[發(fā)明專利]用于UPS系統(tǒng)功率共享的動態(tài)事件觸發(fā)控制方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111036687.0
• 申請日: 2021-09-06
• 公開（公告）號: CN113489040B
• 公開（公告）日: 2021-12-14
• 發(fā)明（設計）人: 呂京航
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業(yè)大學（深圳）（哈爾濱工業(yè)大學深圳科技創(chuàng)新研究院）
• 主分類號: H02J3/32
• 分類號: H02J3/32;H02J3/01;H02J3/06;H02J9/06
• 代理公司: 深圳市添源知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 44451
• 代理人: 張西紅

本發(fā)明公開了一種用于UPS系統(tǒng)功率共享的動態(tài)事件觸發(fā)控制方法及裝置，包括設計有功功率控制器和諧波功率控制器；根據(jù)有功/諧波功率控制器的輸入建立有功/諧波功率共享狀態(tài)模型；根據(jù)最新觸發(fā)時間有功/諧波功率與實時有功/諧波功率定義有功/諧波功率測量誤差；根據(jù)所述有功/諧波功率測量誤差、有功/諧波功率控制器得到事件發(fā)生器的動態(tài)事件觸發(fā)條件，確定在事件發(fā)生器的觸發(fā)時序下實現(xiàn)有功功率共享。本發(fā)明用于模塊化在線UPS系統(tǒng)中的有功功率和諧波功率共享，其中虛擬阻抗基于所述方法進行自適應調(diào)節(jié)，與靜態(tài)ETC策略相比，所提出的基于事件觸發(fā)的控制方法能夠進一步降低通信壓力。

技術領域

本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)控制方法，特別是一種用于UPS系統(tǒng)功率共享的動態(tài)事件觸發(fā)控制方法及裝置。

背景技術

近年來，由于數(shù)據(jù)中心、通信網(wǎng)絡和IT服務器等關鍵負載的快速發(fā)展，對不間斷電源(UPS)系統(tǒng)為這些設備提供更穩(wěn)定的電源的需求很高。 其中，模塊化在線UPS系統(tǒng)因其靈活、可靠和易于維護的特點而變得有吸引力，模塊化UPS系統(tǒng)中并聯(lián)多個模塊，每個模塊包括AC/DC整流器、逆變器、旁路開關和電池組。

在模塊化UPS系統(tǒng)中，下垂控制策略通常用于并聯(lián)逆變器。然而，由于系統(tǒng)中的線路電阻不匹配，采用這種控制策略的UPS模塊之間的有功功率共享性能幾乎不能令人滿意。這是因為在低壓網(wǎng)絡中，如UPS系統(tǒng)，線路阻抗呈現(xiàn)電阻特性。這意味著無功功率分配總是準確的，而有功功率分配取決于UPS系統(tǒng)的線路電阻。因此，即使是很小的有功功率分配誤差，也可能導致UPS系統(tǒng)出現(xiàn)嚴重的環(huán)流，極大地影響模塊化UPS的穩(wěn)定運行。近年來，在解決這個問題方面取得了一些進展。然而，這些方法仍然存在不準確性，例如易受負載變化和系統(tǒng)參數(shù)不確定性的影響。另一方面，由于UPS系統(tǒng)中敏感負載（主要是非線性負載）的增加，逆變器模塊應適當?shù)胤謸@些非線性負載引起的諧波功率。然而，傳統(tǒng)的下垂控制很難實現(xiàn)這一目標，因為這種控制策略只處理基波有功和無功功率，而沒有考慮諧波功率。換句話說，下垂控制無法補償由線路電阻失配引起的諧波功率分配誤差。

最近已經(jīng)提出了幾種方法來處理有功和諧波功率共享問題。這些方法通常分為兩類，即無通信和基于通信的方法。在無通信方法中，直接在控制回路中添加一個大的虛擬阻抗。這種方法易于實現(xiàn)并且可以獲得良好的功率共享性能，但以犧牲公共耦合點（PCC）的電壓質(zhì)量為代價。因為這個大阻抗不可避免地會導致諧波壓降。為了克服這種方法的缺點，P.Sreekumar 等人有提出了一種控制策略，其中仍然需要精確的線路阻抗來設計下垂系數(shù)。此外，為了避免測量精確的線路阻抗，B. Liu等人提出了一種交流信號注入策略來避免線路阻抗測量。然而，這種方法在實踐中實施起來非常具有挑戰(zhàn)性，因為提取和注入交流信號需要大量計算。

另一方面，許多研究人員提出了基于通信的方法。通常，有功和諧波功率分配信號以及電壓補償信號在二次或三次控制層計算，然后通過通信線路發(fā)送到一次控制層。基于通信的方法可以進一步分為集中式和分布式控制策略來實現(xiàn)功率共享。有功功率共享問題通過基于并聯(lián)逆變器的系統(tǒng)中的集中控制策略得到解決，其中命令信號從中央控制器發(fā)送到逆變器單元以調(diào)節(jié)虛擬阻抗。然而，該方法通過在有功功率頻率下垂控制中加入擾動來實現(xiàn)諧波功率共享，

導致有功功率暫時振蕩。此外，集中式通信架構高度依賴于中央控制器和通信鏈路。它表示UPS系統(tǒng)的可靠性會受到通信線路故障的影響。此外，如果需要在UPS系統(tǒng)中插入額外的逆變器，則應在該逆變器和中央控制器之間建立通信連接。事實上，連接過程限制了UPS系統(tǒng)的可擴展性。為了克服這一限制，分布式控制策略已在并聯(lián)逆變器中廣泛實施，以提高系統(tǒng)的可擴展性和可靠性。最近，基于一致性的分布式控制已在并聯(lián)逆變器系統(tǒng)中實現(xiàn)。在基于一致性的分布式控制策略中，信息僅在相鄰單元之間交換。由于具有增強系統(tǒng)可靠性和可擴展性的優(yōu)勢，此功能非常有吸引力。例如，一些研究人員在電壓不平衡補償、無功功率分配和負序電流分配的一致性控制方面做了一些嘗試。需要指出的是，上述基于一致性的分布式控制策略在逆變器單元之間周期性地交換數(shù)據(jù)，這意味著通信網(wǎng)絡由于數(shù)據(jù)流量大而承受著很高的通信負擔。因此，有必要為模塊化在線UPS系統(tǒng)設計一種更高效、更節(jié)省通信的分布式控制。