RU2502181C1 - Control method of parallel connected modules of uninterrupted power source - Google Patents
Control method of parallel connected modules of uninterrupted power source Download PDFInfo
- Publication number
- RU2502181C1 RU2502181C1 RU2012130592/07A RU2012130592A RU2502181C1 RU 2502181 C1 RU2502181 C1 RU 2502181C1 RU 2012130592/07 A RU2012130592/07 A RU 2012130592/07A RU 2012130592 A RU2012130592 A RU 2012130592A RU 2502181 C1 RU2502181 C1 RU 2502181C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- module
- signal
- modules
- current
- output
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к технике преобразования электрической энергии и может быть использовано в устройствах и системах бесперебойного питания переменного тока, а также в устройствах автоматики и измерительной техники.The invention relates to techniques for converting electrical energy and can be used in devices and systems for uninterruptible power supply of alternating current, as well as in automation devices and measuring equipment.
Известны преобразователи напряжения с параллельно включенными линейным и импульсным каналами [1], выходные токи которых суммируют. С помощью линейного канала, охваченного отрицательной обратной связью по напряжению, формируют выходное напряжение заданной величины и формы (в данном случае синусоидальной). При этом выходной ток линейного канала измеряют и используют для управления импульсным каналом. С помощью импульсного канала посредством широтно-импульсной модуляции производят коммутацию энергии в нагрузку в соответствии с сигналом выходного тока линейного канала и одновременно его ограничение. Выходное напряжение импульсного канала фильтруется с помощью дросселя и по форме повторяет напряжение линейного канала, а ток суммируется с током линейного канала на нагрузке. Коэффициент полезного действия линейного канала невысок, его мощность сравнительно мала и при отказе мощного импульсного канала происходит отказ всего устройства.Known voltage converters with parallel connected linear and pulse channels [1], the output currents of which are added up. Using a linear channel covered by negative voltage feedback, an output voltage of a given magnitude and shape (in this case, sinusoidal) is formed. The output current of the linear channel is measured and used to control the pulse channel. Using a pulse channel by means of pulse-width modulation, the energy is switched to the load in accordance with the output signal of the linear channel and at the same time its limitation. The output voltage of the pulse channel is filtered using a choke and repeats the voltage of the linear channel in shape, and the current is summed with the current of the linear channel at the load. The efficiency of the linear channel is low, its power is relatively small, and when a powerful pulse channel fails, the entire device fails.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ управления параллельно соединенными импульсными инверторами [2], выходные токи которых суммируют. В качестве первого, ведущего используют инвертор напряжения с широтно-импульсной модуляцией, выходное напряжение которого фильтруют с помощью фильтра, например Г-образного. Несущую частоту широтно-импульсного преобразования электрической энергии ведомых, то есть второго, третьего и так далее инверторов, выбирают меньше, чем у первого. Для управления вторым, третьим, четвертым и так далее инверторами используют сигнал выходного тока первого инвертора. Коэффициенты передачи ведомых инверторов по току задают посредством соответствующей отрицательной обратной связи по току.The closest in technical essence to the proposed method is a method of controlling parallel-connected pulse inverters [2], the output currents of which are summed. As the first, leading use a voltage inverter with pulse-width modulation, the output voltage of which is filtered using a filter, for example L-shaped. The carrier frequency of the pulse-width conversion of the electrical energy of the slaves, that is, the second, third, and so on inverters, is chosen less than that of the first. To control the second, third, fourth and so on inverters use the output current signal of the first inverter. The transmission coefficients of the slave current inverters are set by means of the corresponding negative current feedback.
Характеристики ведущего и ведомых инверторов значительно отличаются и поэтому инверторы не являются взаимозаменяемыми. В результате при отказе ведущего канала происходит отказ всего устройства источника бесперебойного питания.The characteristics of the master and slave inverters are significantly different and therefore the inverters are not interchangeable. As a result, when the master channel fails, the entire uninterruptible power supply device fails.
Решение задачи повышения надежности источника бесперебойного питания состоит в том, что используют одинаковые модули, каждый из которых может быть использован как отдельный источник бесперебойного питания. Модули соединяют параллельно, один из модулей работает в режиме ведущего, а остальные в режиме ведомых. Задают режимы работы модулей путем соответствующего переключения сигналов управления без коммутации силовых входов и выходов. Такое управление позволяет изменять режимы работы модулей и в случае аварии одного из них его отключают, а нагрузка распределяется на оставшиеся модули в соответствии с технологией «горячего» резервирования.The solution to the problem of increasing the reliability of an uninterruptible power supply is that they use the same modules, each of which can be used as a separate uninterruptible power supply. The modules are connected in parallel, one of the modules works in master mode, and the rest in slave mode. The operating modes of the modules are set by appropriate switching of control signals without switching power inputs and outputs. This control allows you to change the operating modes of the modules and in the event of an accident one of them is turned off, and the load is distributed to the remaining modules in accordance with the technology of "hot" redundancy.
Несущие частоты широтно-импульсной модуляции модулей задают одинаковыми, а фазы импульсов, формируют с помощью широтно-импульсных модуляторов инверторов со смещением, достаточным для исключения одновременного срабатывания их ключей.The carrier frequencies of the pulse-width modulation moduli are set equal, and the phases of the pulses are formed using pulse-width modulator inverters with an offset sufficient to exclude the simultaneous operation of their keys.
Техническим результатом заявляемого решения является повышение надежности модульного источника бесперебойного питания с выходом на переменном токе и его масштабируемости, то есть, например увеличении выходной мощности путем параллельного подключения дополнительного модуля источника бесперебойного питания.The technical result of the proposed solution is to increase the reliability of a modular uninterruptible power supply with AC output and its scalability, that is, for example, increasing the output power by parallel connection of an additional uninterruptible power supply module.
Сущность предлагаемого способа управления состоит в том, что все модули делают одинаковыми и для обеспечения высоких динамических свойств и запаса устойчивости из управляющего сигнала инвертора ведущего модуля дополнительно вычитают сигнал обратной связи по току конденсатора выходного Г-образного фильтра. Режим работы каждого модуля в случае необходимости изменяют с помощью переключателей так, что один любой из модулей может быть сделан ведущим, а любые другие ведомыми.The essence of the proposed control method is that all modules are made the same and to ensure high dynamic properties and stability margin, the feedback signal for the current of the capacitor of the output L-shaped filter is additionally subtracted from the control signal of the inverter of the master module. The operating mode of each module, if necessary, is changed using switches so that one of any of the modules can be made the master, and any other slaves.
В случае аварии ведущего модуля его автоматически заменяют одним из ведомых, имеющим наивысший приоритет. Для перевода ведомого модуля в режим работы ведущего без коммутации силовых входов и выходов на его вход подают сигнал, который получают посредством переключения его входной цепи с задающего сигнала тока на задающий сигнал напряжения синусоидальной формы, из которого вычитают подключаемый сигнал обратной связи по напряжению и суммарный сигнал тока конденсаторов выходных фильтров модулей переключаемый вместо сигнала обратной связи выходного тока модуля, одновременно на общую управляющую шину выходного тока ведущего модуля подключают сигнал этого модуля.In the event of a failure of the master module, it is automatically replaced by one of the slaves, which has the highest priority. To put the slave module into the mode of operation of the master without switching power inputs and outputs, a signal is supplied to its input, which is obtained by switching its input circuit from the current setting signal to the sinusoidal voltage setting signal, from which the connected voltage feedback signal and the total signal are subtracted the current of the capacitors of the output filters of the modules switchable instead of the feedback signal of the output current of the module, at the same time I connect to the common control bus of the output current of the master module signal of this module.
Для ввода дополнительного модуля в состав источника бесперебойного питания его подключают к шине первичного электропитания и устанавливают в режим ведущего модуля, затем кратковременно нагружают на тестовую нагрузку и устанавливают выходное напряжение, равное выходному напряжению источника по величине, частоте и фазе, после чего подключают к нагрузке в момент времени перехода выходного напряжения через ноль. Одновременно дополнительный модуль переключают в режим ведомого, при этом на его вход подают сигнал, который получают посредством переключения его входной цепи с задающего сигнала напряжения на сигнал выходного тока ведущего модуля, из этого сигнала вычитают сигнал обратной связи по выходному току модуля, подаваемый путем переключения цепи обратной связи по току конденсаторов на цепь обратной связи по выходному току инвертора, а сигнал обратной связи по напряжению отключают.To add an additional module to the uninterruptible power supply, it is connected to the primary power bus and installed in the master module mode, then briefly loaded on the test load and set the output voltage equal to the output voltage of the source in magnitude, frequency and phase, and then connected to the load in instant of transition of the output voltage through zero. At the same time, the additional module is switched to the slave mode, and a signal is received at its input, which is obtained by switching its input circuit from the voltage setting signal to the output current signal of the master module, and the feedback signal on the module output current supplied by switching the circuit is subtracted from this signal feedback on the capacitor current to the feedback circuit of the inverter output current, and the voltage feedback signal is turned off.
На фигуре 1 изображена функциональная блок-схема устройства для осуществления предлагаемого способа; на фигурах 2 и 3 - диаграммы напряжений и токов, поясняющие заявляемый способ управления параллельно соединенными модулями при отказе ведомого и ведущего модуля соответственно.The figure 1 shows a functional block diagram of a device for implementing the proposed method; in figures 2 and 3 are diagrams of voltages and currents explaining the inventive method of controlling parallel-connected modules in case of failure of the slave and master module, respectively.
Устройство для осуществления предлагаемого способа управления параллельно соединенными модулями источника бесперебойного питания (фигура 1) содержит первый модуль 1, работающий в режиме ведущего, второй модуль 2, n-ый и последний N-й модули, работающие в режиме ведомых. Здесь n=2, 3, …, N. Все модули одинаковы, но с помощью переключателей могут быть установлены либо в режим ведущего (один модуль) либо в режим ведомого (остальные модули). В первом модуле, также как и в последующих, имеются выпрямительно-зарядное устройство 3, батарея аккумуляторов 4, устройство управления 5, широтно-импульсный модулятор 6, инвертор 7, дроссель 8 и конденсатор 9 выходного фильтра, а также датчики тока 10 и 11. С помощью устройства управления 5 осуществляется общее управление модулем, коммутация переключателей и реализуется закон управления.A device for implementing the proposed method for controlling parallel-connected modules of an uninterruptible power supply (Figure 1) contains a first module 1 operating in master mode, a second module 2, n-th and last N-th modules operating in slave mode. Here n = 2, 3, ..., N. All modules are the same, but with the help of switches, they can be installed either in the master mode (one module) or in the slave mode (other modules). In the first module, as well as in the subsequent ones, there is a rectifier-charger 3, accumulator battery 4, control device 5, pulse-width modulator 6, inverter 7, inductor 8 and output filter capacitor 9, as well as current sensors 10 and 11. Using the control device 5, the general control of the module is carried out, the switches are switched, and the control law is implemented.
Каждый модуль источника бесперебойного питания, также как и первый модуль содержит выключатель 12, переключатель 13 сигнала управления, выключатель 14 подачи сигнала обратной связи на шину управления по току, выключатель 15 сигнала обратной связи по напряжению, переключатель 16 обратной связи по току и выключатель 17 нагрузки. Одновременно в состав модульного источника бесперебойного питания входит сумматор 18 сигналов датчиков тока конденсаторов каждого модуля, а к выходу источника подключена нагрузка 19. Положения переключателей модуля 1 соответствуют режиму работы ведущего модуля.Each uninterruptible power supply module, as well as the first module, contains a switch 12, a control signal switch 13, a current feedback feedback switch 14, a voltage feedback switch 15, a voltage feedback switch 16, and a load switch 17 . At the same time, the modular uninterruptible power supply unit includes an adder 18 of the capacitor current sensor signals of each module, and a load 19 is connected to the source output. The positions of the switches of module 1 correspond to the operating mode of the master module.
Обозначим дополнительно переключатели второго модуля: выключатель 20 модуля, переключатель 21 сигнала управления, выключатель 22 подачи сигнала обратной связи по току, выключатель 23 сигнала обратной связи по напряжению и переключатель 24 обратной связи по току. Аналогичные переключатели остальных модулей установлены в положение, соответствующее режиму работы ведомого модуля. Датчик выходного тока 25 второго модуля также как и аналогичные датчики остальных ведомых модулей отключены от шины управления по току, а их выходные сигналы используются для внутренней обратной связи по току.Let us additionally denote the switches of the second module: module switch 20, control signal switch 21, current feedback signal supply switch 22, voltage feedback signal switch 23 and current feedback switch 24. Similar switches of the remaining modules are set to the position corresponding to the operation mode of the slave module. The output current sensor 25 of the second module as well as similar sensors of the other slave modules are disconnected from the current control bus, and their output signals are used for internal current feedback.
На фигуре 2 показаны процессы аварийного отключения в момент t1 одного из ведомых модулей (второго). Одновременно на фигуре показаны процессы при включении в состав источника бесперебойного питания вместо отказавшего дополнительного модуля в момент времени t2. На фигуре приведены диаграммы: 26 -импульсы синхронизации (Ucинx); 27 - выходные импульсы инвертора ведущего модуля (UM1); 28 - задающий сигнал синусоидальной формы с частотой 50 Гц; 29 - выходное напряжение источника бесперебойного питания; 30 - выходной ток первого (ведущего) модуля (IM1); 31 - выходной ток второго (ведомого) модуля (IM2); 32 - выходной ток третьего (ведомого) модуля (IM3) и 33 - выходной ток источника бесперебойного питания (IH). На кривой линии 31 отмечен условно момент времени t3, начала процедуры подключения дополнительного модуля в состав источника.The figure 2 shows the emergency shutdown processes at time t 1 of one of the slave modules (second). At the same time, the figure shows the processes when an uninterruptible power supply is included in the structure instead of a failed additional module at time t 2 . The figure shows the diagrams: 26 synchronization pulses (U cinx ); 27 - output pulses of the inverter of the leading module (U M1 ); 28 - a reference signal of a sinusoidal shape with a frequency of 50 Hz; 29 - output voltage of uninterruptible power supply; 30 - output current of the first (leading) module (I M1 ); 31 - output current of the second (slave) module (I M2 ); 32 is the output current of the third (slave) module (I M3 ) and 33 is the output current of the uninterruptible power supply (I H ). On the curve of
С помощью фигуры 3 показаны процессы аварийного отключения (момент времени t) ведущего модуля и одновременного изменения режима работы второго, ведомого модуля на режим работы ведущего. На фигуре 3 изображены: 34 - диаграмма выходного напряжения инвертора первого (ведущего) модуля (UM1); 35 - диаграмма выходного напряжения инвертора второго модуля (UM2), работающего в режиме ведомого и затем переведенного в момент времени t1 в режим ведущего; 36 - диаграмма выходного напряжения инвертора третьего модуля (UM3), работающего в режиме ведомого; 37 - задающий сигнал ведущего модуля; 38 - выходное напряжение источника бесперебойного питания при отказе в момент времени t1 ведущего модуля; 39 -выходной ток первого (ведущего) модуля (IM1); 40 - выходной ток второго модуля (IM2), переводимого в режим ведущего; 41 - выходной ток третьего (ведомого) модуля (IM3); 42 - выходной ток источника бесперебойного питания (IH).Using figure 3 shows the processes of emergency shutdown (time t) of the master module and the simultaneous change of the operating mode of the second, slave module to the operating mode of the master. The figure 3 shows: 34 is a diagram of the output voltage of the inverter of the first (leading) module (U M1 ); 35 is a diagram of the output voltage of the inverter of the second module (U M2 ) operating in slave mode and then transferred to the master mode at time t 1 ; 36 is a diagram of the output voltage of the inverter of the third module (U M3 ) operating in slave mode; 37 - the driving signal of the leading module; 38 - the output voltage of the uninterruptible power supply in case of failure at time t 1 of the master module; 39 - output current of the first (leading) module (I M1 ); 40 - output current of the second module (I M2 ), transferred to the master mode; 41 - output current of the third (slave) module (I M3 ); 42 - output current of uninterruptible power supply (I H ).
Способ управления параллельно соединенными модулями источника бесперебойного питания осуществляется следующим образом. С помощью ведущего модуля осуществляется генерирование напряжения заданной формы и величины. Посредством ведомых модулей осуществляется генерирование токов соответствующих задающему сигналу выходного тока ведущего модуля и собственного коэффициента передачи по току каждого ведомого модуля. Поэтому при параллельном соединении выходов модулей выходной ток ведущего модуля имеет относительно малую величину, обусловленную функцией фильтра активного типа. Выходные токи ведомых модулей обеспечивают практически всю выходную мощность источника бесперебойного питания и при равенстве коэффициентов передачи по току оказываются практически равными.A method of controlling parallel-connected modules of an uninterruptible power supply is as follows. Using the master module, voltage of a given shape and magnitude is generated. The slave modules generate currents corresponding to the driving signal of the output current of the master module and the own current transfer coefficient of each slave module. Therefore, when the outputs of the modules are connected in parallel, the output current of the master module is relatively small, due to the function of the active type filter. The output currents of the slave modules provide almost the entire output power of the uninterruptible power supply and, when the current transfer coefficients are equal, are almost equal.
Задающий сигнал, подобный кривой 28 на фигуре 2, в цифровой или аналоговой форме подают на вход широтно-импульсного модулятора 6 (фигура 1) модуля 1 через переключатель 13. Переключатель 13 находится в нижнем положении, соответствующем режиму ведущего модуля, с помощью которого осуществляется формирование напряжения синусоидальной формы заданной величины. Поэтому в качестве главной отрицательной обратной связи используется связь по напряжению и переключатель 15 находится в замкнутом состоянии. Одновременно с целью повышения динамических свойств ведущего модуля и всего источника в нем используется дополнительная отрицательная обратная связь по сумме токов конденсаторов фильтров всех модулей. Для этого переключатель 16 установлен в верхнее положение, а с помощью сумматора 18 осуществляют суммирование токов конденсаторов, измеряемых с помощью датчика тока 10 ведущего модуля и остальных датчиков тока конденсаторов ведомых модулей. Переключатели, используемые в модулях источника бесперебойного питания выполнены на основе бесконтактных устройств, например на основе полевых транзисторов.A reference signal, similar to
Кривая 28 (фигура 2) выходного напряжения источника бесперебойного питания задается с помощью устройства управления 5 и имеет синусоидальную форму и фазу, совпадающую с фазой напряжения электросети (UЭC)-На осциллограммах фигур 2 (кривая 29) и 3 (кривая 38) кривые выходного напряжения незначительно отстают от задающего напряжения (кривые 28 и 37 соответственно). Это обусловлено наличием в каждом модуле выходных фильтров интегрирующего характера.Curve 28 (figure 2) of the output voltage of the uninterruptible power supply is set using the control device 5 and has a sinusoidal shape and phase matching the phase of the mains voltage (U EC ) -On the waveforms of figures 2 (curve 29) and 3 (curve 38), the output curves voltage slightly lag behind the reference voltage (
Для управления модулями 2, …, n, …, N, работающими в режиме ведомого в качестве управляющего сигнала используется сигнал выходного тока ведущего модуля 1 (фигура 1), который получают с помощью датчика тока 11 и подают на шину обратной связи с помощью замкнутого выключателя 14. Во втором, ведомом модуле переключатель 21 и аналогичные ему переключатели остальных модулей находятся в верхнем положении, а выключатель 22 и аналогичные ему - в разомкнутом состоянии. Главной в ведомых модулях является обратная связь по выходному току, которая образуется с помощью датчика 25 и переключателя 24 (в нижнем положении) второго модуля, а также аналогичных им датчиков и переключателей остальных модулей. Цепь отрицательной обратной связи по напряжению отключена с помощью разомкнутого выключателя 23 второго модуля и аналогичных выключателей остальных модулей.To control the modules 2, ..., n, ..., N operating in the slave mode, the output current of the master module 1 is used as a control signal (figure 1), which is obtained using the current sensor 11 and fed to the feedback bus using a closed switch 14. In the second, slave module, the switch 21 and similar switches of the remaining modules are in the upper position, and the switch 22 and the like are in the open state. The main thing in the slave modules is the feedback on the output current, which is formed using the sensor 25 and the switch 24 (in the lower position) of the second module, as well as similar sensors and switches of the remaining modules. The negative voltage feedback circuit is disconnected using the open switch 23 of the second module and similar switches of the remaining modules.
На фигуре 2 изображены процессы в модульном источнике бесперебойного питания при отказе в момент времени t1 одного из ведомых модулей (в данном случае второго). С помощью кривой 31 (фигура 2) показано, что в момент времени t1 выходной ток второго, отключившегося модуля 2 (фигура 1) скачком снижается до нуля. В результате скачкообразное уменьшение тока в нагрузке 19 приводит к уменьшению напряжения и как следствие к скачкообразному возрастанию выходного тока (кривая 30 на фигуре 2) ведущего модуля 1 (фигура 1). Резкое увеличение тока ведущего модуля обеспечивается накопленным зарядом конденсатора 9 и последующей реакцией системы управления. Одновременно возрастает ток оставшихся ведомых модулей, в частности третьего модуля (кривая 32 на фигуре 2).The figure 2 shows the processes in a modular uninterruptible power supply in case of failure at time t 1 of one of the slave modules (in this case, the second). Using curve 31 (figure 2) it is shown that at time t 1 the output current of the second, disconnected module 2 (figure 1) abruptly decreases to zero. As a result, an abrupt decrease in current in the load 19 leads to a decrease in voltage and, as a consequence, to an abrupt increase in the output current (
В результате отключения ведомого модуля 2 на кривой 29 выходного напряжения источника бесперебойного питания возникает незначительный провал. Амплитуда провала и длительность зависят от параметров выходного фильтра, которые выбираются, прежде всего, наименьшим, но достаточным для фильтрации несущей частоты модуляции импульсов инвертора модуля. С помощью ломанной 27 выходных импульсов напряжения инвертора ведущего модуля показано, что в течение провала генерируются импульсы (положительной полярности) с максимальным коэффициентом заполнения.As a result of the shutdown of the slave module 2 on the
С помощью фигуры 2 условно показан подключение дополнительного модуля в состав источника с помощью выключателя 20 (фигура 1). Подключение дополнительного модуля осуществляется в режиме ведущего модуля автоматически, начиная с момента t3 (фигура 2), посредством специальной процедуры предварительного формирования и увеличения выходного напряжения до значения, равного выходному напряжению источника по величине, частоте и фазе. Затем в момент времени Х2 производится перевод модуля в режим работы ведомого с помощью переключателей 21, 22, 23 и 24 и переключение с тестовой нагрузки на нагрузку рабочую (на структурной схеме фигуры 1 не показано) в момент перехода выходного напряжения через ноль. При этом возникает скачкообразное отклонение выходного напряжения источника (кривая 29 фигуры 2), обусловленное отличием мгновенного значения тока дросселя фильтра модуля от рабочего значения и возможным неравенством напряжений на конденсаторах. Здесь посредством токов ведущего модуля 1 (кривая 30) и ведомого модуля 3 (кривая 32) в момент времени t2 компенсируется ток перезаряда емкости условно дополнительного модуля 2 (кривая 31). Это отклонение определяется алгоритмом формирования напряжения, соответствием тестовой нагрузки реальной и может быть сведено к нулю.Using figure 2 conditionally shows the connection of the additional module to the source using the switch 20 (figure 1). The additional module is connected in the master module mode automatically, starting from the moment t 3 (Figure 2), by means of a special procedure of preliminary formation and increase of the output voltage to a value equal to the output voltage of the source in magnitude, frequency and phase. Then, at time point X 2 , the module is put into slave operation mode using switches 21, 22, 23, and 24 and the test load is switched to the working load (not shown in the structural diagram of Figure 1) at the time the output voltage passes through zero. In this case, an abrupt deviation of the output voltage of the source occurs (
На фигуре 3 иллюстрируются процессы в модульном источнике бесперебойного питания при отказе в момент времени t1 ведущего модуля. В момент времени t, размыкаются выключатели 12 и 17 (фигура 1), то есть модуль 1 отключается. При этом производится переключение одного из ведомых модулей (в данном случае модуля 2) из режима ведомого в режим ведущего. Выбор модуля для переключения в режим ведущего производится в соответствии с приоритетом, значение которого может быть записано заранее в память блока управления модуля. Изменение режима работы осуществляется следующим образом: переключатель 21 переводится в нижнее положение и управляющим сигналом для второго модуля 2 становится сигнал задающего напряжения, а с помощью замыкания выключателя 23 в цепь отрицательной обратной связи подается выходное напряжение источника. Одновременно перевод выключателя 24 в верхнее состояние образуется дополнительная отрицательная обратная связь по суммарному току конденсаторов модулей. Посредством замыкания выключателя 22 на шину управляющего сигнала тока подается выходной ток второго модуля, переведенного в режим ведущего.The figure 3 illustrates the processes in a modular uninterruptible power supply in case of failure at time t 1 of the master module. At time t, the switches 12 and 17 open (figure 1), that is, module 1 is turned off. In this case, one of the slave modules (in this case, module 2) is switched from the slave mode to the master mode. The selection of the module for switching to the master mode is carried out in accordance with the priority, the value of which can be recorded in advance in the memory of the module control unit. Changing the operating mode is as follows: the switch 21 is lowered and the control signal for the second module 2 becomes the reference voltage signal, and by closing the switch 23, the output voltage of the source is supplied to the negative feedback circuit. At the same time, turning the switch 24 to the upper state produces an additional negative feedback on the total current of the capacitors of the modules. By closing the switch 22, the output current of the second module, transferred to the master mode, is supplied to the current control signal bus.
С помощью кривой 39 на фигуре 3 показано, что в момент времени t1 выходной ток первого модуля 1 скачком снижается до нуля, а генерация мощных импульсов инвертора модуля 1 прекращается (ломанная 34). В результате изменение тока в нагрузке (кривая 42 фигуры 3) приводит к незначительному уменьшению напряжения (кривая 38) и как следствие к скачку выходного тока (кривая 40) ведущего модуля, которым в данном случае становится модуль 2 (на фигуре 1). Резкое увеличение тока ведущего модуля обеспечивается накопленным зарядом конденсатора 9 и соответствующей реакцией системы управления. Одновременно возрастает ток оставшихся ведомых модулей, в частности модуля 3 (кривая 41 на фигуре 3). При этом по мере увеличения тока ведомых модулей ток ведущего модуля снижается до регулярного значения как показано с помощью кривой 40.Using
Изменение выходных токов инверторов модулей 2 и 3 происходит в соответствии с изменением коэффициента заполнения импульсов, как показано посредством ломанных 35 и 36 соответственно. С помощью кривой 42 изображена форма выходного тока источника бесперебойного питания. На фигурах 2 и 3 показаны процессы для активно-индуктивной нагрузки, составляющей около 50% от номинального значения. При этом питание инверторов в данном примере осуществляется двухполярным симметричным напряжением +450 В и -450 В. В источниках бесперебойного питания двухполярное напряжение может быть получено на выходах корректора коэффициента мощности, либо с помощью преобразователя (конвертора) напряжения аккумуляторной батареи. В приведенном на фигурах примере используется двухполярная широтно-импульсная модуляция с возвратом к нулю, а несущая частота модуляции равна 10 кГц. Предлагаемый способ управления параллельно соединенными модулями позволяет в общем случае использовать и другие виды широтно-импульсной модуляции, например широтно-импульсную модуляцию с выходным напряжением без возврата к нулю, которой свойственна простота, но и большие потери при малых токах нагрузки.The change in the output currents of the inverters of modules 2 and 3 occurs in accordance with the change in the duty cycle of the pulses, as shown by broken 35 and 36, respectively. Using
Величина выходного тока IMn (действующее значение) каждого из ведомых модулей задается с помощью коэффициента передачи по току и устанавливается автоматически в соответствии с величиной нагрузки и числом модулей N. В общем случае коэффициенты передачи по току отдельных модулей и установочная мощность могут быть различными. Если коэффициенты передачи ведомых модулей по току одинаковы, то величины выходных токов модулей равны.The value of the output current I Mn (effective value) of each of the slave modules is set using the current transfer coefficient and is set automatically in accordance with the load value and the number of modules N. In general, the current transfer coefficients of the individual modules and the installed power can be different. If the transmission coefficients of the slave modules in current are the same, then the values of the output currents of the modules are equal.
С помощью ведущего модуля выполняется функция фильтра активного типа, поэтому выходной ток ведущего модуля стремятся уменьшить. Выходной ток ведущего модуля условно можно представить в виде двух составляющих: составляющей тока фильтрации и составляющей тока нагрузки. В большинстве практических случаев значения коэффициентов передачи по току ведомых модулей задают относительно большими. Поэтому выходной ток ведущего модуля (смотри фигуры 2 и 3) во много раз меньше тока нагрузки IH при больших и средних его значениях. С уменьшением тока нагрузки выходной ток ведущего модуля становится сравним с выходными токами ведомых модулей и нагрузки, так как величина пульсаций напряжения несущей частоты модуляции изменяется незначительно. В свою очередь снижение величины составляющей тока фильтрации можно добиться путем уменьшения пульсаций выходного тока ведомых каналов и увеличения частоты модуляции.Using the master module, the function of the filter of the active type is performed, therefore, the output current of the master module is sought to reduce. The output current of the master module can conditionally be represented in the form of two components: a component of the filtration current and a component of the load current. In most practical cases, the current transfer coefficients of the slave modules are set relatively large. Therefore, the output current of the leading module (see figures 2 and 3) is many times less than the load current I H at large and medium values. With a decrease in the load current, the output current of the leading module becomes comparable with the output currents of the slave modules and the load, since the value of the ripple voltage of the carrier frequency of the modulation varies slightly. In turn, a decrease in the component of the filtration current can be achieved by reducing the ripple of the output current of the slave channels and increasing the modulation frequency.
Предлагаемый способ управления позволяет повысить надежность источника бесперебойного питания на основе нескольких модулей (источников), соединенных силовыми входами и выходами параллельно. В случае отказа одного из модулей (любого) последний отключается по команде собственного контроллера или в результате срабатывания предохранителя, а источник бесперебойного питания сохраняет свою работоспособность. Вместе с этим каждый из модулей может выполнять все функции источника бесперебойного питания и может быть использован отдельно.The proposed control method improves the reliability of the uninterruptible power supply based on several modules (sources) connected by power inputs and outputs in parallel. In the event of a failure of one of the modules (any), the latter is turned off by the command of its own controller or as a result of a fuse, and the uninterruptible power supply remains operational. At the same time, each of the modules can perform all the functions of an uninterruptible power supply and can be used separately.
ЛитератураLiterature
1. Неганов В.А., Гейтенко А.Е. Авторское свидетельство RU 2320079 С1. Способ управления линейно-импульсного усилителя с параллельным включением каналов. 20.03.2004 г.1. Neganov V.A., Geitenko A.E. Copyright certificate RU 2320079 C1. The control method of a linear-pulse amplifier with parallel connection of channels. March 20, 2004
2. Гейтенко А.Е., Гейтенко Е.Н., Неганов В.А. Патент на изобретение №2375809 Способ управления параллельно соединенными инверторами. 10.12.2009 г.2. Geitenko A.E., Geitenko E.N., Neganov V.A. Patent for invention No. 2375809 A method for controlling parallel-connected inverters. 12/10/2009
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012130592/07A RU2502181C1 (en) | 2012-07-17 | 2012-07-17 | Control method of parallel connected modules of uninterrupted power source |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012130592/07A RU2502181C1 (en) | 2012-07-17 | 2012-07-17 | Control method of parallel connected modules of uninterrupted power source |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2502181C1 true RU2502181C1 (en) | 2013-12-20 |
Family
ID=49785263
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012130592/07A RU2502181C1 (en) | 2012-07-17 | 2012-07-17 | Control method of parallel connected modules of uninterrupted power source |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2502181C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2658621C2 (en) * | 2015-12-23 | 2018-06-22 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики" (ФГБОУ ВО ПГУТИ) | Method of control over uninterrupted power source redundant modules |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1636970A1 (en) * | 1988-03-09 | 1991-03-23 | Научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт силовой полупроводниковой техники | Method of starting up a self-contained current inverter for uninterrupted-supply generating sets |
| US6496394B2 (en) * | 2000-09-29 | 2002-12-17 | Sanyo Denki Co., Ltd. | Uninterruptible power system |
| RU29190U1 (en) * | 2002-12-06 | 2003-04-27 | Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А.Бонч-Бруевича | Uninterruptable power source |
| GB2419478A (en) * | 2004-10-22 | 2006-04-26 | Hitachi Ltd | Parallel connected power converters having current and voltage control modes |
| RU2330321C1 (en) * | 2006-12-07 | 2008-07-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики" (ГОУ ВПО "СибГУТИ") | Uninterrupted power supply source in direct current circuit |
| JP2009171813A (en) * | 2008-01-21 | 2009-07-30 | Sanyo Denki Co Ltd | Parallel operation inverter device |
| RU2375809C1 (en) * | 2008-10-14 | 2009-12-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики" | Method for control of connected in parallel inverters |
| EP2270970A1 (en) * | 2009-07-02 | 2011-01-05 | Converteam Technology Ltd | Control methods for the synchronisation of parallel-connected power converters operating in accordance with a pulse width modulation (PWM) strategy |
-
2012
- 2012-07-17 RU RU2012130592/07A patent/RU2502181C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1636970A1 (en) * | 1988-03-09 | 1991-03-23 | Научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт силовой полупроводниковой техники | Method of starting up a self-contained current inverter for uninterrupted-supply generating sets |
| US6496394B2 (en) * | 2000-09-29 | 2002-12-17 | Sanyo Denki Co., Ltd. | Uninterruptible power system |
| RU29190U1 (en) * | 2002-12-06 | 2003-04-27 | Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А.Бонч-Бруевича | Uninterruptable power source |
| GB2419478A (en) * | 2004-10-22 | 2006-04-26 | Hitachi Ltd | Parallel connected power converters having current and voltage control modes |
| RU2330321C1 (en) * | 2006-12-07 | 2008-07-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики" (ГОУ ВПО "СибГУТИ") | Uninterrupted power supply source in direct current circuit |
| JP2009171813A (en) * | 2008-01-21 | 2009-07-30 | Sanyo Denki Co Ltd | Parallel operation inverter device |
| RU2375809C1 (en) * | 2008-10-14 | 2009-12-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики" | Method for control of connected in parallel inverters |
| EP2270970A1 (en) * | 2009-07-02 | 2011-01-05 | Converteam Technology Ltd | Control methods for the synchronisation of parallel-connected power converters operating in accordance with a pulse width modulation (PWM) strategy |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2658621C2 (en) * | 2015-12-23 | 2018-06-22 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики" (ФГБОУ ВО ПГУТИ) | Method of control over uninterrupted power source redundant modules |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102336970B1 (en) | battery system | |
| JP6191830B2 (en) | Power conversion system | |
| EP2601682B1 (en) | Solar power conversion system | |
| US9112430B2 (en) | Direct current to alternating current conversion utilizing intermediate phase modulation | |
| EP2156542A2 (en) | Prediction scheme for step wave power converter and inductive inverter topology | |
| CN102457197A (en) | Power transfer between independent power ports utilizing a single transformer | |
| CN102843028A (en) | Dc power supply system | |
| Ghosh et al. | A single-phase isolated Z-source inverter | |
| RU2375809C1 (en) | Method for control of connected in parallel inverters | |
| EP1844539B1 (en) | Method and inverter for converting a dc voltage into a 3-phase ac output | |
| EP2811630B1 (en) | Power converter and power supplying method thereof | |
| RU2502181C1 (en) | Control method of parallel connected modules of uninterrupted power source | |
| JP2015057040A (en) | Photovoltaic inverter | |
| JP2012151923A (en) | Power conversion apparatus | |
| JP2011193704A (en) | Dc-ac power converter | |
| Wang et al. | Hold-up time analysis of a dc-link module with a series voltage compensator | |
| Song et al. | Circulating current elimination scheme for parallel operation of common dc bus inverters | |
| Leong et al. | Deadbeat-based PI controller for stand-alone single-phase voltage source inverter using battery cell as primary sources | |
| EP2826140B1 (en) | Method for controlling an h-bridge inverter and h-bridge inverter | |
| Korhonen et al. | Feedforward control of isolating photovoltaic DC-DC converter to reduce grid-side DC link voltage fluctuation | |
| RU2658621C2 (en) | Method of control over uninterrupted power source redundant modules | |
| US20230106209A1 (en) | Novel approach for dc to ac inversion | |
| AU2015261637B2 (en) | Solar Power Conversion System | |
| Barnes et al. | Implementation of a three-phase multilevel boosting inverter using switched-capacitor converter cells | |
| Hagar et al. | A scalable multi-input multi-level voltage sourced converter |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150718 |