EmersonUPS并机原理分析

1、1EMERSON UPS并机原理分析在 Emerson各个系列 UPS 并机系统中，UPS 并机控制原理是相同 的。下面以 7400 UPS 为例简要说明并机系统中频率控制和输出电流 控制的基本原理。一.并机系统中频率控制在并机控制系统中，每台 UPS 的输出频率直接由逆变器逻辑板上 振荡器的振荡频率所决定， 而振荡器频率则同步到并机逻辑板上主振 荡器GVCO的频率一同步参考信号上。在逆变器逻辑板上，同步监视电路比较同步参考信号和振荡器输 出频率，当振荡器输出同步到同步参考信号上时，LS2 同步指示灯亮， 同时送出一个同步 OK 信号到并机逻辑板上。同步监视电路的同步窗 口为士 2Hz,即 2

2、0度相移。主振荡器(GVCO)的频率可以同步到旁路电源频率，同步总线 频率或者它的基频(50Hz/60Hz)，这是由同步源选择器来控制的，而 同步源选择器的控制则依赖于旁路电源是否可得，以及UPS 启动顺序。详细说明如下：1.旁路电源正常，第一台 UPS 启动当第一台 UPS 启动时，同步源选择器将旁路电源频率参考信号加 到锁相环相位比较器，相位比较器检测旁路频率和GVCO 输出的相位误差，并产生一个相位误差修正信号，使 GVCO 输出频率跟踪到旁路 频率上。对于 1 + 1 并机系统，旁路频率参考信号来白 CN1 的 1 脚， 在这里每台 UPS 都有白己的旁路输入电源。对于多台并机系统，旁

3、 路频率参考信2号来白于 CN2 的 20 脚，也就是并机柜上旁路电源监视 电路通过并机控制总线送到每台 UPS 单机上。当收到逆变器逻辑板上同步 OK 信号后，并机逻辑板上压控振荡 器互锁(VCO-IN-LOOP )继电器动作，同时 LS5亮。这个继电器有 几个触点，但最主要的功能是将 GVCO 输出信号送到并机同步总线 上，使其他 UPS 同步总线上有 GVC。输出信号。综上所述，当第一台 UPS 启动完成后，1).它的 GVCO 与旁路 电源频率同步。2).逆变器逻辑板上振荡器的频率与 GVCO 输出同 步。3). VCO 互锁继电器动作，将输出信号送到同步总线上。2.旁路电源正常，第二

4、台 UPS 启动当第二台 UPS 启动时，同步源选择器将同步总线参考信号加到锁相环比较器，相位比较器检测同步总线参考信号和 GVCO 的相位 误差，并产生一个相位误差修正信号，使 GVCO 输出频率跟踪到同 步总线频率。实际上同步总线频率也就是第一台 UPS 的 GVCO 输出 频率。因此，这种跟踪方式被称为主从( Master/Slave)方式一后一 台 UPS 的 GVC 龈踪前一台UPS 勺 GVCO同步总线比较器监视本机的 GVCO 日同步总线，检测本机(从机) 的GVCO 否同步到同步总线，即主机的 GVCO实际上，同步总线比 较器是监视 VCCE 锁继电器触点两端的频率信号。当本机

5、 GVCOl 步到同步总线，同时从逆变器逻辑板反馈来的内 部同步 OK 信号后，VCOE 锁继电器动作，LS5 亮。这时，本机的 GVCO 进入同步总线与来白第一台 UPS(主机)的 GVCO联。因而保证了3两台 GVCO 勺完全同步。同时，当这些条件满足以后，同步源选择器 将旁路频率作为锁相环相位比较器的参考信号来取代同步总线信号。这就意味着本机 GVC 觎在直接跟踪旁路电源频率，不再是第一台 UPS（主机）的从机。在两台以上的多机并机系统中，当启动第三台及以后的UPS寸，同步过程同上所述。即 GVCCtT 先跟踪于同步总线，当完全同步后， 改为跟踪旁路电源频率。当第二台 UPS 启动完成后

6、，则有：1 ）第一台 UPS 的 VCOW 旁路频率同步；2）第二台 UPS 的 VCOW 旁路频率同步；3）两台 UPS 的 VCCE锁继电器动作，把两台 UPS 的 GVCO出连到 同步总线上。3 .如果旁路电源不存在或频率超差若旁路电源丢失或频率超差时，同步源选择器产生一个禁止信号， 禁止锁相环角度调整器产生调整 GVC （K误差修正信号， 迫使 GVCO 以其基频输出（50Hz/60Hz）。两台 UPS 的同步总线通过 VCCE 锁继电 器触点连在一起，以确保两台 UPS 的 GVCCT 作在同一精准的基频上。任一台 UPS 佥测到旁路电源可用时，同步源选择器取消禁止信号，把旁路频率参

7、考信号加到各台 UPS 的锁相环比较器上。此时，所 有UPS 的 GVCO&出完全同步，且均与旁路频率同步。二.并机系统中输出电流均分控制41 .并机系统均流控制在多台 UP 曲机系统中，系统中所有在线 UPS逆变器输出电流 应该相等，即均分负载总电流。这种功能是在均流控制电路中，比较 本机与其他 UPSS出电流的比例信号得以实现。如果两台 UPSS 出电 流不等，均流控制电路就产生一个误差信号， 并将这个误差信号加到 本机逆变器逻辑板，调整本机逆变器的输出电压，使两台 UPSS出保 持均流状态。UPS 的每一相都会通过均流控制电路产生独立的误差信 号，分相调整。现以 R相为例说明均流

8、控制原理，S相，T 相同理。R 相电流传感信号送到 CN1 的 7 脚（信号）和 10 脚（地），经 IC1 缓冲，在其 1 脚产生一个与 R 相电流成比例的信号，这个信号加 到 IC1 的 9脚；经 R1加到 IC4的 3 脚。当 VCCE锁后，RL2 继电器动作，本机电流传感信号通过 R1 送 到并联控制总线上。 当本机单机运行时， 电流传感信号通过 R1 加到 缓冲器 |C4-a和 IC1-b，并通过 IC6-3,IC6-4 力口到 IC1-10，与 IC1-9 的原始电流传感信号进行比较，因 IC1-9 和 IC1-10 来白同一电流传 感信号，比较误差信号为零，故 IC1-8输出的误

9、差校正彳号 Dv_r为 零.当第二台 UPS 运行时它的电流传感信号通过并联控制总线加到 CN2-14,若两台 UPS 的 R 相输出电流完全相等，R1没有电流流过， 若两台 UPS 的R 相输出电流不等，R1 上就有电流流过，在 R1 上产生 与电流误差成比例的电压降。如果 UPS1的 R 相电流小于 UPS2 的 R 相电流，则有电流流入 UPS1 中的5R1 （拉电流），UPS2 中的 R1有电流流出（灌电流）。UPS1 中因 R1 有电流流入，通过 IC4-a和 IC1-b加到 IC1-10的信号随之增加， 此时 IC1-9 与IC1-10的信号不再平衡，IC1-8产生的误差信号（Dv

10、-r） 增加，使 UPS1 的R 相逆变器输出电压升高，R 相输出电流也随之增加，UPS1 和 UPS 演 R 相电流再次达到平衡。在两台以上的 UPS 并机系统中，它们都通过并联控制总线CN2-14连在一起，每台 UPS 的均流控制电路，使所有 UPS 中流过 R1的电流 相等。经连续不断地调整，各台 UPS 输出电流也相等。均流控制电 路调整逆变器输出电压的范围在士 5%!内。2 .并机系统环流检测在 R 相电路中，IC1-8产生的均流误差信号（Dv-r）经 R22 加到 IC1-13上与 R 相输出电压信号相加，从 IC1-14 输出。这个信号与从 S 相和 T 相输出信号一起，加到由

11、D4D9 组成的三相桥式整流电路，在 IC5-1产生一个三相功率（VA）信号。正常运行时，由于均流作用，Dv-r 信号可以忽略，IC1-14的信 号只与输出电压有关，此时 IC5-1 电压大约为 4. 1V, IC5-14 保持低 电平，系统运行正常。在并机系统中，环流产生大概有三种情况，分述如下：1 .均流故障如果 UPS 均流控制电路出故障， UPS1 产生一个比其他 UP 扶的 电流信号时， 这个电流误差信号 Dv-r （Dv-s/Dv-t） 与相应的电压信号 相加， 使 IC5-16的电压增加。如果不均衡电流达到 30%也就是说一 台 UPS 所带负载容量超过另一台 UPS 负载的 3

12、0%寸，IC5-1 的电平将 达到 5V,从而使 IC5-14输出高电平，去关掉 UPS1 的逆变器，同时 断开逆变器侧静态开关，使故障机脱离并机系统。2 . “拉”电流方式如果 UPS1 发生故障，其输出电压突然减小，UPS1 会出现很大的“拉”电流，而其他的 UPS 则产生很大的“灌”电流。此时 UPS1 的 电压、电流信号之和下降，当 IC5-1 信号电平降到其门槛电平（3.1V） 以下时,IC5-14 将输出高电平，关闭 UPS1 的逆变器，同时断开逆变 器侧的静态开关，使故障机脱离并机系统。对于并机系统其他在线运行的 UPS 由于均流控制的作用，它们 的输出电压信号会下降，这样正好同它们增加的电流信号相抵消， IC5-1电压保持稳定，IC5-14不会输出高电平关机信号，使 UPS 正常 运行。一旦故障机脱离并机系统，在均流控制电路的作用下，其余 UPS 将重新恢复到正常的均流运行方式。3 . “灌”电流方式如果 UPS1 发生故障， 输出电压突然增加， UPS1 会出现很大的“灌” 电流，此时 UPS1 的电压、电流信号之和会上升。如果 IC5-1 的电压 上升到其门槛值（4.8V）以上时，IC5-14 输出高电平，关闭 UPS1 的 逆变器和该侧的静态开关，使故障机脱离