不间断电源(UPS)系统作为向重要场合的关键负载提供不间断电源的电力电子设备,得到越来越广泛的应用。为了得到性能优良且工程实用性高的 UPS 系统,本文致力于三相在线式 UPS 的研究,包括单机控制和并联运行技术的研究。 首先探讨了 UPS 的硬件结构,重点讲述了整流器和逆变器的主电路拓扑。为了改善输入端的功率因数,运用 MATLAB 对可控硅整流器的输入无源功率因数校正结构进行了系统仿真。逆变器是 UPS 系统的核心,本文通过理论分析建立了逆变器的数学模型。将负载电流处理为可测扰动,得到的 PWM 逆变器的数学模型是一个双输入、单输出的线性模型,其形式简单,易于处理。基于实测的开环频率特性,确定了系统模型中的参数。结合工程实际的考虑,逆变器的控制采用数字化的电压均值外环和硬件模拟电路实现的瞬时值反馈内环相结合的控制方法。借助仿真软件设计了瞬时值内环的控制参数。UPS 的并联可以提高系统的容量和可靠性。为了分析并联原理,建立了并联系统的数学模型。环流是造成并联系统工作异常的重要原因。在分析环流特性的基础上,给出了用有功功率调节电压幅值以抑制有功环流的控制策略。同时,采用数字锁相环实现UPS 输出电压频率和相位的同步,并用再调制技术进一步提高锁相精度,以达到抑制无功环流的目的。 根据上述理论分析,研制了 50KVA 三相在线式 UPS 样机系统。文章最后给出了UPS 系统单机逆变输出电压、锁相效果、双机并联和三机并联运行的实验结果。结果表明,样机设计的各项指标都已达到要求,有良好的静态和动态性能,并能实现可靠并联。