[发明专利]用于UPS系统功率共享的动态事件触发控制方法及装置

说明书

本发明公开了一种用于UPS系统功率共享的动态事件触发控制方法及装置，包括设计有功功率控制器和谐波功率控制器；根据有功/谐波功率控制器的输入建立有功/谐波功率共享状态模型；根据最新触发时间有功/谐波功率与实时有功/谐波功率定义有功/谐波功率测量误差；根据所述有功/谐波功率测量误差、有功/谐波功率控制器得到事件发生器的动态事件触发条件，确定在事件发生器的触发时序下实现有功功率共享。本发明用于模块化在线UPS系统中的有功功率和谐波功率共享，其中虚拟阻抗基于所述方法进行自适应调节，与静态ETC策略相比，所提出的基于事件触发的控制方法能够进一步降低通信压力。

技术领域

本发明涉及电力系统控制方法，特别是一种用于UPS系统功率共享的动态事件触发控制方法及装置。

背景技术

近年来，由于数据中心、通信网络和IT服务器等关键负载的快速发展，对不间断电源(UPS)系统为这些设备提供更稳定的电源的需求很高。 其中，模块化在线UPS系统因其灵活、可靠和易于维护的特点而变得有吸引力，模块化UPS系统中并联多个模块，每个模块包括AC/DC整流器、逆变器、旁路开关和电池组。

在模块化UPS系统中，下垂控制策略通常用于并联逆变器。然而，由于系统中的线路电阻不匹配，采用这种控制策略的UPS模块之间的有功功率共享性能几乎不能令人满意。这是因为在低压网络中，如UPS系统，线路阻抗呈现电阻特性。这意味着无功功率分配总是准确的，而有功功率分配取决于UPS系统的线路电阻。因此，即使是很小的有功功率分配误差，也可能导致UPS系统出现严重的环流，极大地影响模块化UPS的稳定运行。近年来，在解决这个问题方面取得了一些进展。然而，这些方法仍然存在不准确性，例如易受负载变化和系统参数不确定性的影响。另一方面，由于UPS系统中敏感负载（主要是非线性负载）的增加，逆变器模块应适当地分担这些非线性负载引起的谐波功率。然而，传统的下垂控制很难实现这一目标，因为这种控制策略只处理基波有功和无功功率，而没有考虑谐波功率。换句话说，下垂控制无法补偿由线路电阻失配引起的谐波功率分配误差。

最近已经提出了几种方法来处理有功和谐波功率共享问题。这些方法通常分为两类，即无通信和基于通信的方法。在无通信方法中，直接在控制回路中添加一个大的虚拟阻抗。这种方法易于实现并且可以获得良好的功率共享性能，但以牺牲公共耦合点（PCC）的电压质量为代价。因为这个大阻抗不可避免地会导致谐波压降。为了克服这种方法的缺点，P.Sreekumar 等人有提出了一种控制策略，其中仍然需要精确的线路阻抗来设计下垂系数。此外，为了避免测量精确的线路阻抗，B. Liu等人提出了一种交流信号注入策略来避免线路阻抗测量。然而，这种方法在实践中实施起来非常具有挑战性，因为提取和注入交流信号需要大量计算。

另一方面，许多研究人员提出了基于通信的方法。通常，有功和谐波功率分配信号以及电压补偿信号在二次或三次控制层计算，然后通过通信线路发送到一次控制层。基于通信的方法可以进一步分为集中式和分布式控制策略来实现功率共享。有功功率共享问题通过基于并联逆变器的系统中的集中控制策略得到解决，其中命令信号从中央控制器发送到逆变器单元以调节虚拟阻抗。然而，该方法通过在有功功率频率下垂控制中加入扰动来实现谐波功率共享，

导致有功功率暂时振荡。此外，集中式通信架构高度依赖于中央控制器和通信链路。它表示UPS系统的可靠性会受到通信线路故障的影响。此外，如果需要在UPS系统中插入额外的逆变器，则应在该逆变器和中央控制器之间建立通信连接。事实上，连接过程限制了UPS系统的可扩展性。为了克服这一限制，分布式控制策略已在并联逆变器中广泛实施，以提高系统的可扩展性和可靠性。最近，基于一致性的分布式控制已在并联逆变器系统中实现。在基于一致性的分布式控制策略中，信息仅在相邻单元之间交换。由于具有增强系统可靠性和可扩展性的优势，此功能非常有吸引力。例如，一些研究人员在电压不平衡补偿、无功功率分配和负序电流分配的一致性控制方面做了一些尝试。需要指出的是，上述基于一致性的分布式控制策略在逆变器单元之间周期性地交换数据，这意味着通信网络由于数据流量大而承受着很高的通信负担。因此，有必要为模块化在线UPS系统设计一种更高效、更节省通信的分布式控制。