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不间断电源的并联控制方式增强可靠性

作者:利来w66 发布时间:2021-01-01 01:33 点击:

  多模块UPS能较灵活地实现对电源系统容量的扩展,为了增加整个电源系统的可靠性,它可以组成冗余并联系统。文中对目前采用的UPS并联连接控制方式和均流控制技术进行综述。

  不间断电源(UPS)越来越广泛地应用于一些重要的设备上,用它为这些设备提供恒定的电压和频率,例如电脑系统,通讯系统和医院的一些仪器。如果要扩展系统容量,可以使用大容量UPS或用小容量UPS并联这两种方法实现。前一种方法由于初期投资大,安装困难(比如大小,重量和系统可靠性)等原因而变得不太实际。相比之下用后一种方法来扩展系统容量并使之具有冗余性是比较容易实现的。

  常见的冗余式供电方式有由二台或多台UPS电源逆变器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电源单元模块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电源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电源模块出故障时,并联系统自动将有故障的UPS电源模块同负载脱机。此时,全部负载由剩下的UPS电源模块按照比例平均分担。通过这种方式,UPS电源可以保证一直向用户提供无幅度大小扰动和无供电时间中断的高质量电源。显然,采用这样的供电系统,大大增强了UPS电源供电系统的可靠性。

  要实现UPS并联我们要完成以下两个任务:(1)各个UPS输出电压的幅值、频率和相位要相同;(2)在输出电压同步的情况下,总的负载电流要在各个UPS间均衡分配,达到负载均分的目的。

  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(CircularChainControl)连接控制和无互连线控制方式。

  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发出同步脉冲,无市电时可由晶振产生同步脉冲通过各个UPS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。为消除这一缺陷,我们可以采用间接集中控制方式。这种方式是用电流误差ΔI和输出电压VO计算出ΔP和ΔQ,其中ΔP作为相位补偿量,ΔQ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。

  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做主机,其他单元作为从机。各个电源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K的闭合与否。当系统中的一台出现故障时其余单元仍可以工作,当主机出现问题时可通过切换来使得另外一台UPS作为主机使系统继续正常运行。通常做主机的一台UPS处于电压控制模式,而其他的UPS处于电流控制模式。

  这种方式虽然可靠性有所增加但在其同步信号仍为公共集中同步信号,切换过程中失去同步信号可能使模块失效,并且切换控制电路的复杂性也可能影响系统的正常运行,从而影响整个系统的性能指标,所以主从式并联控制系统并不是较理想的并联冗余系统。

  分散逻辑控制是将控制权分散,在逆变电源并联运行时,各个电源模块检测出自身的有功和无功功率,通过均流母线传送到其他并联模块中,与此同时电源模块本身也接收来自其他模块的有功无功信号进行综合判断确定本模块的有功无功基准,从而确定各个模块的电压和同步信号(频率和相位)的参考值。

  分散逻辑控制技术即为一种独立并联控制方式,它采用了在各逆变电源中把每个电源模块中的电流及频率信号进行综合,得出各自频率及电压的补偿信号的控制策略。这种方式可实现真正的冗余并联,有一个模块故障退出时,并不影响其他模块的并联运行。它以可靠性高、危险性分散、功能扩展容易等良好的特性已在众多领域中得到了广泛的应用,并且成为计算机控制系统发展的主要方向之一,是一种比较完善的分布式智能控制技术。但当多个模块并联时互连线数目较多,信息量大,实现较复杂。

  3C型并联的思想是减少互连线的数目和信号的传递,以减少对其他模块的依赖程度。它是将第一台逆变器的输出电流反馈信号加到第二台逆变器的控制回路中,第二台的输出电流反馈信号加到第三台,依次连接。最后一台的输出电流反馈信号返回到第一台逆变器的控制回路,使并联系统在信号上形成一个环形结构,在功率输出方面形成并联关系。

  3C型方案在控制回路中引入其他模块信号,加强了模块之间的影响,使得常规方案难以控制,因此一般采用H∞理论设计控制器以解决稳定性问题。文献中每个逆变器都由PI控制来得到快速的动态响应,用鲁棒控制来得到多个模块逆变器的鲁棒性,以减少逆变器间的的相互影响。与前面的方案相比,3C型并联方案仅引入一个模块的电流信号,无需模拟信号平均电路,也无需知道并联模块数。但是控制器复杂,设计难度大,多采用数字控制系统来实现,成本较高,而且采用H∞方法设计控制器,控制器阶数过高,实现较困难。

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  5低静态电流低压降(LDO)线性稳压器是一款高性能LDO稳压器。它具有+/- 0.9%的线路和负载精度以及超低静态电流和噪声,涵盖了当今消费类电子产品所需的所有必要功能。这种独特的器件保证在没有最小负载电流要求的情况下保持稳定,并且对于任何类型的小至1.0 uF的电容器都是稳定的。 NCV8535还配备了感应和降噪引脚,以提高设备的整体实用性。 NCV8535提供反向偏压保护。 特性 线%) 满载时的超低压降(典型值260 mV) 稳定性无最小输出电流 低噪声(31 uVrms) w / 10 nF Cnr和51 uVrms w / out Cnr) 低关断电流(0.07 uA) 反向偏向保护 2.6 V至12 V电源范围 热关断保护 目前的限制 仅需1.0 uF输出电容以确保稳定性 使用任何类型的电容器(包括MLCC)均可稳定 提供1.5 V,1.8 V,1.9V,2.5 V,2.8 V,2.85 V,3.0 V,3.3 V,3.5V,5.0 V和可调输出电压 应用 终端产品 汽车音响和信息娱乐 汽车配件 汽车仪表盘 汽车相机显示器 汽车仪表板电子产品 汽车 工业 电路图、引脚图和封装图...

  NCV8165 LDO稳压器 500 mA 低压差 超低Iq 超高PSRR 超低噪声

  5是一款LDO(低压降稳压器),能够提供500 mA输出电流。 NCV8165器件旨在满足RF和模拟电路的要求,具有低噪声,高PSRR,低静态电流和非常好的负载/线路瞬态。该器件设计用于1μF输入和1μF输出陶瓷电容。提供DFNW8 0.65P,3 mm x 3 mm x 0.9 mm封装。 类似产品: NCV8160 NCV8161 NCV8163 NCV8165 输出电流(A) 0.25 0.45 0.25 0.50 PSRR f = 1 kHz(dB) 98 98 92 85 噪音(μV RMS ) 10 10 6.5 8.5 特性 优势 超高PSRR在1 kHz时为85dB,在100 kHz时为63dB 非常适用于Wi-Fi模块等功耗敏感设备 超低输出噪声8.5μV RMS 非常好适用于噪声敏感应用 超低静态电流12μA 在轻载条件下提高效率 工作输入电压范围1.9V至5.5V 适用于电池供电设备 极低压差200mV,500mA 满载时的低功耗 应用 终端产品 A / D和D / A转换器电源 音频编解码器 电池供电设备 相机模块 RF模块 WiGig电源 LP5907或LP5912升级 汽车设备点负载调节 信息娱乐,车身控制和导航 远...

  是1 A LDO,配有NMOS passtransistor和独立的偏置电源电压(VBIAS)。该器件提供非常稳定,精确的输出电压和低噪声,适用于空间受限,噪声敏感的应用。为了优化电池供电的便携式应用的性能,NCP139具有低IQ消耗。 WLCSP6 1.2 mm x 0.8 mmpackage经过优化,适用于空间受限的应用。 类似产品: NCP13x系列 NCP130 NCP133 NCP134 NCP135 NCP137 NCP139 输出电流(A) 0.3 0.5 0.5 0.5 0.7 PSRR f = 1kHz(dB) 70 70 td

  60 压差电压(V) 0.060 0.090 0.090 0.053 0.060 0.060 特性 优势 超低压降典型的。 40mV 允许节省功率并以非常低的Vin-Vout电压工作。 可调电压版本 低压Vcore应用的最佳选择 在1 A负载下典型的50 mV压降。 最大限度地减少调节器的功率损失 保证输出电流从0到1 非常好的选择用于高电流应用 0.5%典型输出电压精度 非常适合POL应用 输出超过1 A的电流 输出有效可用的放电选项 应用 终端产品 电池供电和便携式设备 智能手机,...

  是一款线 mA输出电流。 NCP161器件旨在满足RF和模拟电路的要求,可提供低噪声,高PSRR,低静态电流和非常好的负载/线路瞬态。该器件设计用于1μF输入和1μF输出陶瓷电容。它有两种厚度的超小0.35P,0.65 mm x 0.65 mm芯片级封装(CSP),XDFN-4 0.65P,1 mm x 1 mm和TSOP5封装。 类似产品:

  V-A是一个1通道降压型开关稳压器。 特性 优势 不受负载影响的软启动电路。 电源电路稳定运行。 频率FOLD BACK为负时下垂。 过流保护 内置逐脉冲OCP电路。通过使用外部MOS的导通电阻来检测。 过流保护 开启/关闭功能(启用控制) 可在外部启用控制 同步整流的1通道降压型开关稳压控制器方法 电路图、引脚图和封装图

  NCP81274 具有省电模式和PWM VID接口的多相同步降压控制器

  74是一款多相同步控制器,针对新一代计算和图形处理器进行了优化。该器件能够驱动多达8个相位,并集成差分电压和相电流检测,自适应电压定位和PWM_VID接口,为计算机或图形控制器提供精确调节的电源。集成的省电接口(PSI)允许处理器将控制器设置为三种模式之一,即所有相位接通,动态相位脱落或固定低相位计数模式,以在轻载条件下获得高效率。双边沿PWM多相架构可确保快速瞬态响应和良好的动态电流平衡。 应用 终端产品 GPU和CPU电源 图形卡的电源管理 台式电脑 笔记本电脑 电路图、引脚图和封装图...

  NCP81276 具有省电模式和PWM VID接口的多相同步降压控制器

  76是一款多相同步控制器,针对新一代计算和图形处理器进行了优化。该器件能够驱动多达4个相位,并集成差分电压和相电流检测,自适应电压定位和PWM_VID接口,为计算机或图形控制器提供精确调节的电源。集成的省电接口(PSI)允许处理器将控制器设置为三种模式之一,即所有相位开启,动态相位脱落或固定低相位计数模式,以在轻载条件下获得高效率。双边沿PWM多相架构可确保快速瞬态响应和良好的动态电流平衡。 应用 终端产品 GPU和CPU电源 图形卡电源管理 台式电脑 笔记本电脑 电路图、引脚图和封装图...

  JA是一个降压电压开关稳压器。 特性 优势 宽输入动态范围:4.5V至50V 可在任何地方使用 内置过流逐脉冲保护电路,通过外部MOSFET的导通电阻检测,以及HICCUP方法的过流保护 烧伤保护 热关闭 热保护 负载独立软启动电路 控制冲击电流 外部信号的同步操作 它可以改善发生两个稳压器IC之间的振荡器时钟节拍 电源正常功能 稳定性操作 外部电压为输出电压高时可用 应用 降压方式开关稳压器 电路图、引脚图和封装图...

  38是一款双同步降压控制器,经过优化,可将电池电压或适配器电压转换为台式机和笔记本电脑系统所需的多个电源轨。 NCP81038包括两个降压开关控制器,通道2上固定5.0 V输出,通道1上3.3 V,两个板载LDO,三个输出:5 V / 60 mA和3.3 V或12 V / 10 mA。 NCP81038支持高效率,快速瞬态响应并提供电力信号。安森美半导体专有的自适应纹波可控制器从CCM到DCM的无缝过渡,其中转换器运行时降低了开关频率,在轻载时具有更高的效率。该器件的工作电源电压范围为5.5 V至28 V 电路图、引脚图和封装图...

  48是一款双同步降压控制器,经过优化,可将电池电压或适配器电压转换为台式机和笔记本电脑系统所需的多个电源轨。 NCP81148由两个降压开关控制器组成,通道2上固定5.0 V输出,通道1上为3.3 V,两个板载LDO具有三个输出:5 V / 60 mA和3.3 V或12 V / 10 mA。 NCP81148支持高效率,快速瞬态响应并提供电力商品信号。安森美半导体专有的自适应纹波可控制器从CCM到DCM的无缝过渡,其中转换器运行时降低了开关频率,在轻载时具有更高的效率。该器件的工作电源电压范围为5.5 V至28 V. 电路图、引脚图和封装图...

  0是一款集成电源控制IC,具有I 2 C接口。它结合了高效,多相,同步降压开关稳压控制器和I 2 C接口,可实现关键系统参数的数字编程。 特性 优势 I 2 C 启用关键系统参数的数字化编程 快速增强型PWM弹性模式架构 出色的负载瞬态性能 应用 终端产品 CPU Vcor​​e 游戏,桌面,服务器 电路图、引脚图和封装图

  NCP4208 同步降压转换器 8相 VR11.1可编程 带I2C接口

  8是一款集成电源控制IC,具有I 2 C接口。 NCP4208是一款高效,多相,同步降压开关稳压控制器,可帮助设计高效率和高密度解决方案。 NCP4208可编程为1,2,3,4,5,6,7或8相操作,允许构建多达8个互补降压开关级。 特性 优势 快速增强PWM 出色的负载转换性能 应用 终端产品 CPU Vcor​​e 台式电脑,服务器 电路图、引脚图和封装图

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