UPS电源在DCS系统中的应用

1、第!"卷第#期$%年!$月天然气与石油&(*+,-./012+3456!"7846#9999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999:;<6$%收稿日期文章编号=H I I J >K K L M N I I I C I O >I I O L >I L P Q F 电源在:E F 系统中的应用孙英杰!7曹庆!7孙世铭$!6黑龙江石油化工厂7黑龙江大庆!?R B !R S $6大庆石化总厂水汽厂7黑龙江大庆!?R B !#C摘要=P Q F 是由电力变流器G 储

2、能装置根据我厂:E F 装置对电源的改造7说明P Q F 在:E F 系统中的应用D 蓄电池C 和开关等组合而成的一种电源设备D 这种电源设备能在交流输入电源发生故障时保证向负载供电连续性D 本文首先介绍了P Q F 电源的若干形式及其工作原理7然后根据我厂:E F 装置对电源的改造7说明P Q F 在:E F 系统中的应用D关键词=不间断电源S 逆变器S 开关电源中图分类号=T 8"?文献标识码=U 一个稳压器及滤波器!其作用是可在市电供电时滤去高频干扰"该方式的优点是可满足一般负载的要求!缺点是对低频干扰无法为负载提供保护"#$%互动在线式&(图%*当

3、市电供电正常时!&(由旁路供电!此时双向转换器起整流的作用!向电池充电!当市电中断时电池向双向转换器供电!此时双向转换器起逆变器作用向负载供电"该方式是三端口式的一种变形!可以大大降低成本!但可靠性受到了较大影响 "年!"#供电电源用电源箱分开供电如图$所示%机柜&(*电源和变送器供电电源用电源箱分开供电+正常时机柜由在线式,-.供电%变送器由!/0(1*电源箱变出&(*供电2这样可减少相互干扰%分开供电避免了维护人员在量端子排3安全栅上的信号时%因不注意造成短路给主机柜里的模件等造成的影响2!"&二极管的作用如图$%,-

4、.给变送器供电经过二个二极管%利用二极管正向导通%正常时由!/0(电源箱变压出&(给变送器供电%这时,-.给变送器的电压为&!点几伏%小于&(%二极管截止%而当市电停电时%&(变为零%即二极管负端变为0(%&!(40 (%这样二极管导通%由,-.给变送器供电2其实%,-.给变送器供电的这种方式用后备式,-.就可以了%为给工厂节约资金%我们采用变送器和机柜共用一个,-.2!"!为什么选在线式,-.一方面机柜这种高级设备内部的模件等部件造价高%易损坏%另一方面给机柜供电的电源箱都是开关电源2下面再具体说明一下%在线式,-.和后备式,-.在晃电时对开

5、关电源的影响2开关电源+由开关管和电容组成%精度高%反映灵敏%自保护强%在电容前可加一个压敏电阻%则不等电压升高时电阻先坏即保护了电容%见图 52系统中的应用 UPS电源在DCS系统中的应用作者:孙英杰, 曹庆, 孙世铭作者单位:孙英杰,曹庆(黑龙江石油化工厂,黑龙江大庆 163713, 孙世铭(大庆石化总厂水汽厂,黑龙江大庆 163714刊名:天然气与石油英文刊名:NATURAL GAS AND OIL年,卷(期:2000,18(4被引用次数:0次相似文献(10条1.会议论文郑雪生.李春文.汤洪海.戎袁杰不间断电源逆变器输出电压的鲁棒跟踪控制2007从不间断电源的功能来看,不间断电源的逆变器

6、是一个跟踪系统,系统参数有摄动,外界干扰是复杂多变的,要保证系统准确无误的跟踪参考信号,控制器对参数摄动以及变化的干扰要有良好的动静态性能。由于控制器采用数字实现方式引入了时延,控制器的设计还要考虑时延的影响。本文首先分析并建立了逆变器的离散时延模型,基于离散模型设计了一种具有时延补偿的离散积分滑模控制器.仿真结果表明,控制器能够有效的克服时延的影响,对参数摄动以及负荷干扰具有良好的调节性能和鲁棒性,从而验证了控制器的有效性。2.学位论文何绍雄高性能不间断电源PWM逆变器控制技术的研究19983.会议论文骆雅琴一种用于不间断电源的逆变器2000该文提出了一种适用于不间断电源(UPS的逆变器。该

7、逆变器用单边自振荡电压跟踪比较控制方式实现脉宽调制,用有源滤波器实现正弦输出电压。该逆变器具有电路简单、控制方便、输出波形好等优点。4.期刊论文谭耀辉.TAN Yao-hui基于PIC17C43的不间断电源设计-机械与电子2009(9采用PIC17C43 PWM控制逆变器,在滤波之后,逆变器输出产生一个交流正弦波.根据故障类型,故障信号可从PIC17C43内部或外部产生,PIC17C43监视输出电压和电流,以对直流偏移和负载变化做出"实时"校正调整,控制所有的模块同步,也控制逆变器及反馈.PIC17C43通过使用过零检测,实现输入电压/相位与输出电压/相位的同步.5.学位论

8、文刘刚80kVA电力专用UPS的逆变器设计2005随着电力电子技术和IT技术的迅速发展,不间断电源的需求越来越大,对其性能的要求也越来越高。逆变器控制技术是不间断电源的核心技术,它直接影响着不间断电源的性能。本文以UPS逆变器作为研究对象,主要研究内容包括逆变器瞬时值反馈控制技术、IGBT驱动及保护电路设计、单相桥式逆变电路直流偏磁的分析与抑制,以及UPS冗余并联设计等方面。首先,本文分析了UPS逆变器的双闭环控制技术,并且设计了采用输出电压电感电流瞬时值反馈控制方案,并借助Matlab仿真工具进行了系统仿真。在实际研发样机应用中,本设计方案实验效果良好,UPS输出电压正弦度好,且具有良好的稳

9、态、动态特性。其次,本文分析了大功率IGBT的驱动、保护及其并联原理,并在此基础上设计了IGBT的驱动保护电路以及并联IGBT均流措施,保证了IGBT安全、高效的工作,避免其因过流短路造成的器件损坏。再次,本文分析了单相UPS逆变器直流偏磁问题的产生原因及其对变压器的危害,并设计了其偏磁抑制措施。针对UPS带载情况的复杂性,本文采用了变压器原方输入电压反馈法抑制直流偏磁,即对变压器原方输入电压进行分压衰减、滤波后,改变调制波,以达到抑制直流偏磁的目的。该方法可适用于UPS带电阻负载、整流性负载及半波负载等多种工况,经过实验验证可以有效减小变压器输入电流中的直流分量,实验效果良好。最后,为了有效

10、解决UPS系统扩容问题及提高设备可靠性,分析了UPS冗余并联工作结构、原理。并机系统之间的环流是影响UPS正常稳定工作的关键,而影响环流大小的主要因素是UPS输出电压的频率、相位以及幅值。结合以上分析,本文设计了两台USP冗余并机的锁相、均流电路,并在研发过程中进行了大量的实验验证,获得良好的实验效果。6.会议论文郁百超论不间断电源的发展方向2006不间断电源中的各种功率变换器,浪费了太多的电能,例如AC/DC整流变换器、DC/DC有源功率因数校正器、DC/AC逆变器、DC/DC升压变换器、DC/DC降压变换器等等;同时,功率变换的过程,会产生丰富的高次谐波,对电网和用户设备造成严重的EMI干

11、扰;随着电力供电系统的不断完善,一年之内难得停几次电,但由于不间断电源变得越来越复杂,有时候,UPS本身所产生的故障,以及工作人员对复杂操作的人为失误,使得用户设备断电的次数比电力系统停电的次数还要多,这就意味着,不采用UPS,反而比采用UPS更安全.为了克服上述三种弊端,不间断电源的发展方向,必然沿着减少功率变换器的方向发展.7.学位论文吕晓红UPS逆变器的控制技术研究2005本文主要以UPS逆变器的控制技术作为研究对象.逆变器控制的技术指标主要为暂态响应速度、稳定精度以及鲁棒性等.本文在论述了逆变器控制技术发展与现状的基础上,指出了目前常规控制方法中所存在的问题,即逆变电源输出稳态特性与动

12、态性能不能兼顾的问题.针对此问题,本文从多环控制和无差拍控制两个方面进行了尝试,提出了一种新的基于DSP的无差拍控制器电压、电流双环反馈控制方案.此方案可使不间断电源输出电压波形兼具良好的稳态和暂态特性,适用于线性及非线性负载.本文首先分析了各种UPS电源逆变器的控制技术,比较了各种主要的数字控制算法的优劣,提出了双环无差拍控制的总体方案:外环采用PI控制,实现系统的稳定;内环采用干扰无差拍控制,以达到系统动态的稳定性.本论文围绕UPS的控制技术进行理论计算、仿真分析与系统实现三个方面进行了阐述.首先建立了控制系统的数学模型和仿真模型;然后在MATLAB6.5环境下进行了综合仿真分析,证明了所

13、选用方法的可行性和优越性;最后介绍了以高性能数字信号处理器TMS320LF2407A为控制核心的UPS逆变器控制系统的软硬件设计.8.期刊论文胡雪梅.史增芳不间断电源关键器件分析-工矿自动化2007(4不间断电源(UPS可以为计算机系统及其它信息系统提供可靠安全的恒压恒频供电电源而被广泛应用.文章介绍了UPS中的关键器件-整流器、充电器、蓄电池、逆变器、锁相器、静态电子开关等器件等的工作原理,对其中的重要技术进行了较为全面的分析.9.期刊论文李新平.LI Xing-ping数字式不间断电源的研究-湖南城市学院学报(自然科学版2005,14(2介绍了一种重复控制与比例调节相结合的算法,提出了将该算法应用于不间断电源(UPS的逆变器以实现数字化控制的解决方案,给出了基于DSP芯片的系统硬件电路和软件流程.10.学位论文罗玛DSP控制三相逆变器并联技术的研究2005近年来随着用电设备对供电电源的性能和可靠性要求越来越高,不间断电源得到了广泛应用。随着信息技术的发展,使得数字信号处理器(DSP快速发展,将数字控制应用于逆变器控制是今后发展的潮流,同时UPS模块化并联,作为提高UPS容量和可靠性的一条重要途径,为人们广泛关注。本文探讨了逆变器控制采用电压电流双环控制的设计方法。在分析逆变器模型的基础上设计了各控制器参数,并通过芯片