[發明專利]隔離型多路復合輸出不間斷電源及其控制方法

有效

• 申請號: 201410091745.3
• 申請日: 2014-03-13
• 公開（公告）號: CN103840547A
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發明（設計）人: 黃偉平;陳四雄;蘇先進;曾奕彰
• 申請（專利權）人: 漳州科華技術有限責任公司
• 主分類號: H02J9/06
• 分類號: H02J9/06
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊

技術領域

本發明涉及一種不間斷電源，特別涉及是一種帶隔離的多路復合輸出不間斷電源及控制方法。

背景技術

不間斷電源（UPS）按工作原理分成后備式、在線互動式與在線式三大類，隨著電力電子技術的發展和高頻功率器件不斷問世，中小功率段的UPS產品正逐步高頻化，高頻UPS有功率密度大、體積小、重量輕的特點。

市面上的單相不間斷電源均為單組輸入單組輸出，即110V或220V輸出，但有些應用場合，如UPS電源系統的負載需要同時輸出兩路或多路隔離型不同電壓時，傳統方法一般采用在原有單路隔離輸出的輸出側增加一隔離變壓器減壓或升壓；或者內部配備兩套不同電壓的電路和兩個隔離變壓器。此兩種方法均需2個隔離變壓器，成本高，體積大，使得整體效率較低，整機成本較高，負載特性和THD較差，負載不平衡及負載過載控制變得復雜,且無法滿足不同國家電壓和制式需求，或者需要重新配置才能滿足不同國家電網制式的需求。

當多路輸出負載不平衡時，輸出電壓控制精度和THD很難保證均能達到較好的水平。一般的輸出控制技術為電流內環電壓外環的單輸出雙環反饋控制；此外，公告號為CN?203289179?U，專利號為201320340859.8的實用新型專利公開了一種隔離型多路復合輸出不間斷電源，包含一個初級繞組和至少多個次級繞組的隔離變壓器，僅需要1個隔離變壓器即可實現多路交流不間斷輸出，具有成本低，體積小，整體效率較高等優點。假設輸出為兩路交流輸出，當控制環主反饋采用110V時，當110V輸出空載，220V輸出滿載時，220V輸出控制電壓精度和THD較差；當如果控制環主反饋采用220V時，當110V輸出滿載，220V輸出空載時，110V輸出控制電壓精度和THD較差；傳統的控制方法很難同時保證兩路輸出滿足電壓精度、THD和負載特性均處于較好的局面。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的是提供一種隔離型多路復合輸出不間斷電源及其控制方法，有效有解決多路交流輸出電壓當負載不平衡時所帶來穩壓精度不足，THD較差，負載特性較差等問題。

為實現上述目的，本發明的技術方案是：一種隔離型多路復合輸出不間斷電源，包括開關選擇模塊、DC-AC雙向變換器和隔離輸出模塊；所述開關選擇模塊的輸入端接至一交流輸入模塊，所述開關選擇模塊的輸出端接至隔離輸出模塊的輸出端；所述DC-AC雙向變換器的直流端口接至一儲能元件，所述DC-AC雙向變換器的交流端口接至隔離輸出模塊的輸入端；所述DC-AC雙向變換器包括多電壓復合控制模塊、驅動控制模塊和主功率開關電路；所述隔離輸出模塊輸出端反饋接至所述多電壓復合控制模塊的輸入端，

所述多電壓復合控制模塊包括電壓有效值控制器、電壓實時控制器、電流實時控制器、電壓綜合處理器、電流采樣單元以及第1至第n電壓采樣單元；

所述電流采樣單元用于采集隔離輸出模塊輸入端的電流信號，作為隔離型多路復合輸出不間斷電源的輸出電流信號，所述電流采樣單元的輸出端接至電流實時控制器的反饋端；

所述第1至第n電壓采樣單元用于采樣隔離型多路復合輸出不間斷電源的第1至第n路交流輸出端輸出的電壓信號；

所述第1至第n電壓采樣單元的輸出端均接至所述電壓綜合處理器的輸入端，所述電壓綜合處理器的一輸出端連接所述電壓有效值控制器的反饋端，所述電壓綜合處理模塊的另一輸出端接至所述電壓實時控制器的反饋端；

所述電壓有效值控制器的輸出作為電壓實時控制器的給定；

所述電壓實時控制器的輸出作為電流實時控制器的給定；

所述電流實時控制器的輸出端接至驅動控制模塊，所述驅動控制模塊的輸出端接至所述主功率開關電路，所述驅動控制模塊的輸出端輸出PWM驅動信號；

所述隔離輸出模塊包括一隔離變壓器，所述隔離變壓器包括一個初級繞組和至少2個次級繞組；所述隔離變壓器的初級繞組接至DC-AC雙向變換器的交流端口；所述隔離變壓器的其中一個次級繞組接至開關選擇模塊的輸出端；所述隔離變壓器的次級繞組作為該不間斷電源的交流輸出端且分別接至第1至第n電壓采樣單元的輸入端；

其中，n為正整數，且n≥2，所述n與所述隔離型多路復合輸出不間斷電源的路數對應，所述隔離變壓器的次級繞組的個數與隔離型多路復合輸出不間斷電源的交流輸出路數對應。

在本發明實施例中，所述電壓有效值控制器為PID控制器或PI控制器；所述電壓實時控制器為PID控制器或PI控制器；所述電流實時控制器為PID控制器或PI控制器。