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智能UPS的控制技术

发布日期:2021-03-20 作者:admin 点击:

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随着电子技术和信息技术的发展,计算机、多媒体、互联网等信息应用正迅速渗透到社会的各个领域。随着网络技术和应用的发展,分布式信息开发模型已经建立起来。由于信息本身是附加值最高的产品,为了保证信息安全和计算机系统的正常运行,其对电能质量的要求更为严格。近年来,UPS的需求量不仅大幅度增加,而且用户也在不断增加;对UPS的功能和质量的要求也在不断提高。传统的基于模拟电路的UPS已不能满足智能化的要求。UPS的发展将进入全数字化时代。传统的模拟控制UPS将进入历史,取而代之的是美观、安全可靠、小巧小巧的微机数字控制智能UPS。

1UPS的发展

从最初的飞轮发电机到今天,UPS已经用了40多年。它已经从一个单一的旋转发电机类型发展到今天';多功能旋转发电机型、静态转换型、静态旋转组合型。最早的UPS最初是一种多功能电源支持设备。它的原型是一个带飞轮的发电机组。飞轮作为一种储能装置,存在着转换效率极低、维护困难等缺点。目前,旋转式不间断电源在特定领域有着特定的应用,如厂矿、建筑物的集中供电容量可达1000kVA。

随着半导体技术的应用,第一代旋转式UPS已成为一种先进的静态转换UPS。美国的艾默生和法国的阿尔卑斯4000等最早的静态转换UPS都采用晶闸管作为功率器件。因此,功率晶体管在大中型ups中得到了广泛的应用。功率晶体管(MOS)广泛应用于中小型ups中,但MOS难以实现高电压、大电流,其饱和压降大于晶体管。因此,具有前两者优点的IGBT(绝缘阈值晶体管)应运而生,这使得UPS的逆变技术更加成熟。但IGBT具有寄生电流保持效应,这在一定程度上限制了它的应用。

固定式UPS可分为在线UPS和备用UPS。两个ups的结构大致相同。其主要结构由整流(充电)装置、蓄电池、逆变器和转换开关四部分组成。不同之处在于它的工作方式:串联UPS逆变器始终保持工作,而备用UPS只有在电源异常时才启动逆变器。虽然后备UPS电源的质量较差,但它效率高、价格低廉,通常用于家庭和不需要高电网的地方。在线式UPS的质量相对较高,但价格昂贵得多,因此用于精密设备、网络区域和特殊功率要求的场合。

在线互动式UPS综合了前两者的一些优点,如效率高、转换时间短、性能价格合理等,逐渐得到用户的认可。随着市场竞争的日益激烈,不同厂家根据邮政、电信、电站、铁路、油田等用户的特殊要求,设计了不同应用的UPS。

开发的UPS综合了固定式UPS的上述两种旋转方式,即在固定式UPS配置的柴油发电机直流充电器上,当UPS电池放电时,电机不启动,只有当电池容量达到极限时才开始工作,电池容量一般很小,通常低于10千伏安。在多功能应用中,要求容量小、不怕噪音,如农村地区、边境地区和一些偏远山区。

UPS的控制电路也得到了迅速的发展,从最初的对分立元件的简单控制发展到今天的&39;单片机控制,然后从硬件控制到软件控制。意大利sili UPS的并联甚至使用光纤通信。微处理器已经成为现代UPS的重要组成部分。美国的APC等公司在每个小电池盒中都安装了微处理器,以监控这些电池的工作状态。
2新一代智能UPS

目前,UPS已经从最初的简单电源发展到目前的多功能应用。它不再只是一个电源,而是一个;全天候;电源具有高质量的电压和频率稳定性,无干扰和最小的波形失真。而且由于计算机处于无人值守的负载下,要求UPS能自动关机并定期启动。当电源故障时,UPS可以通知计算机。自动有序地传输和关闭用户数据。例如,APC';s-UPS不仅具有联网功能,还可以对环境温度和湿度进行监控,使UPS智能化。

智能UPS电源是指在UPS主机的输出端增加DB9、RS232、RS485接口、SNMP(简单网络管理协议)卡或AS400通信接口。这些接口通过专用通信电缆或调制解调器连接到服务器、路由器、网关和其他设备上的相应通信接口。安装在微机或微机网络平台上的设备能适应多种操作系统的远程环境,具有UPS电源系统的电源监控功能。

监测已成为当今社会的一项基本职能;是的。例如,IM Argus可以同时监控250个点(机器),其Power Flag网络软件可以同时连接到多个网络。其他软件,如美兰解兰、EXJDE、雷伯特、IPM、FENT0N等,都有自己相应的软件。

三。智能UPS的3个功能

3.1实时监控功能

监控电路各部分的状态,随时获取主机的相关参数。提供电能质量历史记录,包括用户要求的输入、输出电压、频率、负载、电池质量、环境温度等关键信息。

3.2人机交互功能

双向通信是UPS未来的发展趋势。根据实际情况,用户不能设置多个参数。例如,您可以设置备用电池的倒计时时间,您可以重置UPS内部各个关键操作点的阈值,您可以自由选择要显示的内容,而不管您是否进行故障调试。

3.3自动寻呼功能

当UPS软件或附件检测到UPS系统故障时,可通过电子邮件、寻呼机、弹出窗口信息等实时通知系统管理员,尽快解决问题。

3.4故障检测功能

发生故障时,当每个用户发出报警跟踪重要停电信息时,应及时提供参数并进行分析,必要时提供处理方法。

3.5自动保存功能

此功能在UPS电源耗尽时执行,以确保数据和系统的完整性和弹性。用户可以根据实际需要自定义特定程序的自动保存功能。

3.6 UPS自检、定时开关功能

通过软件检查UPS的状态,查询UPS的预警信息,进行电池校准测试。在UPS系统发生故障之前,可以采取这些预防措施。

3.7远程监控功能

提供计算机接口,通过RS232或RS485,通过modem实现远程计算机终端通信,实现以上所有功能,一台主机可以同时监控多台UPS。

4先进的UPS控制技术

随着微机技术的飞速发展,利用微处理器软件实现复杂的控制方法,数字控制已成为应用控制理论的必然途径,各种反馈控制方法被采用来提高UPS交流电源的瞬时稳定响应。电压稳定。这些理论和应用的发展极大地提高了UPS的稳定性和系统的暂态响应。
4.1滞后控制

滞环控制是一种基于误差比较的边缘控制系统,它根据正负误差产生最大的正负修正信号。

由于该方法的设计不需要了解太多复杂的数字控制理论,是传统UPS改造设计的一种可行方法,降低了研发成本,风险小。然而,由于需要考虑仿真和替代硬件和软件设计,制造成本很高,需要进行全面评估。

4.2死角控制

数字控制系统又称为采样控制系统,是指控制系统在每个固定的时间段内根据指令和反馈计算出相应的控制信号。死角控制是一种数字控制器设计方法,可以加快设计过程。由于UPS应用的实际情况,由于负载和电流电压的限制,很难实现这两方面的降低。在现有文献中,空载控制主要是电压环的电压稳定控制。该方法应能更有效地接地,更好地掌握电流环的动态特性和能量极限,从而充分发挥死区控制的效果。

4.3状态反馈控制

目前,控制系统的计算机辅助设计(cad)软件大多采用状态空间方法来描述系统的动态特性。传统的传递函数只能描述系统输入输出之间的数学关系,但可以作为系统的动态特性任意使用。状态空间定律可以显示控制系统的所有状态,制动设计者可以掌握系统的完整动态特性。

在许多现代控制理论中,状态反馈控制因其结构简单、易于数字化而受到系统工程师的普遍青睐。通过DSP应用的广泛普及,该方法可以进一步发展成为一种具有自校正功能的自适应控制技术,是一种具有广阔应用前景的实用方法。

4.4变结构控制

该方案特别适用于先天变量或参数不确定性最大的控制系统。这种方法已经发展了很多年,在电机控制方面也有很多相关的研究。随着控制技术的发展,这种方法也由交流直流变换器和UPS电压控制。这种方法在取代UPS微机控制时,还存在一些难以克服的问题,如变结构控制的数字化、消除振动、控制能量对变结构控制滑模面的限制、滑模面的选择、如何改变影响时间等,以及如何跟踪信号。

4.5模糊/神经控制

模糊集的概念是1965年由加州大学伯克利分校的扎德教授首次提出的,模糊理论的具体应用是由伦敦大学的曼达尼教授、英国玛丽女王实现的。此后,模糊控制成为模糊理论应用最为成功的领域。

由于负荷的变化性、多样性和不确定性,设计人员很难建立准确的交流稳压系统数学模型。因此,交流稳压系统本质上是一个适合模糊控制理论的空间/神经网络控制虽然有所减少,但模糊/神经网络控制在实际应用中仍有其局限性。关键之一在于应用问题本身。总之,并不是所有的控制问题都适用于模糊/神经控制方法。未来的发展趋势是将传统控制与模糊/神经控制相结合。在这一发展过程中,面向应用的控制系统设计方法将成为主要的发展趋势。
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