UPS并联常见的连接控制方式

　　随着社会经济的发展和用电设备的不断增加，各行业对UPS容量的要求越来越大。大容量的UPS供电系统有两种构成方式:一种是采用单台大容量UPS，另一种是UPS的逆变器采用"N+m"冗余并联结构。前者的缺点是成本高、体积重量大、运输安装困难、可靠性差，一旦出现故障将会引起供电瘫痪。后者的好处是提高了供电的灵活性，可以将小功率UPS逆变模块的开关频率提高到MHz级，从而提高了单机(或逆变模块)的功率密度，使UPS的逆变模块体积重量减小，并且减小了各UPS逆变模块的功率开关器件的电流应力，提高了UPS的可靠性，同时动态响应快、便于维修等。

　　"N+m"冗余并联技术是专门为了提高UPS的可靠性和热维修(也称作热插拔和热更换)而采用的一种新技术。在正常运行时UPS由"N+m"个逆变模块并联向负载供电，每个逆变模块平均负担1/(N+m)的负载电流，当其中某一个或k个(k≤m)变模块出现故障时，就自行退出供电，而由剩下的N+(m-k)个逆变模块继续向负载提供100%的电流，从而保证了UPS系统的不间断供电。

　　常见的UPS冗余采用“N+1”(m=1)的并联方式，或是UPS的逆变模块经系统控制柜并联后再向外供电的主从供电体系，以及将并机功能直接设计在各个UPS的逆变模块单元中的分散逻辑供电方案。不管采用那种方式，在正常工作时每个UPS的逆变模块都要平均分配负载电流。在运行中，如果遇到其中一台UPS的逆变模块出故障时，并联系统自动把故障的逆变模块脱机。此时，全部负载由剩下的逆变模块按照比例平均分担。显然，采用这样的供电系统，大大增强了UPS供电系统的可靠性。

　　一、UPS实现"N+1"冗余并联运行的条件

　　UPS的"N+1"冗余并联运行技术，是提高UPS可靠性和可用性的关键技术，各UPS模块的并联必须满足以下三个条件:

　　(1)各个UPS的逆变模块的频率、相位、相序、电压幅值和波形必须相同;

　　(2)各个UPS的逆变模块在输人电压和负载的变化范围内，必须能够实现对负载有功和无功电流的均匀分配，为此要求均流电路的动态响应特性要好，稳定度要高;

　　(3)当均流或同步出现异常情况或UPS的逆变模块出现故障时，应能自动检测出故障模块，并将其迅速切除而又不影响其它逆变模块的正常运行。

　　其中有两项关键技术:一是同步技术，另一个是均流技术。前者主要是解决各模块的频率、相位、波形和相序的一致，后者主要是解决各逆变模块均匀负担负载功率的问题。由于各个UPS的逆变模块都是与市电电网同步并联工作的，在各个UPS中部有同样的相应电路或各UPS的逆变模块有一共同的相应电路来实现与市电的同步，同步后各UPS的逆变模块的频率、相位、波形和相序都与市电电网相同，满足条件山中的五个参数中的四个。各逆变模块之间的输出电压可能有些差别，这种差别主要是由直流电压不同或单机UPS的逆变模块内阻压降不同等引起。因此，均流就成了各逆变模块并联工作的主要问题，必须采用均流的办法使各逆变模块的输出电压一致。由于各逆变模块的输出是通过共用母线加到负载上的，这相当于各个逆变模块共同负担同一个负载，所以，各逆变模块的输出负载功率因数只取决于母线上总负载的功率因数，因此，各逆变模块的输出功率因数相同，在均流时不必再区分有功和无功成分，只对模块的总输出电流进行均流即可。

　　二、UPS并联连接控制方式

　　UPS的并联按照其连接方式一般分为集中控制、主从控制、分散逻辑控制、3C连接控制和无互连线控制方式。

　　(1)集中控制

　　集中控制又可以分为直接集中控制和间接集中控制。直接集中控制方式中并联单元检测市电的频率和相位，向每个UPS逆变器发出同步脉冲，无市电时可由晶振产生同步脉冲通过各个逆变器单元的锁相环控制，来保证各单元输出电压同步。并联单元还要检测负载的总电流，然后除以并联单元数作为各个单元的电流参考，并与本单元电流比较求出偏差并控制使其最小。不过由于存在检测误差，所以实际输出电压相位仍然可能存在误差。为了消除这一缺陷，可以采用间接集申控制方式，这种方式是用电流误差△I和输出电压u计算出△P和△Q，其中△P作为相位补偿量，△Q作为电压幅值补偿量，可进一步提高并联运行时均流的精度。

　　但是由于系统仍采用一个集中的控制单元，如果该控制单元出现故障时整个UPS并联系统就会瘫痪，存在单点故障，不能真正达到高可靠性和真正冗余的目的，所以目前的并联系统较少采用这种方式。

　　(2)主从控制

主从控制方式是将并联控制单元做到每个模块上，通过工作方式选择开关来选择一台UPS模块做主机，其它单元做从机。各个UPS模块单元检测网络状态信号线，并由其内部主从标志来控制开关的闭合与否