三相不間斷電源的新進(jìn)展

數(shù)字PID控制控制的適應(yīng)性好，具有較強(qiáng)的魯棒性；算法簡(jiǎn)單明了，便于用單片機(jī)或DSP實(shí)現(xiàn)。但是存在兩方面的局限性：一方面是系統(tǒng)的采樣量化誤差降低了算法的控制精度；另一方面，采樣和計(jì)算延時(shí)使得被控系統(tǒng)成為一個(gè)具有純時(shí)間滯后的系統(tǒng)，造成PID控制器穩(wěn)定域減少，增加了設(shè)計(jì)難度。

預(yù)測(cè)控制可以實(shí)現(xiàn)很小的輸出電流畸變，抗噪音能力強(qiáng)，但是，這種算法要求知道精確的負(fù)載模型和電路參數(shù)，因此魯棒性差，而且由于數(shù)值計(jì)算造成的延時(shí)在實(shí)際應(yīng)用中也是一個(gè)問(wèn)題。滯環(huán)控制具有快速的響應(yīng)速度，較高的穩(wěn)定性，但是滯環(huán)控制的開(kāi)關(guān)頻率不固定，使電路工作可靠性下降，輸出電壓的頻譜變差，對(duì)系統(tǒng)性能不利。

無(wú)差拍控制的基本思想是根據(jù)逆變器的狀態(tài)方程和輸出反饋信號(hào)推算出下一個(gè)開(kāi)關(guān)周期的PWM脈沖寬度，因此，從理論上可以使輸出電壓在相位和幅值上都非常接近參考電壓，由負(fù)載變化或非線(xiàn)性負(fù)載引起的輸出電壓誤差可在一個(gè)開(kāi)關(guān)周期內(nèi)得到校正。但是，無(wú)差拍控制是一種基于被控制對(duì)象精確數(shù)學(xué)模型的控制方法，魯棒性很差。

滑摸控制是一種非線(xiàn)性控制，這種控制的特點(diǎn)是控制的非連續(xù)性。這種控制既可以用于線(xiàn)性系統(tǒng)也可用于非線(xiàn)性系統(tǒng)。這種控制方法具有很強(qiáng)的魯棒性。缺點(diǎn)是要得到一個(gè)令人滿(mǎn)意的滑模面是很困難的。

重復(fù)控制是一種基于內(nèi)模原理的控制方法。逆變器采用重復(fù)控制的目的是為了消除因整流橋負(fù)載引起的輸出電壓波形周期性的畸變。重復(fù)控制器可以消除周期性干擾產(chǎn)生的穩(wěn)態(tài)誤差，但是，由于重復(fù)控制延時(shí)一個(gè)工頻周期的控制特點(diǎn)，使得單獨(dú)使用重復(fù)控制的UPS逆變器動(dòng)態(tài)特性極差。

模糊控制屬于智能控制的范疇。模糊控制器的設(shè)計(jì)不需要被控對(duì)象的精確數(shù)學(xué)模型，因此具有很強(qiáng)的魯棒性和自適應(yīng)性。模糊控制類(lèi)似于傳統(tǒng)的PD控制，因而這種控制有很快的響應(yīng)速度，但是其靜態(tài)特性不令人滿(mǎn)意。神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)控制是模擬人腦神經(jīng)中樞系統(tǒng)智能活動(dòng)的一種控制方式。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有非線(xiàn)性映射能力、并行計(jì)算能力和較強(qiáng)的魯棒性等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛地應(yīng)用于控制領(lǐng)域，尤其是非線(xiàn)性系統(tǒng)領(lǐng)域。目前在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、學(xué)習(xí)算法等方面已取得了一定成果。但是，由于硬件系統(tǒng)的限制，目前神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制還無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)逆變器輸出電壓波形進(jìn)行在線(xiàn)控制，多數(shù)應(yīng)用都是采用離線(xiàn)學(xué)習(xí)獲得優(yōu)化的控制規(guī)律，然后利用得到的規(guī)律實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)控制。

諧波注入式PWM技術(shù)，直流母線(xiàn)電壓的利用率基本上可以達(dá)到loo％。這種方法對(duì)于電壓開(kāi)環(huán)的控制系統(tǒng)非常有效，但在閉環(huán)控制系統(tǒng)中由于諧波注入的初始相位必須與基波保持一致，在電壓瞬時(shí)值控制中電壓基波的初始相位無(wú)法精確定位而難以應(yīng)用。

空間矢量PWM具有電流畸變小、直流母線(xiàn)電壓利用率高以及易于數(shù)字化實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)，因此近年來(lái)得到了較多的應(yīng)用。這種控制方式也需要電路的精確模型。

上述各種控制方案都有其優(yōu)勢(shì)，但是也有其不足。同時(shí)采用不同的控制方法形成復(fù)合控制的控制方案在實(shí)踐中得到了廣泛的應(yīng)用，取得了較好的效果。

3 不間斷電源設(shè)計(jì)和應(yīng)用中存在的問(wèn)題

美國(guó)UPS廠(chǎng)商APC．公司，總結(jié)并歸納了UPS供電系統(tǒng)當(dāng)前面臨的、也是今后必須解決的5個(gè)方面的問(wèn)題:

1)生命成本周期問(wèn)題；

2)不間斷電源系統(tǒng)的可適應(yīng)性及可擴(kuò)展性問(wèn)題；

3)提高不間斷電源的可用性問(wèn)題；

4)不間斷電源對(duì)供電系統(tǒng)的可管理性問(wèn)題；

5)可服務(wù)性問(wèn)題。

4 不間斷電源的最新發(fā)展動(dòng)向

不間斷電源的發(fā)展動(dòng)向是UPS的多機(jī)并聯(lián)冗余化，采用冗余并機(jī)技術(shù)提高UPS的容量和可靠性；采用功能更豐富的硬件設(shè)備實(shí)現(xiàn)全數(shù)字控制，使各種先進(jìn)的復(fù)雜控制算法得以運(yùn)用而不斷提高UPS的性能，即向數(shù)字化和高頻化發(fā)展；UPS的進(jìn)一步智能化和網(wǎng)絡(luò)化，使計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)成為不間斷網(wǎng)絡(luò)。

4．1 UPS的多機(jī)并聯(lián)技術(shù)實(shí)現(xiàn)冗余化

UPS的并聯(lián)技術(shù)可以帶來(lái)以下幾個(gè)方面的好處：