控制特点,使得单独使用重复控制的UPS逆变器动态特性极差。

模糊控制属于智能控制的范畴。

模糊控制器的设计不需要被控对象的精确数学模型,因此具有很强的鲁棒性和自适应性。

模糊控制类似于传统的PD控制,因而这种控制有很快的响应速度,但是其静态特性不令人满意。

神经元网络控制是模拟人脑神经中枢系统智能活动的一种控制方式。

神经网络具有非线性映射能力、并行计算能力和较强的鲁棒性等优点,已广泛地应用于控制领域,尤其是非线性系统领域。

目前在神经网络结构的设计、学习算法等方面已取得了一定成果。

但是,由于硬件系统的限制,目前神经网络控制还无法实现对逆变器输出电压波形进行在线控制,多数应用都是采用离线学习获得优化的控制规律,然后利用得到的规律实现在线控制。

谐波注入式PWM技术,直流母线电压的利用率基本上可以达到loo%。

这种方法对于电压开环的控制系统非常有效,但在闭环控制系统中由于谐波注入的初始相位必须与基波保持一致,在电压瞬时值控制中电压基波的初始相位无法精确定位而难以应用。

空间矢量PWM具有电流畸变小、直流母线电压利用率高以及易于数字化实现等优点,因此近年来得到了较多的应用。

这种控制方式也需要电路的精确模型。

上述各种控制方案都有其优势,但是也有其不足。

同时采用不同的控制方法形成复合控制的控制方案在实践中得到了广泛的应用,取得了较好的效果。

3 不间断电源设计和应用中存在的问题美国UPS厂商APC.公司,总结并归纳了UPS供电系统当前面临的、也是今后必须解决的5个方面的问题:1)生命成本周期问题;2)不间断电源系统的可适应性及可扩展性问题;3)提高不间断电源的可用性问题;4)不间断电源对供电系统的可管理性问题;5)可服务性问题。

4 不间断电源的最新发展动向不间断电源的发展动向是UPS的多机并联冗余化,采用冗余并机技术提高UPS 的容量和可靠性;采用功能更丰富的硬件设备实现全数字控制,使各种先进的复杂控制算法得以运用而不断提高UPS的性能,即向数字化和高频化发展;UPS的进一步智能化和网络化,使计算机网络成为不间断网络。

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