0    引言

    隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和用電設(shè)備的不斷增加，對UPS" title="UPS">UPS容量的要求越來越大,。大容量的UPS有兩種構(gòu)成方式：一種是采用單臺大容量UPS,；另一種是在UPS單機(jī)內(nèi)部采用功率模塊" title="模塊">模塊N＋m冗余并聯(lián)" title="余并聯(lián)">余并聯(lián)結(jié)構(gòu)" title="結(jié)構(gòu)">結(jié)構(gòu)。前者的缺點(diǎn)是成本高,、體積重量大,、運(yùn)輸安裝困難、可靠性差,，一旦出現(xiàn)故障將會引起供電癱瘓,。后者的好處是提高了供電的靈活性，可以將小功率模塊的開關(guān)頻率提高到MHz級,，從而提高了模塊的功率密度,，使UPS的體積重量減小,；并且減小了各模塊的功率開關(guān)器件的電流應(yīng)力,，提高了UPS的可靠性,；同時動態(tài)響應(yīng)快，可以實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化,，便于維修更換等,。

    N＋m冗余并聯(lián)技術(shù)是專門為了提高UPS的可靠性和熱維修〔也稱作熱插拔和熱更換（hotplug-in）〕而采用的一種新技術(shù)。所謂N＋m冗余并聯(lián),，是指在一個UPS單機(jī)內(nèi)部,，采用N＋ m個相同的電源模塊（power supply units，簡稱PSU）并聯(lián)組成UPS整機(jī),。其中N代表向負(fù)載提供額定電流的模塊個數(shù),，m代表冗余模塊個數(shù)。m越大USP的可靠性越高,，但UPS的成本也越高,。在正常運(yùn)行時UPS由N＋ m個模塊并聯(lián)向負(fù)載供電，每個模塊平均負(fù)擔(dān)1/(N＋m)的負(fù)載電流,，當(dāng)其中某一個或k個（k≤m）模塊故障時,，就自行退出供電，而由剩下的N＋（m－k）個模塊繼續(xù)向負(fù)載提供100％的電流,，從而保證了USP的不間斷供電。

1    N＋m冗余并聯(lián)的可靠性,、可用性及條件

1.1    可靠性的提高

    由N＋m個小功率模塊組成的冗余并聯(lián)結(jié)構(gòu)形式的UPS如圖1和圖2所示,。圖1是采用n個整流模塊、一組蓄電池和k個逆變" title="逆變">逆變模塊組成的冗余并聯(lián)結(jié)構(gòu)形式,，n可以等于k,，也可以不等于k。圖2是采用n個整流模塊,、n組蓄電池和n個逆變模塊組成的UPS模塊冗余并聯(lián)結(jié)構(gòu)形式,。圖3是采用單一大功率整流模塊、一組蓄電池和一個大功率逆變模塊組成的結(jié)構(gòu)形式,，是一般UPS常用的結(jié)構(gòu)形式,。

圖1    n個整流模塊和k個逆變模塊組成的冗余并聯(lián)式UPS

圖2    n個整流模塊和n個蓄電池及n個逆變模塊組成的冗余并聯(lián)式UPS

圖3    單臺大容量UPS的結(jié)構(gòu)形式

    下面我們以圖2所示的冗余并聯(lián)結(jié)構(gòu)為例，說明為什么冗余并聯(lián)結(jié)構(gòu)能夠使可靠性得以提高,。當(dāng)n=k=N＋m時,，假定由一個整流模塊和一組蓄電池及一個逆變模塊組成的UPS模塊（如圖2中虛線框內(nèi)所示）的可靠性為P₁，則N＋ m個UPS模塊的可靠性為

    P_N＋m=1－(1－P₁)N＋m

    例如,，當(dāng)一個UPS模塊的可靠性P₁=0.99時（不可靠性為1％）,，如果N＋m=3，則

    P₃=1－(1－0.99)³=0.999999

    3個UPS模塊的并聯(lián)可以將可靠性提高4個數(shù)量級,，不可靠性由原來的1％降到了0.000001％,。

1.2    可用性的提高

    UPS的可用性的一般定義為

    可用性（Availability）=    （1）

式中：MTBF為平均無故障時間,，反映UPS的可靠性及冗余性；

      MTTR為平均維修時間,，即維修所需要的時間,。

    式（1）說明，UPS的可用性不僅僅取決于MTBF,，而且還取決于MTTR,，只有采用熱更換（熱插拔）方式，才能使UPS實(shí)現(xiàn)不停機(jī)更換模塊,，即不中斷供電維修,，這樣才能真正減小MTTR，提高可用性,。要實(shí)現(xiàn)UPS的熱插拔不停機(jī)更換模塊技術(shù),，必須滿足3個條件：一是正常工作UPS模塊自動投入電網(wǎng)；二是并聯(lián)運(yùn)行的UPS模塊之間要實(shí)現(xiàn)有功和無功電流的平均分配,；三是USP退出并聯(lián),，特別是在不干擾電網(wǎng)的情況下快速切除故障的USP模塊。有了這3個方面的工作,，也就解決了USP模塊的熱插拔（熱更換）技術(shù),。

    通常采用的是N＋1（即m=1）冗余并聯(lián)方式，這種方式已在通信直流電源中得到了成功應(yīng)用,。直流電源的N＋1冗余并聯(lián)運(yùn)行技術(shù)比較簡單,，只需要使電壓的大小和極性相同就可以了，而且還能很方便地用二極管來隔離故障的模塊,。但是,，對于UPS交流電源模塊的并聯(lián)技術(shù)要復(fù)雜得多，它需要使相序,、頻率,、相位、電壓幅值和波形等5個參數(shù)相同才能并聯(lián),。同時對故障模塊的隔離也不能用二極管來實(shí)現(xiàn),。

    USP模塊的并聯(lián)，也不同于同步發(fā)電機(jī)的并聯(lián),，后者由于輸出阻抗高,，靠其本身的下垂特性可以自行均流。同時輸出電流大的發(fā)電機(jī)可以自行降低轉(zhuǎn)速,，達(dá)到頻率和相位的一致,。而USP模塊不具備這些特性，需要用控制電路來解決靜態(tài)和動態(tài)同步均流及熱插拔技術(shù),。

1.3    UPS模塊實(shí)現(xiàn)N＋1冗余并聯(lián)的條件

    USP模塊的N＋1冗余并聯(lián)技術(shù),，是提高USP可靠性和可用性的關(guān)鍵技術(shù),，模塊的并聯(lián)必須滿足以下3個條件才能實(shí)現(xiàn)：

    1）各個UPS模塊的頻率、相位,、相序,、電壓幅值和波形必須相同；

    2）各個UPS模塊在輸入電壓和負(fù)載的變化范圍內(nèi),，必須能夠?qū)崿F(xiàn)對負(fù)載有功和無功電流的均勻分配,，為此要求均流電路的動態(tài)響應(yīng)特性要好，穩(wěn)定度要高,；

    3）當(dāng)均流或同步出現(xiàn)異常情況或UPS模塊出現(xiàn)故障時,，應(yīng)能自動檢出故障模塊，并將其迅速切除而又不影響UPS的正常運(yùn)行,。

    其中有兩項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)：一是同步技術(shù),，另一個是均流技術(shù)。前者主要是解決各UPS模塊的頻率,、相位,、波形和相序的一致，后者主要是解決各UPS模塊均勻負(fù)擔(dān)負(fù)載功率的問題,。由于各個UPS模塊都是與市電電網(wǎng)同步并聯(lián)工作的,，在各個UPS模塊中都有相同的相應(yīng)電路或各模塊有一共用的相應(yīng)電路來實(shí)現(xiàn)與市電的同步，同步后各模塊的頻率,、相位,、波形和相序都與市電電網(wǎng)相同，滿足了條件1）中五個參數(shù)的四個,。只有各模塊之間的輸出電壓可能有些差別，這種差別主要是由直流電壓的不同（例如蓄電池電壓不同）,，或模塊內(nèi)阻壓降不同（例如整流管或逆變器開關(guān)器件的正向壓降的不同）等引起的,。因此，均流就成了UPS模塊并聯(lián)工作的主要問題,，必須用均流的辦法使各UPS模塊的輸出電壓一致,。由于各個模塊的輸出是通過共用母線加到負(fù)載上的，這相當(dāng)于各個模塊共同負(fù)擔(dān)同一個負(fù)載,，所以,，各模塊的輸出負(fù)載功率因數(shù)只取決于母線上總的負(fù)載的功率因數(shù)，因此,，各模塊的輸出功率因數(shù)相同,，在均流時不必再區(qū)分有功和無功，只對模塊的總輸出電流進(jìn)行均流即可,。下面介紹模塊的均流方法,。

2    USP模塊的均流

    UPS模塊的均流有多種方法,，例如，自整步均流法,、外特性下垂法,、外部控制法、主從控制均流法,、平均電流均流法,、自動均流法和民主主從均流法等。在這些均流法中,，并不都適合于UPS模塊的N＋1冗余并聯(lián),，例如，外特性下垂法和基于外特性下垂法的均流法,，使模塊的輸出外特性變軟,，電壓調(diào)整率降低，不適合于對輸出電壓精度要求較高（例如±1％～±3％）的USP應(yīng)用,；主從均流法必須要有通信連線,，將使系統(tǒng)復(fù)雜化，同時,，如果主USP模塊一旦失敗,，則整個UPS就不能工作，因此,，主從均流法也不適用于UPS的冗余并聯(lián)系統(tǒng),，再則電壓環(huán)的帶寬較大，也易受外界噪聲的干擾,；外部控制法需要外加專門的控制器,，UPS模塊要進(jìn)行多路聯(lián)系，連線較復(fù)雜也不能實(shí)現(xiàn)冗余并聯(lián),，故也不適合于USP的多模塊冗余并聯(lián),；平均值電流法的輸出電流，是通過跟蹤同一個給定電流來實(shí)現(xiàn)均流的,，各模塊之間的信號連線較多,，同時也不能實(shí)現(xiàn)冗余并聯(lián)，故也不能采用,；只有自動均流法和民主主從均流法既適合于USP模塊的冗余并聯(lián)工作,，又不影響輸出電壓的精度，電路也比較簡單,，是一種比較好的均流法,。

    自動均流法和民主主從均流法，都是源于上個世紀(jì)80年代的直流均流法。將這兩種直流均流法應(yīng)用于交流均流時,，只須加一個整流環(huán)節(jié),，將交流信號變換成直流信號就可以了。由于逆變器的交流穩(wěn)壓控制的基準(zhǔn)電壓給定值,，一般都是采用與電壓有效值等效的直流信號,。所以，均流電路輸出的直流調(diào)整控制信號,，可以直接用于通過對基準(zhǔn)電壓直流給定信號的改變,，來實(shí)現(xiàn)USP模塊的交流均流。

2.1    自動均流法

    自動均流法（automatic approach）又稱作外加均流器法（external controller approach）,。在每一個模塊的控制電路中都需要加一個特殊的均流控制器〔sharingcontroller,，（SC）〕，用以檢測并聯(lián)各模塊輸出電流的不均衡情況,，輸出調(diào)整控制信號U_ck,，以控制各個模塊實(shí)現(xiàn)輸出均流。這種均流法需要加一根均流母線（sharebus）的帶寬較窄的通信線連接各個模塊,，均流母線上的電壓為U_B,。

    圖4給出N個模塊并聯(lián)系統(tǒng)的自動均流法的原理框圖。圖中只示出了均流控制環(huán),，電壓控制環(huán)沒有畫出,，它由模塊的控制電路來實(shí)現(xiàn)。

圖4    N個模塊并聯(lián)的自動均流法的原理框圖

    模塊k（k=1,，2,，……N）的均流控制器SC_K，其輸入為均流母線電壓U_B和模塊k的輸出負(fù)載電流I_k的直流檢測信號U_Ik,，SC_k的輸出電壓信號U_ck與基準(zhǔn)電壓給定值U_g相加,，產(chǎn)生出基準(zhǔn)電壓U_rk，用基準(zhǔn)電壓U_rK對UPS模塊中的逆變器進(jìn)行PWM控制,，就可以使模塊的輸出電壓發(fā)生變化,，以達(dá)到均流的目的。為了檢測各個模塊的輸出電流,，在均流控制器的輸入端接了一個采樣電阻R。如果把均流母線看成是一個節(jié)點(diǎn),，根據(jù)電工學(xué)中基爾霍夫定律可知：流入均流母線的總電流代數(shù)和應(yīng)為零,。于是當(dāng)各模塊的采樣電阻值相同時可得

    I_B1=；I_B2=,；……I_BN=

    由于    I_B1＋I_B2＋……＋I_BN=0

    所以    U_B=（2）

    式（2）說明,，均流母線上的電壓U_B，是各個并聯(lián)模塊負(fù)載電流的直流檢測信號，亦即是各模塊負(fù)載電流相對應(yīng)的整流放大器的輸出電壓U_I1,，U_I2,，……，U_IN的平均值,，它反映的是各模塊輸出電流的平均值,。

    U_Ik與U_B之差代表均流誤差，通過均流控制器輸出一個調(diào)整控制電壓U_ck,，一般情況下,，U_B可能大于U_Ik也可能小于U_Ik。當(dāng)U_B=U_Ik時,，U_B－U_Ik=0,，表明這時已實(shí)現(xiàn)了均流，則U_ck=0,。當(dāng)U_B≠U_Ik時,，U_ck≠0，表明電流分配不均勻,。這時,，基準(zhǔn)電壓U_rk按下式修正：U_rk=U_g±U_ck，相當(dāng)于通過均流誤差放大器A_k改變U_rk,，以達(dá)到均流目的,。

    使用這一方法實(shí)現(xiàn)均流，可以使N個并聯(lián)模塊的電流不均衡度（即均流誤差）在5％以內(nèi),。定義模塊k的不均衡度為

    S=×100％

式中：I_L為并聯(lián)輸出的負(fù)載電流,；

      I_k為模塊k承擔(dān)的電流；

      I_kmax為模塊k的最大電流,。

    應(yīng)用均流母線檢測模塊的輸出電流,，還要在窄頻帶的均流環(huán)中用運(yùn)算放大器產(chǎn)生均流誤差信號，以調(diào)節(jié)基準(zhǔn)電壓,，將使并聯(lián)系統(tǒng)的瞬態(tài)過程復(fù)雜化,。為避免使UPS的瞬態(tài)特性變壞，甚至不穩(wěn)定,，應(yīng)正確設(shè)計均流環(huán)的增益,。

    自動均流法的優(yōu)點(diǎn)是電路簡單、容易實(shí)現(xiàn),、均流精度高,，缺點(diǎn)是如果有一個模塊與均流母線短路，或接在母線上的任一個模塊不能工作,，則母線電壓下降,，將促使各模塊電壓下調(diào),，甚至到達(dá)其下限，結(jié)果造成故障,；而當(dāng)某一模塊的電流上升到其極限值時,，該模塊的電流檢測信號U_Ik大幅度增大，也會使它的輸出電壓自動調(diào)節(jié)到下限,。下面介紹解決上述兩個缺點(diǎn)的措施,。

2.1.1    監(jiān)控均流母線對地短路故障的措施

    均流母線工作正常時電壓U_B為一定值，且等于各模塊電流I_k檢測信號電壓U_Ik的平均值,；而均流母線短路時其電壓U_B=0,，利用這個特點(diǎn)，在均流電路中接一個均流母線電壓檢測電路,，就可以及時發(fā)現(xiàn)母線短路故障,。檢測電路如圖5所示，它由光耦,、繼電器和聲光報警器組成,。

圖5    均流母線對地短路報警信號

2.1.2    任一模塊不工作時的監(jiān)控措施

    模塊失效時，其輸出電流也為零,，相應(yīng)的模塊電流I_k檢測信號電壓U_Ik=0,，即圖6中a點(diǎn)電壓等于零。因此,，在整流放大器的輸出端接一個電壓檢測電路,，就可以實(shí)現(xiàn)對模塊失效的監(jiān)控。監(jiān)控電路如圖6所示,，它由光耦,、繼電器和聲光報警器組成。模塊正常工作時,，U_Ik>0,，光耦導(dǎo)通，繼電器K工作,，K的常開接點(diǎn)閉合,，均流采樣電阻R接入母線，K的常閉接點(diǎn)斷開,，報警器不工作,；當(dāng)模塊失效時，U_Ik=0,，光耦截止,，K失電，K的常開接點(diǎn)斷開,，模塊與母線隔離，保證了其他模塊不下調(diào)，K的常閉接點(diǎn)閉合,，報警器工作,，告知用戶該模塊失效。

圖6    模塊失效監(jiān)控電路

2.2    民主均流法

    民主均流（democratic）法或稱自治（autonomous）法是另一種自動均流法,，它是按最大電流（highest current）自動均流的,，這種均流法也有人將其稱作自動民主均流法。其電路是在圖4所示的自動均流法電路中,，將采樣電阻換成二極管而成的,。二極管的正端接在a點(diǎn)上，負(fù)端接在b點(diǎn)上,，由于N個二極管的負(fù)極都接在了均流母線上,，處于相同的電位，則N個并聯(lián)模塊中只有輸出電流最大的那個模塊的負(fù)載電流檢測信號電壓U_Ik最高,。因此,，也只有輸出電流最大的那個模塊，才能使與它連接的二極管導(dǎo)通,，導(dǎo)通后使均流母線上的電壓U_B=U_Ik,，其他的二極管因受反偏置而截止。與截止二極管對應(yīng)的模塊,，就以均流母線上的電壓為基準(zhǔn)來調(diào)整各自的輸出電流,，從而實(shí)現(xiàn)均流。

    從以上分析可知,，民主均流法實(shí)質(zhì)上是在N個并聯(lián)的模塊中,，輸出電流最大的模塊將自動成為主模塊，其余的模塊則成為從模塊,，各個從模塊的電壓誤差依次被整定,，以調(diào)節(jié)負(fù)載電流分配的不均衡。由于N個并聯(lián)的模塊中,，事先沒有人為設(shè)定哪個模塊為主模塊,，而是按輸出電流的大小隨機(jī)排序，輸出電流大的模塊自動成為主模塊,，所以人們稱此種均流法為自動民主均流法,，或民主自動主從設(shè)定均流法。民主均流法（即按最大電流自動均流）的原理框圖如圖7所示,。圖中模塊k的電流檢測信號U_Ik經(jīng)過一個二極管接到均流母線上,，均流母線上的電壓U_B=max│U_Ik，k=1,，2,，……,，N│反映N個并聯(lián)模塊中最大的一個模塊電流。均流控制器SC_k的輸入是最大的模塊電流與各從模塊電流的差值,。以N=2為例,，假定模塊1的輸出電流大于模塊2的輸出電流，則U_I1>U_I2,，U_I1使二極管VD₁導(dǎo)通,，U_B=U_I1。由于U_I2<U_B=U_I1,，所以二極管VD₂截止,。SC₁的輸出電壓U_c1=0，SC₂的輸出電壓U_c2=＋U_c2,，＋U_c2使模塊2的基準(zhǔn)電壓增大,，并使模塊2的輸出電流增加，達(dá)到均流目的,，此時,，U_I1=U_I2=U_B，I₁=I₂=I_L/2,。

（a）    電路框圖

（b）    電壓跟隨器電路圖

圖7    民主均流法的原理電路框圖

    在正常情況下,，各模塊的輸出電流是相等的，如果由于某個原因使模塊k的輸出電流突然增大,，則模塊k自動成為主模塊,，其他的N－1個模塊自動成為從模塊。這時U_B=U_Ik>U_Im,，各個從模塊U_Im（m=1,，2，……,，k－1,，k＋1，……,，N）與U_B（即U_Imax）比較后,，通過SC_m調(diào)整基準(zhǔn)電壓U_rk，自動實(shí)現(xiàn)均流,。

    以上是假定二極管是理想器件,，即它的正向壓降等于零。實(shí)際上二極管是有正向壓降的,，這個正向壓降對從模塊的均流精度雖無影響,，但對主模塊的均流精度影響較大。為了克服二極管正向壓降對主模塊均流精度的影響,，可以用圖7（b）所示的電壓跟隨器（或稱單向緩沖器buffer）來代替二極管,。

3    均流的實(shí)現(xiàn)

    以民主均流為例,，來說明UPS模塊的均流并聯(lián)運(yùn)行。

3.1    模塊的電路結(jié)構(gòu)

    單個模塊的電路結(jié)構(gòu)如圖8所示,。主電路是由全橋逆變器和交流濾波器L_F及C_F組成,，控制電路可以采用以基準(zhǔn)電壓U_rk為基準(zhǔn)進(jìn)行穩(wěn)壓控制的任何形式的PWM控制電路。

圖8    單個模塊的電路組成

    由圖8可以得到單個模塊的數(shù)學(xué)模型如圖9所示,。圖9中電壓U_AB就是圖8中逆變器兩個橋臂中點(diǎn)A和B兩點(diǎn)之間的電壓，i_H為環(huán)流,。

圖9    模塊的數(shù)學(xué)模型

    由圖9可以得到如下兩個傳遞函數(shù)

    =（3）

    =（4）

    由式（3）與式（4）可知,，環(huán)流對輸出電壓的傳遞函數(shù)，與輸入電壓對輸出電壓的傳遞函數(shù)的極點(diǎn)配置是相同的,。因此,，通過對輸入基準(zhǔn)電壓U_rk的調(diào)節(jié)，就可以減小環(huán)流,，從而達(dá)到均流的目的,。

    圖10為一個模塊的基準(zhǔn)正弦波電壓發(fā)生器電路，它由精度整流器（A₂）,、積分器（A₃）,、可變增益放大器（A₁）、功率放大器和波形反饋等組成,。輸出電壓U_rk的穩(wěn)壓精度可達(dá)±0.02％,，波形失真度<0.5％。輸出電壓的大小可以通過給定電壓U_g來整定,。因此,，均流控制器SC_k的輸出電壓U_ck，可以通過改變給定電壓U_g的值,，來改變基準(zhǔn)電壓U_rk的值,，以達(dá)到均流的目的。

圖10    基準(zhǔn)正弦波電壓發(fā)生器電路

3.2    均流控制的實(shí)現(xiàn)電路

    在均流控制中,，由于我們已假定采用圖7所示的民主均流法,，則輸出電流最大的主模塊，通過均流母線將主模塊的最大電流傳送給各個從模塊,。當(dāng)各個從模塊得到主模塊的電流數(shù)據(jù)后與自身的輸出電流進(jìn)行比較,，將其差值通過均流控制器SC_k產(chǎn)生一個直流電壓U_ck去改變模塊的給定電壓U_g，使U_rk=U_g＋U_ck,，通過U_rk的變化去控制各個從模塊的輸出電壓增大,，從而也使輸出電流增大，直至各個模塊的輸出電流相等時為止,，達(dá)到均流目的,。

    一種典型的均流電路實(shí)施方式如圖11所示,。模塊－k的輸出電流通過電流互感器TA_k的檢測，再經(jīng)過整流放大電路后輸出一個直流電壓U_Ik,，U_Ik正比于模塊的輸出電流I_k,。各模塊的直流電壓U_IK通過采樣二極管VD_k接到均流母線上。只有輸出電流最大的模塊－k所對應(yīng)的直流電壓U_Ik才能使與其連接的二極管導(dǎo)通,，導(dǎo)通后均流母線上的電壓U_B=max│U_Ik,，k=1，2,，……,，N│，其他的二極管因受反偏置而截止,。輸出電流最大的模塊為主模塊,，其余模塊為從模塊。由于從模塊的U_Ik<U_B,，故均流控制器SC_k輸出＋U_ck,，＋U_ck與給定電壓U_g相加，使基準(zhǔn)電壓U_rk=U_g＋U_ck,，U_rk使模塊的輸出電壓上升,，也就是使輸出電流增大。由于負(fù)載所需的電流沒有變化,，故從模塊輸出電流的增大必然會引起主模塊輸出電流的減小,，最終使各模塊的輸出電流相等，達(dá)到均流目的,。

圖11    一種典型的均流控制電路

    如果圖11中的采樣二極管VD_k用圖7（b）所示的緩沖電路來取代,，就可以克服前面曾經(jīng)提到的，因二極管正向壓降而引起的主模塊均流精度降低的缺點(diǎn),。

    同樣,，若用采樣電阻R代替二極管，則圖11所示的均流控制電路就變成了自動均流法控制電路,，也可以實(shí)現(xiàn)均流,。

    這里需要指明的一點(diǎn)是，可允許的UPS模塊的并聯(lián)個數(shù),，取決于對UPS可靠性的要求,，以及均流精度，對USP可靠性要求越高,，均流精度越高,，可允許的UPS模塊的并聯(lián)個數(shù)越多。另外也需要指出的是，UPS模塊的并聯(lián)個數(shù)并不是越多可靠性越高,，當(dāng)并聯(lián)個數(shù)達(dá)到一定程度以后,，再多不但不能增大可靠性，反而使可靠性降低,，這是由于并聯(lián)均流電路和通信電路,、同步電路的故障率增多而造成的。

4    同步電路

    UPS模塊并聯(lián)的同步方式有兩種：一種是各個模塊分別獨(dú)立地與市電同步,；另一種是各個模塊共用一個同步電路與市電同步,，但各模塊的基準(zhǔn)正弦電壓分別獨(dú)立產(chǎn)生。前一種方法同步過程時間長,，電路較復(fù)雜,；后一種方法同步時間短，電路較簡單,，有利于冗余并聯(lián)。采用后一種同步方法的同步原理電路如圖12所示,。在并聯(lián)控制器中設(shè)置了一個共用同步電路使UPS中的本機(jī)振蕩器與市電同步,。經(jīng)過同步的振蕩器信號分別送到各個UPS模塊中的基準(zhǔn)正弦波電壓發(fā)生器中，使其產(chǎn)生出各模塊所需的基準(zhǔn)正弦波電壓U_rk,，U_rk的幅值受給定電壓U_g的控制,。通過對各模塊給定電壓U_g的整定，可以使各模塊的基準(zhǔn)正弦波電壓U_rk的幅值相等,。各個模塊的控制電路控制其輸出電壓u_L跟蹤U_rk,，就達(dá)到了各模塊輸出電壓與市電電壓同步的目的。振蕩器與市電電壓的同步由鎖相環(huán)來完成,，由于晶振頻率精度很高,，穩(wěn)定性也很好，因此,，可以認(rèn)為各個模塊的輸出電壓頻率,、相位和波形是完全相同的，電壓的幅值用給定電壓U_g進(jìn)行整定,，也可以達(dá)到相等,。

圖12    N個并聯(lián)模塊與市電同步的原理框圖

5    結(jié)語

    UPS模塊N＋m冗余并聯(lián)，當(dāng)采用前面介紹的民主均流法時,，可以采用美國Unitrode公司生產(chǎn)的UC3907集成均流控制芯片,。此芯片結(jié)構(gòu)簡單、功能強(qiáng)大,、已在直流開關(guān)電源N＋m并聯(lián)系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用,。交流冗余并聯(lián)的發(fā)展方向是采用數(shù)字控制，其優(yōu)點(diǎn)是智能化程度高、靈活,、成本低廉,、可靠性高、維護(hù)方便,、一致性強(qiáng),。

    正弦波UPS模塊的控制策略，除了前面介紹的方法以外,，還有PLD控制,、無差拍控制、模糊控制等,，不管是哪種控制策略,，通過改變模塊基準(zhǔn)電壓的方法都可以實(shí)現(xiàn)均流控制。