本發(fā)明涉及供電電源技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種不間斷電源系統(tǒng)及其功率調(diào)節(jié)控制電路。

背景技術(shù)：

隨著近年來數(shù)據(jù)中心電源負荷的快速增長，能效指標要求越來越高。對于應(yīng)用于高密度數(shù)據(jù)中心的不間斷電源系統(tǒng)(UPS)，不僅要為IT設(shè)備供電，還要保證IT設(shè)備運行的空調(diào)等輔助設(shè)備供電，電源需求會持續(xù)增加。由于數(shù)據(jù)中心的高密度化是一種必然的趨勢，因此對為其提供電力保障的UPS提出了全新的要求。傳統(tǒng)的UPS在負載發(fā)生變化時，輸出功率并不能及時進行調(diào)節(jié)，從而導(dǎo)致輸出功率與負荷需求功率不匹配，無法滿足用戶的用電需求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

基于此，有必要提供一種功率調(diào)節(jié)實時性較好的不間斷電源系統(tǒng)的功率調(diào)節(jié)控制電路，還提供一種不間斷電源系統(tǒng)。

一種不間斷電源系統(tǒng)的功率調(diào)節(jié)控制電路，包括：頻率檢測電路，用于對所述不間斷電源系統(tǒng)輸出電壓的頻率進行檢測并作為第一頻率反饋值輸出；所述頻率檢測電路還用于對電網(wǎng)電壓的頻率進行檢測并作為第二頻率反饋值輸出；功率檢測電路，用于對所述不間斷電源系統(tǒng)的輸出功率進行檢測并作為輸出功率反饋值輸出；模式切換電路，包括第一并網(wǎng)觸點、第一離網(wǎng)觸點、第二并網(wǎng)觸點和第二離網(wǎng)觸點；所述第一并網(wǎng)觸點與所述頻率檢測電路連接，以接收所述第二頻率反饋值；所述第一離網(wǎng)觸點用于接收預(yù)設(shè)給定頻率值；所述第二并網(wǎng)觸點用于接收電網(wǎng)電壓反饋值；所述第二離網(wǎng)觸點用于接收預(yù)設(shè)給定電壓值；所述模式切換電路用于在并網(wǎng)模式下將所述第一并網(wǎng)觸點的輸入作為頻率給定值、將所述第二并網(wǎng)觸點的輸入作為輸出電壓給定值輸出，并在離網(wǎng)模式下將所述第一離網(wǎng)觸點的輸入作為頻率給定值、將所述第二離網(wǎng)觸點的輸入作為輸出電壓給定值輸出；以及功率調(diào)節(jié)電路，分別與所述頻率檢測電路、所述功率檢測電路和所述模式切換電路連接；所述功率調(diào)節(jié)電路還與所述不間斷電源系統(tǒng)的輸出端連接，以接收其輸出電壓反饋值；所述功率調(diào)節(jié)電路用于根據(jù)所述輸出功率反饋值、所述第一頻率反饋值、所述輸出電壓反饋值、所述頻率給定值和所述輸出電壓給定值確定功率調(diào)節(jié)信號。

上述不間斷電源系統(tǒng)的功率調(diào)節(jié)控制電路，模式切換電路可以根據(jù)不間斷電源系統(tǒng)的工作模式對輸出的輸出電壓給定值和頻率給定值進行切換，從而使得功率調(diào)節(jié)電路可以根據(jù)不間斷電源系統(tǒng)輸出電壓的頻率(也即第一頻率反饋值)、輸出電壓反饋值、輸出功率反饋值、頻率給定值和輸出電壓給定值來確定功率調(diào)節(jié)信號，具有較好的實時性，從而能夠確保不間斷電源系統(tǒng)的輸出功率與負荷需求功率匹配，滿足負載的供電需求。

在其中一個實施例中，所述頻率檢測電路包括第一頻率檢測單元和第二頻率檢測單元；所述第一頻率檢測單元用于對所述不間斷電源系統(tǒng)輸出電壓的頻率進行檢測并作為第一頻率反饋值輸出；所述第二頻率檢測單元用于對電網(wǎng)電壓的頻率進行檢測并作為第二頻率反饋值輸出。

在其中一個實施例中，所述第一頻率檢測單元包括第一鎖相環(huán)和第一變換單元；所述第一鎖相環(huán)分別與所述不間斷電源系統(tǒng)的輸出端和所述第一變換單元連接；所述第一鎖相環(huán)用于檢測所述不間斷電源系統(tǒng)輸出電壓的相位；所述第一變換單元用于根據(jù)輸入的相位變換得到所述第一頻率反饋值。

在其中一個實施例中，所述第二頻率檢測單元包括第二鎖相環(huán)和第二變換單元；所述第二鎖相環(huán)分別與電網(wǎng)和所述第二變換單元連接；所述第二鎖相環(huán)用于檢測電網(wǎng)電壓的相位；所述第二變換單元用于根據(jù)輸入的所述相位變換得到所述第二頻率反饋值。

在其中一個實施例中，所述模式切換電路包括第一切換開關(guān)、第二切換開關(guān)和控制單元；所述第一切換開關(guān)的固定端與所述功率調(diào)節(jié)電路連接；所述第一切換開關(guān)的第一觸點為所述第一并網(wǎng)觸點；所述第一切換開關(guān)的第二觸點為所述第一離網(wǎng)觸點；所述第二切換開關(guān)的固定端與所述功率調(diào)節(jié)電路連接；所述第二切換開關(guān)的第一觸點為所述第二并網(wǎng)觸點；所述第二切換開關(guān)的第二觸點為所述第二離網(wǎng)觸點；所述控制單元用于根據(jù)所述不間斷電源系統(tǒng)的工作模式對所述第一切換開關(guān)和所述第二切換開關(guān)進行切換控制。

在其中一個實施例中，所述功率檢測電路用于對所述不間斷電源系統(tǒng)輸出的有功功率和無功功率進行檢測并輸出有功功率反饋值和無功功率反饋值；所述功率調(diào)節(jié)電路包括有功調(diào)節(jié)單元和無功調(diào)節(jié)單元；所述有功調(diào)節(jié)單元的第一輸入端與所述頻率檢測電路連接，以接收所述第一頻率反饋值；所述有功調(diào)節(jié)單元的第二輸入端與所述第一切換開關(guān)的固定端連接，以接收所述頻率給定值；所述有功調(diào)節(jié)單元的第三輸入端還與所述功率檢測電路連接，以接收所述有功功率反饋值；所述有功調(diào)節(jié)單元用于根據(jù)所述第一頻率反饋值、所述頻率給定值和所述有功功率反饋值確定有功功率調(diào)節(jié)信號；所述無功調(diào)節(jié)單元的第一輸入端與所述不間斷電源系統(tǒng)的輸出端連接，以接收所述輸出電壓反饋值；所述無功調(diào)節(jié)單元的第二輸入端與所述第二切換開關(guān)的固定端連接，以接收所述輸出電壓給定值；所述無功調(diào)節(jié)單元的第三輸入端還與所述功率檢測電路連接，以接收所述無功功率反饋值；所述無功調(diào)節(jié)單元用于根據(jù)所述輸出電壓反饋值、所述輸出電壓給定值和所述無功功率反饋值確定無功功率調(diào)節(jié)信號。

在其中一個實施例中，所述有功調(diào)節(jié)單元包括依次連接的頻率環(huán)和有功功率環(huán)；所述頻率環(huán)包括依次連接的第一加法器和頻率環(huán)控制器；所述第一加法器的第一輸入端作為所述有功調(diào)節(jié)單元的第一輸入端；所述第一加法器的第二輸入端作為所述有功調(diào)節(jié)單元的第二輸入端；所述第一加法器用于求取所述頻率給定值和所述第一頻率反饋值之間的差值并輸出給所述頻率環(huán)控制器；所述頻率環(huán)控制器用于對所述差值進行閉環(huán)控制生成有功功率給定值；所述有功功率環(huán)包括依次連接的第二加法器和有功環(huán)控制器；所述第二加法器的第一輸入端作為所述有功調(diào)節(jié)單元的第三輸入端；所述第二加法器的第二輸入端與所述頻率環(huán)控制器連接；所述第二加法器用于求取所述有功功率給定值和所述有功功率反饋值之間的差值并輸出給所述有功環(huán)控制器；所述有功環(huán)控制器用于對輸入的差值進行閉環(huán)控制生成有功功率調(diào)節(jié)信號。

在其中一個實施例中，所述無功調(diào)節(jié)單元包括依次連接的電壓環(huán)和無功功率環(huán)；所述電壓環(huán)包括依次連接的第三加法器和電壓環(huán)控制器；所述第三加法器的第一輸入端作為所述無功調(diào)節(jié)單元的第一輸入端；所述第三加法器的第二輸入端作為所述無功調(diào)節(jié)單元的第二輸入端；所述第三加法器用于求取所述輸出電壓給定值和所述輸出電壓反饋值之間的差值并輸出給所述電壓環(huán)控制器；所述電壓環(huán)控制器用于對輸入的差值進行閉環(huán)控制生成無功功率給定值；所述無功功率環(huán)包括依次連接的第四加法器和無功環(huán)控制器；所述第四加法器的第一輸入端作為所述無功調(diào)節(jié)單元的第三輸入端；所述第四加法器的第二輸入端與所述電壓環(huán)控制器連接；所述第四加法器用于求取所述無功功率給定值和所述無功功率反饋值之間的差值并輸出給所述無功環(huán)控制器；所述無功環(huán)控制器用于對輸入的差值進行閉環(huán)控制生成無功功率調(diào)節(jié)信號。

在其中一個實施例中，還包括控制信號生成電路和驅(qū)動電路；所述控制信號生成電路與所述功率調(diào)節(jié)電路連接；所述控制信號生成電路還與所述不間斷電源系統(tǒng)的輸出端連接，以接收其輸出電流反饋值；所述控制信號生成電路用于根據(jù)所述功率調(diào)節(jié)信號和所述輸出電流反饋值生成控制信號；所述驅(qū)動電路與所述控制信號生成電路連接，用于將所述控制信號轉(zhuǎn)換為驅(qū)動信號后輸出給所述不間斷電源系統(tǒng)。

一種不間斷電源系統(tǒng)，包括：儲能裝置；變流器，連接于所述儲能裝置和公共連接點之間；以及如前述任一實施例所述的功率調(diào)節(jié)控制電路；所述功率調(diào)節(jié)控制電路用于輸出所述功率調(diào)節(jié)信號給所述變流器以對所述變流器的輸出進行控制，從而實現(xiàn)對所述不間斷電源系統(tǒng)輸出功率的控制。

附圖說明

圖1為一實施例中的不間斷電源系統(tǒng)的電路框圖；

圖2為一實施例中的不間斷電源系統(tǒng)的電路原理圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

圖1為一實施例中的不間斷電源系統(tǒng)(以下簡稱UPS)的電路框圖。該UPS包括儲能裝置110、變流器120和功率調(diào)節(jié)控制電路200。

儲能裝置110用于存儲電能并向外釋放電能。儲能裝置110與變流器120連接后接入公共連接點PCC(以下簡稱PCC點)，并通過PCC點與電網(wǎng)10和負載20連接。變流器120用于對不間斷電源系統(tǒng)的輸出進行控制，從而滿足負載的供電需求。

功率調(diào)節(jié)控制電路200包括頻率檢測電路210、功率檢測電路220、模式切換電路230和功率調(diào)節(jié)電路240。其中，頻率檢測電路210分別與變流器120的輸出端、電網(wǎng)(也即PCC點的市電側(cè))連接。頻率檢測電路210用于對UPS(也即變流器120)輸出電壓的頻率進行檢測并作為第一頻率反饋f_inv輸出。頻率檢測電路210還用于對電網(wǎng)電壓的頻率進行檢測并作為第二頻率反饋值f_grid輸出。

功率檢測電路220與變流器120的輸出端連接，用于對變流器120的輸出功率進行檢測并輸出功率反饋值。功率檢測電路220可以根據(jù)UPS的輸出電流和輸出電壓確定輸出功率。

模式切換電路230包括第一并網(wǎng)觸點S1、第一離網(wǎng)觸點S2、第二并網(wǎng)觸點S3和第二離網(wǎng)觸點S4。其中，第一并網(wǎng)觸點S1與頻率檢測電路210連接，以接收第二頻率反饋值f_grid。第一離網(wǎng)觸點S2則用于接收預(yù)設(shè)給定頻率值f_REF。在本實施例中，預(yù)設(shè)給定頻率值f_REF為50Hz，也即f_50Hz。在其他的實施例中，也可以根據(jù)負載用電需求設(shè)定。第二并網(wǎng)觸點S3與電網(wǎng)連接，以接收電網(wǎng)電壓反饋值U_gd。第二離網(wǎng)觸點S4用于接收預(yù)設(shè)給定電壓值U_REF。在本實施例中，預(yù)設(shè)給定電壓值U_REF為220V，也即U_220V。在其他的實施例中，預(yù)設(shè)給定電壓值U_REF可以根據(jù)需要進行設(shè)定。模式切換電路230用于在UPS處于并網(wǎng)模式時，將第一并網(wǎng)觸點S1的輸入作為頻率給定值，并將第二并網(wǎng)觸點S3的輸入作為輸出電壓給定值后輸出給功率調(diào)節(jié)電路240。模式切換電路230在UPS處于離網(wǎng)模式時，將第一離網(wǎng)觸點S2的輸入作為頻率給定值，并將第二離網(wǎng)觸點S4的輸入作為輸出電壓給定值后輸出給功率調(diào)節(jié)電路240。

功率調(diào)節(jié)電路240分別與頻率檢測電路210、功率檢測電路220和模式切換電路230連接。功率調(diào)節(jié)電路240還與變流器120的輸出端連接，以接收其輸出電壓反饋值U_d。功率調(diào)節(jié)電路240用于根據(jù)輸出功率反饋值、第一頻率反饋值f_inv、輸出電壓反饋值U_d、頻率給定值和輸出電壓給定值確定功率調(diào)節(jié)信號。具體地，當UPS處于并網(wǎng)模式時，模式切換電路230將第一并網(wǎng)觸點S1的輸入作為頻率給定值，并將第二并網(wǎng)觸點S3的輸入作為輸出電壓給定值后輸出給功率調(diào)節(jié)電路240。也即，此時頻率給定值為第二頻率反饋值f_grid，也即電網(wǎng)電壓的頻率反饋值；輸出電壓給定值為電網(wǎng)電壓反饋值U_gd。利用頻率和電壓來確定功率調(diào)節(jié)信號，能夠確保功率調(diào)節(jié)信號可以及時跟隨負載的變化而發(fā)生變化，從而使得功率調(diào)節(jié)具有較好的實時性。

在一實施例中，功率調(diào)節(jié)控制電路200還包括控制信號生成電路250和驅(qū)動電路260。控制信號生成電路250與功率調(diào)節(jié)電路240連接?？刂菩盘柹呻娐?50還與變流器120的輸出端連接，以接收其輸出電流反饋值。控制信號生成電路250的輸出端與驅(qū)動電路260的控制端連接。控制信號生成電路250用于根據(jù)該輸出電流反饋值以及該功率調(diào)節(jié)信號生成控制信號后輸出給驅(qū)動電路260。驅(qū)動電路260根據(jù)該控制信號生成對應(yīng)的驅(qū)動信號后輸出給變流器120，從而對變流器120中的工作進行控制，進而實現(xiàn)對變流器120的輸出功率的控制，使得UPS輸出功率能夠滿足負載需求。

上述UPS的功率調(diào)節(jié)控制電路，模式切換電路230可以根據(jù)UPS的工作模式對輸出的輸出電壓給定值和頻率給定值進行切換，從而使得功率調(diào)節(jié)電路240可以根據(jù)UPS輸出電壓的頻率(也即第一頻率反饋值)、輸出電壓反饋值、輸出功率反饋值、頻率給定值和輸出電壓給定值來確定功率調(diào)節(jié)信號，具有較好的實時性，從而能夠確保UPS的輸出功率與負荷需求功率匹配，滿足負載的供電需求。

圖2為一實施例中的UPS的電路原理圖。在本實施例中，頻率檢測電路210包括第一頻率檢測單元212和第二頻率檢測單元214。第一頻率檢測單元212用于對UPS輸出電壓的頻率進行檢測并作為第一頻率反饋值f_inv輸出。其中，第一頻率檢測單元212包括第一鎖相環(huán)2122和第一變換單元2124。第一鎖相環(huán)2122的輸入端與變流器120的輸出端連接，第一鎖相環(huán)2122的輸出端與第一變換單元2124的輸入端連接。第一鎖相環(huán)2122用于檢測變流器120輸出電壓的相位θ_inv。第一變換單元2124用于根據(jù)該相位θ_inv變換得到對應(yīng)的第一頻率反饋值f_inv。第二頻率檢測單元214用于對電網(wǎng)電壓的頻率進行檢測并作為第二頻率反饋值f_grid輸出。第二頻率檢測單元214包括第二鎖相環(huán)2142和第二變換單元2144。其中，第二鎖相環(huán)2142的輸入端連接于PCC點的電網(wǎng)側(cè)，也即與電網(wǎng)連接。第二鎖相環(huán)2142的輸出端與第二變換單元2144的輸入端連接。第二頻率檢測單元214的工作原理與第一頻率檢測單元212的工作原理相同。

在本實施例中，功率檢測電路220用于對UPS輸出的有功功率和無功功率進行檢測并輸出有功功率反饋值P和無功功率反饋值Q。功率檢測電路220包括第一三相靜止坐標系到兩相旋轉(zhuǎn)坐標系變換模塊(第一abc/dq變換模塊)222、第二三相靜止坐標系到兩相旋轉(zhuǎn)坐標系變換模塊(第二abc/dq變換模塊)224和功率計算單元226。其中，第一abc/dq變換模塊222的輸入端與變流器120的輸出端連接，用于接收其輸出的三相電流(i_A、i_B、i_C、)。第一abc/dq變換模塊222用于將接收到的三相電流(i_A、i_B、i_C、)轉(zhuǎn)換為兩相旋轉(zhuǎn)坐標系下的d軸電流I_d和q軸電流I_q后通過d軸輸出端和q軸輸出端分別輸出。第二abc/dq變換模塊224的輸入端與變流器120的輸出端連接，用于接收其輸出的三相電壓(u_A、u_B、u_C、)并將該三相電壓(u_A、u_B、u_C、)轉(zhuǎn)換為兩相旋轉(zhuǎn)坐標系下的d軸電壓U_d和q軸電壓U_q后通過d軸輸出端和q軸輸出端分別輸出。功率計算單元226分別與第一abc/dq變換模塊222和第二abc/dq變換模塊224連接。功率計算單元226根據(jù)第一abc/dq變換模塊222和第二abc/dq變換模塊224輸出的d軸電壓U_d和d軸電流I_d計算得到有功功率反饋值P。功率計算單元226還根據(jù)第一abc/dq變換模塊222和第二abc/dq變換模塊224輸出的q軸電壓U_q和q軸電流I_q計算得到無功功率反饋值Q。

參見圖2，模式切換電路230包括第一切換開關(guān)232、第二切換開關(guān)234和控制單元(圖中未示)。其中，第一切換開關(guān)232的固定端與功率調(diào)節(jié)電路240連接。第一切換開關(guān)232的第一觸點1作為模式切換電路230的第一并網(wǎng)觸點S1，也即第一切換開關(guān)232的第一觸點1與第二頻率檢測單元214的輸出端連接，以接收其輸出的第二頻率反饋值f_gird(也即電網(wǎng)電壓的頻率反饋值)。第二切換開關(guān)232的第二觸點2作為模式切換電路230的第一離網(wǎng)觸點S2。也即，第一切換開關(guān)232的第二觸點2用于接收預(yù)設(shè)給定頻率值f_50Hz。第二切換開關(guān)234的固定端與功率調(diào)節(jié)電路240連接。第二切換開關(guān)234的第一觸點1作為模式切換電路230的第二并網(wǎng)觸點S3，也即與電網(wǎng)連接以接收其電網(wǎng)電壓反饋值U_gd。第二切換開關(guān)234的第二觸點2作為模式切換電路230的第二離網(wǎng)觸點S4，也即其用于接收預(yù)設(shè)給定電壓值U_220V。控制單元用于根據(jù)UPS的工作模式對第一切換開關(guān)232和第二切換開關(guān)234進行切換控制。具體地，控制單元在并網(wǎng)模式下，控制第一切換開關(guān)232接通其第一觸點1并控制第二切換開關(guān)234接通其第一觸點1，從而將第二頻率反饋值f_grid作為頻率給定值并將電網(wǎng)電壓反饋值U_gd作為輸出電壓給定值?？刂茊卧陔x網(wǎng)模式下則控制第一切換開關(guān)232接通其第二觸點2并控制第二切換開關(guān)234接通其第二觸點2，從而將預(yù)設(shè)給定頻率值f_50Hz作為頻率給定值并將預(yù)設(shè)給定電壓值U_220V作為輸出電壓給定值輸出。

功率調(diào)節(jié)電路240包括有功調(diào)節(jié)單元242和無功調(diào)節(jié)單元244。其中，有功調(diào)節(jié)單元242的第一輸入端用于與頻率檢測電路210的第一頻率檢測單元212的輸出端連接，以接收第一頻率反饋值f_inv。有功調(diào)節(jié)單元242的第二輸入端與第一切換開關(guān)232的固定端連接，以接收第一切換開關(guān)232輸出的頻率給定值。有功調(diào)節(jié)單元242的第三輸入端還與功率檢測電路220中的功率計算單元226的輸出端連接，以接收有功功率反饋值P。有功調(diào)節(jié)單元242用于根據(jù)第一頻率反饋值f_inv、頻率給定值和有功功率反饋值P確定有功功率調(diào)節(jié)信號I_d^*。

在一實施例中，有功調(diào)節(jié)單元242包括依次連接的頻率環(huán)310和有功功率環(huán)320。頻率環(huán)310包括依次連接的第一加法器312和頻率環(huán)控制器314。第一加法器312的第一輸入端(-)作為有功調(diào)節(jié)單元242的第一輸入端，接收第一頻率反饋值f_inv。第一加法器312的第二輸入端(+)作為有功調(diào)節(jié)單元242的第二輸入端，接收頻率給定值。第一加法器312用于求取頻率給定值和第一頻率反饋值f_inv之間的差值并輸出給頻率環(huán)控制器314。頻率環(huán)控制器314對輸入的差值進行閉環(huán)控制并生成有功功率給定值P^*。頻率環(huán)控制器314可以為PI控制器。

有功功率環(huán)320包括依次連接的第二加法器322和有功環(huán)控制器324。第二加法器322的第一輸入端(-)作為有功調(diào)節(jié)單元242的第三輸入端，接收有功功率反饋值P。第二加法器322的第二輸入端(+)與頻率環(huán)控制器314的輸出端連接，接收其輸出的有功功率給定值P^*。第二加法器322用于求取有功功率給定值P^*和有功功率反饋值P之間的差值并輸出給有功環(huán)控制器324。有功環(huán)控制器324用于對該差值進行閉環(huán)控制生成有功功率調(diào)節(jié)信號I_d^*。有功環(huán)控制器324可以為PI控制器。

無功調(diào)節(jié)電路244的第一輸入端與UPS的輸出端連接，以接收其輸出電壓反饋值U_d。無功調(diào)節(jié)單元244的第二輸入端與第二切換開關(guān)234的固定端連接，以接收第二切換開關(guān)234輸出的輸出電壓給定值。無功調(diào)節(jié)單元244的第三輸入端還與功率檢測電路220中的功率計算單元226的輸出端連接，以接收無功功率反饋值Q。無功調(diào)節(jié)單元244用于根據(jù)輸出電壓反饋值U_d、輸出電壓給定值和無功功率反饋值Q確定無功功率調(diào)節(jié)信號I_q^*。

在一實施例中，無功調(diào)節(jié)單元244包括依次連接的電壓環(huán)330和無功率環(huán)340。電壓環(huán)330包括依次連接的第三加法器332和電壓環(huán)控制器334。第三加法器332的第一輸入端(-)作為無功調(diào)節(jié)單元244的第一輸入端，接收輸出電壓反饋值U_d。第三加法器332的第二輸入端(+)作為無功調(diào)節(jié)單元244的第二輸入端，接收輸出電壓給定值。第三加法器332用于求取輸出電壓給定值和輸出電壓反饋值U_d的差值并輸出給電壓環(huán)控制器334。電壓環(huán)控制器334對輸入的差值進行閉環(huán)控制并生成無功功率給定值Q^*。電壓環(huán)控制器334可以為PI控制器。

無功功率環(huán)340包括依次連接的第四加法器342和無功環(huán)控制器344。第四加法器342的第一輸入端(-)作為無功調(diào)節(jié)單元244的第三輸入端，接收無功功率反饋值Q。第四加法器342的第二輸入端(+)與電壓環(huán)控制器334的輸出端連接，接收其輸出的無功功率給定值Q^*。第四加法器342用于求取無功功率給定值Q^*和無功功率反饋值Q之間的差值并輸出給無功環(huán)控制器344。無功環(huán)控制器344用于對該差值進行閉環(huán)控制生成無功功率調(diào)節(jié)信號I_q^*。無功環(huán)控制器344可以為PI控制器。

控制信號生成電路250包括有功電流環(huán)252和無功電流環(huán)254。其中，有功電流環(huán)252包括加法器2522和電流環(huán)d軸控制器2524。加法器2522的第一輸入端(-)作為有功電流環(huán)252的第一輸入端，以接收d軸電流I_d。加法器2522的第二輸入端(+)作為有功電流環(huán)252的第二輸入端與有功環(huán)控制器244的輸出端連接，以接收有功功率調(diào)節(jié)信號I_d^*。加法器2522用于獲取有功功率調(diào)節(jié)信號I_d^*和d軸電流I_d之間的差值并輸出給電流環(huán)d軸控制器2524。電流環(huán)d軸控制器2524用于對該差值進行閉環(huán)控制從而生成d軸控制信號u_do。無功電流環(huán)254的結(jié)構(gòu)以及工作原理與有功電流環(huán)252的類似，不重復(fù)介紹。在一實施例中，控制信號生成電路250還包括兩相旋轉(zhuǎn)坐標系到三相靜止坐標系變換模塊(dq/abc變換模塊)256。dq/abc變換模塊256用于將有功電流環(huán)252和無功電流環(huán)254輸出的d軸控制信號u_do和q軸控制信號u_qo轉(zhuǎn)換為三相控制信號(V_aref2、V_bref2、V_cref2、)。

驅(qū)動電路260的輸入端與控制信號生成電路250的輸出端連接。驅(qū)動電路260的輸出端與變流器120連接。驅(qū)動電路260用于根據(jù)接收到的三相控制信號(V_aref2、V_bref2、V_cref2、)生成對應(yīng)的驅(qū)動信號后輸出給變流器120，以控制變流器120對輸出功率進行調(diào)節(jié)，滿足負荷用電需求。

下面分別就不同模式下功率調(diào)節(jié)控制電路的工作過程做進一步說明：

在并網(wǎng)模式下，第一切換開關(guān)232接通第一觸點1，從而將第二頻率反饋值f_grid作為頻率給定值。在并網(wǎng)模式下，第一頻率反饋值f_inv(也即UPS的輸出電壓的頻率反饋值)接近第二頻率反饋值f_grid(也即電網(wǎng)電壓的頻率反饋值)，故通過頻率環(huán)控制器314的作用，頻率環(huán)310的輸出值很小，有功功率給定值P^*很小，變流器120不輸出有功功率，能耗很小。在該模式下，變流器120可以根據(jù)情況對電網(wǎng)進行無功和諧波補償，改善PCC點的電能質(zhì)量。同時，第二切換開關(guān)234接通其第一觸點1，從而將電網(wǎng)電壓反饋值U_gd作為輸出電壓給定值。此時，UPS的輸出電壓反饋值U_d等于電網(wǎng)電壓反饋值U_gd，電壓環(huán)330的輸出為零，也即無功功率給定值Q^*為零，從而使得變流器120不輸出無功功率。

在離網(wǎng)模式下，第一切換開關(guān)232接通第二觸點，從而將預(yù)設(shè)給定頻率值f_50Hz作為頻率給定值。也即，離網(wǎng)模式下頻率給定值恒定為50Hz。在負荷變化時，UPS輸出電壓的頻率也即第一頻率反饋值f_inv會相應(yīng)的發(fā)生變化。例如，當負載突增時，變流器120輸出的有功功率會出現(xiàn)缺額，導(dǎo)致變流器120的頻率反饋值也即第一頻率反饋值f_inv變小。因此，頻率環(huán)310的頻率給定值和第一頻率反饋值f_inv之間的誤差變大，故通過頻率環(huán)控制器314的作用，有功功率給定值P^*變大，控制變流器120增大有功功率輸出，最終使得變流器120輸出的有功功率與負荷需求功率相等，滿足負載用電需求。反之，當負載突減時，第一頻率反饋值f_inv變大，通過頻率環(huán)控制器314的作用，有功功率給定值P^*變小，控制變流器120減小有功功率輸出，滿足負荷用電需求?？傊?，負荷消耗有功功率的變化直接體現(xiàn)在輸出電壓的頻率的變化上，該頻率反饋值與固定的50Hz給定值比較，并通過頻率環(huán)控制器314的調(diào)節(jié)，最終控制變流器120的有功功率滿足負荷供電需求。

同時，在離網(wǎng)模式下，第二切換開關(guān)234接通其第二觸點，從而將預(yù)設(shè)給定電壓值U_220V作為輸出電壓給定值。也即，離網(wǎng)模式下，輸出電壓給定值恒定為220V。在該模式下，通過變流器120實際輸出的電壓值去調(diào)節(jié)負荷無功功率變化的需求。具體地，在負荷的無功功率增加時，變流器120輸出的無功功率同樣會出現(xiàn)缺額，從而導(dǎo)致變流器120的輸出電壓的幅值下降。電壓環(huán)330的輸出電壓給定值U_220V和輸出電壓反饋值U_d之間的誤差變大，故通過電壓環(huán)控制器334的調(diào)節(jié)作用，無功功率給定值Q^*變大，控制變流器120增大無功功率輸出，最終使得變流器120輸出的無功功率與負荷需求功率相等，進而快速維持變流器120輸出電壓幅值的穩(wěn)定，滿載負荷高電能質(zhì)量供電的需求，反之情況亦然。

通過上述功率調(diào)節(jié)控制電路，可以在負荷變化時快速對變流器120的輸出進行調(diào)節(jié)，具有較好的實時性，能夠滿足負載用電需求。上述功率調(diào)節(jié)控制電路也適用于多臺UPS并機系統(tǒng)中。當負荷有功和無功功率需求變化時，多臺UPS輸出的頻率和幅值都會同步發(fā)生變化，因此各臺UPS均可以通過頻率調(diào)節(jié)控制電路200的控制作用，快速平均分配變流器120輸出的有功功率和無功功率大小，最終使得多臺變流器輸出的有功和無功功率與負荷需求功率相等，進而快速維持變流器輸出電壓幅值的穩(wěn)定，滿載負荷高電能質(zhì)量供電的需求。這種功率調(diào)節(jié)方法相比于傳統(tǒng)的通過互聯(lián)線并機的UPS電源系統(tǒng)，在實時性、功率均分性以及可靠性方面，具有非常好的效果。

上述UPS能夠?qū)崿F(xiàn)并網(wǎng)模式到離網(wǎng)模式的無縫切換。當變流器120在并網(wǎng)模式時，頻率環(huán)310和電壓環(huán)330基本不工作，變流器120按照有功功率環(huán)320、無功功率環(huán)330、有功電流環(huán)132和無功電流環(huán)134工作，即PQ(有功/無功)控制方式工作。并且在該模式下，變流器120可以根據(jù)實際情況對電網(wǎng)電流進行無功和諧波補償，改善PCC點市電的電能質(zhì)量。在市電異常，變流器120從并網(wǎng)模式無縫切換至離網(wǎng)模式時，變流器120按照頻率環(huán)310、電壓環(huán)330、有功功率環(huán)320、無功功率環(huán)330、有功電流環(huán)132和無功電流環(huán)134工作，即VF(恒壓/恒頻)控制方式工作，通過對變流器輸出電壓頻率和幅值的控制進而達到對變流器輸出的有功功率和無功功率的調(diào)節(jié)，實時響應(yīng)負荷功率變化需求，進而快速維持變流器120輸出電壓幅值的穩(wěn)定，滿載負荷高電能質(zhì)量供電的需求。

以上所述實施例的各技術(shù)特征可以進行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實施例中的各個技術(shù)特征所有可能的組合都進行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存在矛盾，都應(yīng)當認為是本說明書記載的范圍。

以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準。