用于控制并联连接的电力转换器的方法和装置制造方法及图纸

一种不间断电源(UPS)系统(100)，其包括多个并联连接的UPS单元(UPS-1、UPS-2)。每个UPS单元都包括用于提供总负载电流(i_tot)的分担(i_负载_1、i_负载_2)的电力转换器(124)。总负载在额定功率的UPS单元之间以成比例的方式自动分担。每个转换器的控制器130被布置为建立电力转换器提供的电流的实时反馈控制。关于每个转换器的交换电流(i_exch)表示讨论中的转换器的输出电流和并联转换器的输出电流之间的不平衡。并联连接的UPS单元的交换电流感测电路被连接在一起。控制器使每个转换器的交换电流选取是转换器内感测到的电流(i_mut)的非零比例的值(i_exc_c)。计算所述非零比例，使得：在转换器具有高于平均标称额定功率的功率的情况下，交换电流将选取正值，并且在转换器具有低于平均额定功率的功率的情况下，交换电流将选取负值。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于控制并联连接的电力转换器的方法和装置
本专利技术大体涉及用于控制电力转换器的方法和装置。这样的电力转换器可以例如在不间断电源(UPS)系统中运行。
技术介绍
电力转换器可以在对敏感或关键设备进行电力供应调节和维护的不间断电源(UPS)系统中使用。UPS系统通常在数据中心中使用。为了增加供电的容量和安全性，UPS单元可以并联连接，使得向负载提供的电流是由大量UPS单元提供的电流的总和。已知的适用于这种并联应用的UPS单元包括专用功能部件，以确保表示讨论中的转换器的输出电流和并联转换器的输出电流之间的不平衡的“交换电流”被感测并被控制为零。以这种方式，每个UPS自动调节其运行以便提供总负载电流的相等份额。专用功能部件可以包括附加感测电路以测量在每个单元中的交换，并且对控制器编程以除了响应于其它参数和感测的值之外，还响应于感测的交换电流。UPS单元在一系列规格中可用，每个规格具有例如标称的诸如100kVA、300kVA、500kVA等的额定功率。为了增加UPS系统提供的灵活性，能够将具有不同额定功率的单元进行并联连接是有利的。然而，在这样的情况下，已知的控制器将仅仅驱动每个单元产生负载电流的相等份额。较弱的单元将过载，而较强的单元则未被充分利用。
技术实现思路
提供了用于控制并联连接以向负载提供总电流的大量电力转换器的方法、装置和系统。根据本专利技术的第一方面，提供了用于控制并联连接以向负载提供总电流的大量电力转换器的方法。方法包括：在每个电力转换器内建立实时反馈控制，以便根据期望的供电条件控制由该转换器提供的电流；实时感测每个转换器的交换电流，该交换电流表示讨论中的转换器的输出电流和并联运行的其它转换器的输出电流之间的不平衡；响应于感测到的交换电流修改所述反馈控制，以便使每个转换器的交换电流选取是由转换器提供的电流的非零比例的值，对于所述转换器中的不同的转换器，该非零比例是不同的，从而每个转换器被控制为提供总电流的预定比例，并且对于所述转换器中的不同的转换器，该预定比例是不同的。根据本专利技术的第二方面，提供了适于用作并联连接以向负载提供总电流的大量电力转换器中的一个的电力转换器装置。电力转换器包括：多个开关和其它构件，所述开关和构件被连接以可作为电力转换器运行；控制器，其被布置为建立所述开关的实时反馈控制，以便响应于一个或多个传感器输入并且根据期望的供电条件来控制电力转换器提供的电流；以及模块，其用于实时感测每个转换器的交换电流，该交换电流表示讨论中的转换器的输出电流和并联运行的其它转换器的输出电流之间的不平衡；其中所述控制器被布置为响应于感测到的交换电流修改所述反馈控制，以便使每个转换器的交换电流选取是转换器内感测到的电流的非零比例的值。根据本专利技术的第三方面，提供了UPS系统。UPS系统包括多个并联连接的UPS单元，并且每个UPS单元包括如上所述的电力转换器。根据本专利技术的第四方面，提供了用于电力转换器控制器的计算机程序产品。所述计算机程序产品包括用于引起控制器根据如上所述的方法在非零交换电流下运行的指令。本专利技术的另外的特征和优点、以及本专利技术的各个实施例的结构和运行在下文参考附图进行详细描述。值得注意的是，本专利技术不限于本文描述的具体实施例。本文呈现的这些实施例仅仅用于说明性的目的。基于本文包含的教导，对于本领域的技术人员来说，附加实施例将是明显的。附图说明并入本文并且形成说明书一部分的附图，说明了本专利技术并且连同说明书一起，进一步用于解释本专利技术的原理并且使相关领域的技术人员能够实现和使用本专利技术。本专利技术的实施例仅仅通过示例的方式参考附图进行描述。图1是其中各个UPS单元并联连接以对共有负载供电的不间断电源(UPS)系统的示意性框图；图2示出了在已知系统中的两个并联连接的UPS之间的负载电流的相等分担。图3是用于调节并联UPS系统中的负载分担的用途的交换电流测量模块的框图；图4是在已知UPS系统中的包括使用图3的模块的交换电流补偿的电流控制回路的实例；图5示出了在根据本专利技术的实施例的并联UPS系统中的不相等负载分担的原理；以及图6示出了在体现本专利技术的系统中实施的改进的电流控制回路。具体实施方式图1示出了用于向负载102传送可靠的和连续的供电的不间断电源(UPS)系统100。负载102可以例如包括诸如可以在现代数据中心中找到的服务器计算机、通信单元等的IT系统，但是本专利技术不限于这些应用。UPS系统通过通常被示为输入总线LIN(通电输入)的供电接收干线电力。大量的UPS单元UPS-1、UPS-2等被连接以接收输入的干线供电，并且产生各个输出供电LO-1、LO-2等(通电输出)。来自各个UPS单元的通电输出连接通过开关网络104并联连接以驱动系统通电输出LO-SYS。通电输入连接和通电输出连接在示意图中以单根线条示出，但是在现实中每个可以包括两根线或多于两根线。在单相装置中，通电输出连接可以包括火线和零线。在三相系统中，每个输出供电LO-1等连接可以是三根火线和可选的接零连接。技术人员对于这些细节非常熟悉并且不需要在本文进行解释。在第一UPS单元UPS-1之内，示出了典型UPS的主要构件的一些示意性细节。其它的UPS单元可以具有相似的形式，并且为了简单起见没有示出它们的内部细节。如通常已知的，典型的UPS单元包括AC-DC转换器120、DC电池122以及DC-AC转换器124。转换器120从通电输入接收电力并且将其转换以用于对电池122充电的用途。电池122存储能量以便在输入侧电力中断的情况下使用，并且转换器124转换和调节来自电池的能量以驱动通电输出LO-1。电池122和转换器124可以被控制为仅仅在输入侧电力发生故障的情况下运行，或者它们可以被连续使用以提供比输入供电进行更高度调节的输出供电。提供了具有开关126、128的各种互连并且整个单元在控制器130的控制之下。控制器130通常将包括数字信号处理(DSP)电路、一个或多个微控制器和/或例如通过FPGA设备实施的数字电路。每个转换器120、124实际上包括大量的快速顺序运行以将电压转换到不同的电平并且从DC转换为AC或从AC转换为DC的电源开关。所有这些都是本领域中的众所周知的功能。为了执行该操作，控制器130也被连接到大量的感测电路，以便测量整个系统的电流、电压、温度等。一些实例用虚线示出。通过示例的方式，电流可以通过电流互感器来感测，并且用于UPS-1的输出电流的感测电路以132表示。流出UPS-1的电流可以被测量并被标记为i_负载_1，并且通过传感器132进行测量。系统内的其它电流和电压可以被同样测量。第二UPS，即UPS-2的输出电流可以被类似地标记为i_负载_2。在各个UPS单元的控制器之间提供了众所周知的可以用于监控目的的通信总线COM。对于并联操作，在各个UPS单元的控制器之间需要一些合作，以确保它们均匀分担负载，并且没有不必要地最终变得互相驱动。根据本专利技术的实施例，布置了UPS单元，即UPS-1、UPS-2等中的控制器130，以便向负载1和2提供与其各自的额定功率成比例的电流份额。也就是说，如果系统100中的所有UPS单元具有相同的额定功率，则每个UPS单元将提供总电流i_tot的相等份额。另一方面，如果不同的UPS单元具有不同的额定功率，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于控制并联连接以向负载提供总电流的大量电力转换器的方法，所述方法包括：在每个电力转换器内建立实时反馈控制，以便根据期望的供电条件控制由所述转换器提供的电流；实时感测关于每个转换器的交换电流，所述交换电流表示所讨论中的转换器的输出电流和并联运行的其它转换器的输出电流之间的不平衡；响应于所感测的交换电流，修改所述反馈控制，以便使所述每个转换器的交换电流选取是所述转换器提供的电流的非零比例的值，对于所述转换器中的不同的转换器，所述非零比例是不同的，从而每个转换器被控制为提供所述总电流的预定比例，并且对于所述转换器中的不同的转换器，所述预定比例是不同的。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于控制并联连接以向负载提供总电流的大量电力转换器的方法，所述方法包括：在每个电力转换器内建立实时反馈控制，以便根据期望的供电条件控制由所述转换器提供的电流；实时感测关于每个转换器的补偿电流，所述补偿电流被用于补偿所讨论中的转换器的输出电流，由此使得每个转换器达到总电流的预定比例分配；响应于所感测的补偿电流，修改所述反馈控制，以便使每个转换器的所述补偿电流选取是所述转换器提供的电流的非零比例的值，对于所述转换器中的具有不同额定功率的转换器，所述非零比例是不同的，从而每个转换器被控制为提供所述总电流的预定比例，并且对于所述转换器中的不同的转换器，所述预定比例是不同的。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述电力转换器中的每个电力转换器具有标称额定功率，并且其中，关于每个转换器的所述非零比例是通过将其标称额定功率与并联连接的所有转换器的平均额定功率进行比较来计算的，使得：在转换器具有比平均标称额定功率更高的功率的情况下，所述补偿电流将选取正值，并且在转换器具有比平均额定功率更低的功率的情况下，所述补偿电流将选取负值。3.根据权利要求2所述的方法，其中，在每个单独的转换器内基于其自身额定功率的信息和通过所述电力转换器之间的通信自动获得的额定功率的信息计算出所述非零比例。4.根据权利要求3所述的方法，其中，在所述转换器中的一个转换器的运行状态变化的情况下，在每个单独的转换器内自动重新计算出所述非零比例。5.根据权利要求1到4中的任一项权利要求所述的方法，其中，所述补偿电流通过每个转换器内的补偿电流感测电路进行感测，所有模块的所述补偿电流感测电路直接进行互相连接，以共享模拟信号。6.根据权利要求1到4中的任一项权利要求所述的方法，其中，在通过所述转换器的输出处的电容器平滑之前，所述补偿电流在所述转换器内的开关引线的输出处被感测到。7.根据权利要求1到4中的任一项权利要求所述的方法，其中所述电力转换器中的每个电力转换器都是不间断电源UPS单元的一部分，每个UPS单元都被连接在干线供电和所述负载之间，并且所述每个UPS单元都包括用于在所述干线供电发生故障的情况下向所述电力转换器提供电力的电池。8.根据权利要求1到4中的任一项权利要求所述的方法，其中，所述电力转换器中的每个电力转换器都是多相电力转换器并且所提供的电流是多相供电中的一相，并且其中，针对所述多相供电中的每相，并联实施了所述补偿电流感测和反馈控制。9.一种适合用作并联连接以向负载提供总电流的大量电力转换器中的一个电力转换器的电力转换器装置，所述电力转换器包括：多个开关和其它构件，所述开关和其它构件被连接以可作为电力转换器运行；控制器，所述控制器被布置为建立所述开关的实时反馈控制，以便响应于一个或多个传感器输入并且根据期望的供电条件来控制由所述电力转换器提供的电流；以及模...

【专利技术属性】
技术研发人员：丹尼尔·罗赞德，帕特里克·尚邦，斯特凡诺·德塞萨瑞斯，
申请(专利权)人：美国能量变换公司，
类型：发明
国别省市：美国;US