在线式大功率UPS中高频整流器.doc

滑模控制算法在在线式大功率 UPS高频整流器中的应用 司莎莎，崔昊辰，丁建群 (安徽理工大学，安徽 淮南，232000) 摘要：传统不间断电源充电环节存在的不足采用PWM整流器取代传统UPS中的整流、充电以及PFC三个电路模块，并通过对PWM整流器的控制来实现三段式充电的充电方式，同时为了实现各充电阶段的平滑切换，采用基于同步旋转坐标系下的电流闭环滑模控制策略。仿真结果表明，该控制策略具有较好的直流侧充电电压跟踪能力，且响应平滑，鲁棒性强。 关键词：蓄电池；三段式充电；PWM整流器；滑模控制 中图分类号：TM933 文献标识码：B 文章编号：1001-1390（2014）00-0000-00 Application of Sliding-mode Control Algorithm to the On-line High-power UPS High-frequency Rectifier SI Sha-sha,CUI Hao-chen,DING Jian-qun (Anhui University of Science and Technology,Huainan 232000, Anhui,China) Abstract: In view of the deficiencies of the traditional un-interruptible power supply charging , in this study the PWM rectifier was substituted for the three circuit modules of rectification, charging and PFC in the traditional UPS, , and by controlling the PWM rectifier, the three-stage charging mode was achieved. Meanwhile, in order to realize smooth switching in each charging stage, the current closed-loop sliding-mode control strategy was adopted, which was based on the synchronous rotating coordinate. Simulation results showed that this control strategy has a better DC charging voltage tracking capability with smooth response and strong robustness. Key words: storage battery, three-stage charging, PWM rectifier, sliding-mode control 0引言 目前，市场上的UPS多采用恒压限流充电方式[1]，其不足之处在于：若恒压转化值设定的过高，会导致蓄电池失水率增加，同时有发生“热失控”的危险；若转化值设定过低，不仅会使得充入电量低，而且充电速度慢，长此以往，蓄电池中未转化的活性物质会产生不可逆转的高阻性钝化结块，使蓄电池容量永久降低[2]。而传统UPS中整流环节都采用不控桥式整流，使得电流中谐波含量很高，不但使蓄电池极板表面严重氧化，导致充电不足，蓄电池容量下降，而且在充电过程中的电能浪费也是非常惊人的[3]。 针对以上不足，本文采用一种更为先进的三段式充电方式，引入高频整流技术，将传统UPS中不控整流电路，充电电路以及PFC电路用三相电压型PWM整流器进行取代，同时，本文采用基于同步旋转坐标系下的VSR双闭环滑模控制算法[4-5]，仿真结果表明，该控制策略既实现了PWM整流器的单位功率因数运行，又实现了直流电压的快速跟踪，完成从恒压充电方式至浮充充电方式的平滑切换，同时增强了直流侧电压的稳定性和鲁棒性。 1 三段式充电方式工作特性 本文所采用的充电方式是将智能化电池充电技术(Intelligent Battery Charging)与先进的电池监测技术(Advanced Battery Monitoring)相结合，来优化电池运行状态。以松下密封免维护铅酸电池为例，电池单体电压为12V，容量为12AH，备用时充电电压为13.5~13.8V，循环使用时充电电压为14.4~15.0V，最大初始充电电流为2.25A。该电池采用的是三段式输出的充电方式，其充电特性如图1所示。在充电初期，采用恒流充电方式，将充电电流稳定在0.18C，保持