隨著信息處理技術的不斷發展，尤其是計算機的廣泛應用和互聯網的發展迅猛，信息設備對UPS供電系統的容量及技術要求越來越高，其可靠性備受關注，大功率UPS并聯供電系統得到重視。如何保證UPS并聯系統在電網惡劣的條件下穩定、可靠運行是UPS廠家需要考慮的問題。文中介紹一種基于TT公司生產的TMS320C240DSP控制器構成的400kVA大功率UPS的并聯控制技術，與電網的同步、并聯系統中各臺UPS間的同步及均流控制成為并聯UPS系統控制的關鍵。UPS并聯系統中的核心部分是精度很高的鎖相環，模擬鎖相環是一門成熟的技術，以其獨特的優良性能在許多領域得到廣泛應用。但隨著數字技術的發展，UPS的全數字化控制是大勢所趨，因此，鎖相環也逐漸過渡為數字化，數字DSP控制鎖相環相對于模擬鎖相環實現起來更方便，同時用軟件代替硬件實現，還可以結合系統的其他功能統一設計，節省成本。
　　
　　1大功率UPS的并聯控制方案
　　
　　并聯供電系統中的各臺UPS要實現并聯，需具備以下條件:各臺UPS需同頻、同相、同幅，如何保證并聯系統中各臺UPS間的相位、幅值及頻率是并聯控制技術的關鍵。因此并聯系統中UPS的同步控制技術、負載均流控制技術成為大功率UPS并聯供電系統可靠運行的關鍵因素，以下闡述400kVA大功率UPS的并聯控制。
　　
　　1.1并聯供電系統UPS的同步控制
　　
　　(1)UPS的鎖相控制原理
　　
　　市電電壓波形及UPS輸出電壓波形都是正弦波。設UPS逆變電壓的頻率為f，而市電電壓的頻率為f1，故市電電壓波形的瞬時值可表示為:u1=Umisinω1t=Um1sin2πf1t，UPS逆變輸出電壓波形的瞬時值可表示為:u=Umsin(ωt±θ)=Umsin(2πft±θ),其中+θ為UPS輸出波形超前于市電波形的相位角;-θ為UPS輸出波形滯后于市電波形的相位角。要實現UPS與市電的同步必須要求:f=f1，θ=O，關鍵在于如何實現2πf1t=πft±θ,只能通過改變使得θ逐步減小，最終θ=0,f=f1，即當UPS輸出波形超前于市電波形時，要求該UPS輸出電壓的頻率降低，即f=f1-θ/(2πt)；當UPS輸出波形為滯后于市電波形時，則要求該UPS輸出電壓的頻率升高,即f=f1+θ/(2πt)。
　　
　　（2）并聯UPS系統同步鎖相的實現
　　
　　400kVA大功率UPS并聯系統的同步鎖相是采用TMS320C240DSP控制器來實現相關的同步算法。并聯系統UPS在市電與逆變切換時，若在切換的瞬間，二者的輸出波形不一致，會造成供電中斷，另一方面也可能會因兩臺UPS之間環流過大而導致UPS損壞。為確保UPS供電系統在市電與逆變的切換時不存在環流，必須保證市電波形與逆變波形保持相位接近;因此需要一種裝置來檢測市電的相位變化，并用于控制逆變器輸出電壓的相位和頻率，使逆變器與市電保持同步運行。
　　
　　對于并聯供電系統UPS的鎖相可采用兩級鎖相結構。其中，一級鎖相環又稱外同步，是指并聯系統各臺UPS跟蹤市電相位和頻率并進行相互間的相位同步控制，即實現UPS與市電的同步。二級鎖相環又稱內同步，是指基于各臺UPS輸出電壓的頻率及相位跟蹤和同步控制，實現各臺UPS間的同步。兩級鎖相環都采用了PT調節器，其中，內同步速度較快，精度很高(士10μs以內)。外同步的PT調節器速度較慢，確保了旁路和逆變器之間的平滑切換。每級鎖相環包括相位誤差檢測、調節器的調節，以下分別介紹各級鎖相環的實現過程。 　　

　　并聯系統中的鎖相程序如圖1所示。

　　外同步:兩臺UPS的輸入即市電經比較器電路整形為方波，經過同步母線綜合后，將該方波信號送到每臺UPS的DSP捕獲單元CAP1引腳，設置上升沿成下降沿捕獲，則在方波信號發生相應跳變時進人捕獲1中斷讀取計數器T2CNT的值作為PI調節器的反饋信號，通過與設定值相比較即可得到相位差，再經PT調節器的運算形成調節量，用于改變T2PR的值，從而使逆變輸出跟蹤市電基準。
　　
　　內同步:T2CNT計數器作為UPS正弦輸出的相位和頻率基準，為保證所有UPS之間同步，所有UPS都利用T2CNT發生一個方波，方波經同步母線綜合后，送到所有UPS的CAP2端口，在方波信號發生相應跳變時迸人捕獲2中斷中對T2CNT清零，保證內同步的給定是同步的。在正弦中點時對應的中斷中讀取T2CNT值作為反饋量，與T2PR/2相比較，再經PI調節器運算后得到的調節量用于改變TIPR的值，使逆變輸出正弦波和T2計數器同步，從而使各UPS的逆變輸出保持同步。
鎖相的軟件算法如圖2所示。

　　1.2并聯系統各UPS的幅值控制
　　
　　為確保并聯系統各UPS的輸出電壓幅值一致，有兩種措施可以實現:
　　
　　(1)提高各臺UPS輸出電壓的精度，在本系統設計中采用TMS320C240作為逆變器的閉環控制，系統AD采樣定標值按270V/1024來進行標定，理論上可以保證輸出電壓精度控制在0.26V，這樣可
　　
　　以保證各臺UPS輸出電壓的偏差盡量小；
　　
　　（2）通過平均正弦控制技術來進一步減少各臺UPS的電壓幅值偏差。
　　
　　1.3并聯系統UPS的負載均流控制
　　
　　上面闡述的同步控制是并聯系統中各臺UPS的頻率、相位的控制，對于UPS的并聯控制單靠上述的控制策略并不能滿足并聯系統UPS的可靠運行。對于并聯系統UPS間的環流控制也是UPS并聯控制不可缺少的東西。在400kVA大功率UPS的并聯系統中，因其系統功率大、干擾大、器件數量多，如何保證并聯系統中UPS的負載均流成為控制的關鍵。筆者在三臺400kVAUPS并聯系統中加入電流誤差控制技術使得并聯系統中的UPS實現很好的負載均流，通過試驗驗證400kVAUPS的并聯環流可以有效控制在3A以下，為更大功率UPS多機并聯的可靠運行提供有力的保證。
　　
　　2實驗結果
　　
　　2.1UPS與市電網的同步鎖相測試
　　
　　圖3是UPS在市電狀態下，UPS逆變輸出波形與市電波形的同步鎖相，通過DSP的控制可以保證鎖相精度在10ms。

　　2.2UPS與發電機的同步鎖相測試
　　
　　圖4是UPS在發電機供電情況下，逆變輸出與發電機波形的同步鎖相情況，它表明采用上述同步控制算法，可以很好地保證UPS與發電機的匹配。

2.3并聯系統各臺UPS的發在均流測試
　　
　　對于兩臺400kVAUPS并聯實驗數據如下：表1所示數據是并聯系統中的測試數據。

　　對于三臺滿載工作條件下400kVAUPS并聯系統實驗數據如表2所示。

　　從上述實驗數據分析對于雙機并聯或三機并聯系統來說，在系統輸出滿載的情況下負載的不均流度都可以控制在2%以下。圖5、圖6分別是雙機、三機并聯系統的環流波形，實驗表明對于雙機或三機并聯系統UPS間的環流可以控制在3A以下。

　2.4并聯系統各臺UPS輸出電壓的測試
　　
　　通過上述并聯系統的同步控制、幅值控制后，并聯系統中的各臺UPS的輸出電壓及相位的偏差足夠小，這樣為并聯系統的輸出負載均流及相互間的環流抑制提供了有利的前提條件。三臺400kVAUPS并機前輸出電壓數據和各輸出電壓差，如表3、4所示。輸出電壓波形如圖7所示。

　　3結束語
　　
　　通過DSP實現的兩級鎖相可以很好地解決并聯系統UPS與市電、各臺UPS之間同步控制的問題。通過大量的實驗這個名這種鎖相控制方法可以達到較好的同步精度，無論市電如何變化，異常到正常、正常到異常以及頻率在額定范圍內突變等各種情況下，各UPS逆變輸出波形間的相差小于10μs,為400kVA并聯系統UPS間較好地實現均流做好了充分的準備，通過電流誤差控制可以有效地控制三臺400kVAUPS環流，在三臺400kVA并機系統中通過各種輸入條件、輸出發在條件的變化測試，并機系統的動態指標、均流指標、同步指標等性能均滿足要求，為更大功率UPS的多級并聯可靠運行提供了有力的保障。