一種不間斷電源并機(jī)系統(tǒng)快速同步鎖相控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及不間斷電源領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種不間斷電源并機(jī)系統(tǒng)快速同 步鎖相控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在遭遇市電停電時(shí)，確保供電的連續(xù)性，這是不間斷電源系統(tǒng)最基本的也是最重 要的功能，同時(shí)它還具備穩(wěn)壓、穩(wěn)頻、濾波、抗電磁和射頻干擾、防電壓浪涌等功能，能夠保 證機(jī)房負(fù)載獲得持續(xù)的高質(zhì)量的電源供給。在企業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用迅猛增長(zhǎng)的今天，數(shù)據(jù)中心 重要性進(jìn)一步增強(qiáng)一一數(shù)據(jù)中心所承載的不再是數(shù)據(jù)本身，而是企業(yè)的核心業(yè)務(wù)，其可靠 性是保證企業(yè)核心業(yè)務(wù)高效運(yùn)營(yíng)的關(guān)鍵。數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)要保持穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，供電是基礎(chǔ)，確保 不間斷電源系統(tǒng)的供電可靠性、穩(wěn)定性也因此成為了問(wèn)題的焦點(diǎn)。
[0003] 就不間斷電源并機(jī)系統(tǒng)而言，其供電的可靠性、穩(wěn)定性一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)為并機(jī)系統(tǒng)中 各單機(jī)的相位同步問(wèn)題，并機(jī)系統(tǒng)中，很小的相位誤差將可能引起很大的沖擊電流或環(huán)流， 從而引發(fā)嚴(yán)重的后果，因此必需要時(shí)刻保持并機(jī)系統(tǒng)中各單機(jī)的相位嚴(yán)格一致。
[0004] 不間斷電源并機(jī)系統(tǒng)之間的相位同步技術(shù)當(dāng)前主流為采用同步脈沖的方式，其原 理為具有并機(jī)主機(jī)身份的單機(jī)將輸出的相位頻率信息通過(guò)同步脈沖的表征方式發(fā)送至同 步總線上，并機(jī)系統(tǒng)的其它單機(jī)，也即為從機(jī)，根據(jù)所接收到的同步脈沖計(jì)算出主機(jī)的相位 和頻率信息，并作為本機(jī)的目標(biāo)相位和目標(biāo)頻率，單機(jī)通過(guò)調(diào)節(jié)本機(jī)輸出電壓的相位和頻 率與目標(biāo)相位和目標(biāo)頻率一致，實(shí)現(xiàn)并機(jī)系統(tǒng)中各單機(jī)的相位同步。
[0005] 由于主機(jī)的同步脈沖大部分是依據(jù)旁路電壓來(lái)發(fā)送的，當(dāng)旁路電壓的相位或者頻 率變化時(shí)，對(duì)應(yīng)的同步脈沖的相位和頻率也會(huì)變化，在設(shè)計(jì)時(shí)，如果從機(jī)無(wú)法迅速鎖定同步 脈沖的相位和頻率，為了保證并機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，則主機(jī)不得不降低同步脈沖的 變化率，以保證并機(jī)系統(tǒng)的從機(jī)在同步脈沖變化時(shí)都能夠鎖定上同步脈沖，從而保證所有 機(jī)器的相位一致。這種通過(guò)降低并機(jī)系統(tǒng)的同步脈沖變化速率來(lái)保證并機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、 可靠性的方法所帶來(lái)的不良后果是當(dāng)旁路電源相位或者頻率波動(dòng)較大時(shí)，將無(wú)法保證逆變 的相位與旁路相位一致，此時(shí)，如果不間斷電源系統(tǒng)發(fā)生故障，就會(huì)出現(xiàn)間斷切換，而間斷 切換的直接后果是影響輸出供電電源的質(zhì)量并增加切換時(shí)的風(fēng)險(xiǎn)。
[0006] 因此，如何提高并機(jī)系統(tǒng)的同步脈沖鎖相速率是改善此類(lèi)問(wèn)題的一個(gè)關(guān)鍵。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，針對(duì)同步脈沖跟蹤速率偏低提供一種新的不間斷 電源并機(jī)系統(tǒng)快速同步鎖相控制方法。
[0008] 本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案是，提供一種不間斷電源并機(jī)系統(tǒng)快速同步 鎖相實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)，包括捕獲單元、相區(qū)判斷單元、鎖相單元、同步脈沖發(fā)送單元，其中：所述捕 獲單元用于捕獲同步總線上同步脈沖；所述相區(qū)判斷單元，用于根據(jù)捕獲的脈沖寬度，區(qū)別 同步相位所在的區(qū)段；所述鎖相單元，用于根據(jù)捕獲的脈沖信息，將逆變輸出電壓相位鎖定 與同步脈沖相位一致；所述同步脈沖發(fā)送單元，用于在獲得并機(jī)主機(jī)身份后，向同步總線上 發(fā)送同步脈沖。
[0009] 在本發(fā)明所述的一種不間斷電源并機(jī)系統(tǒng)快速同步鎖相控制方法中，所述捕獲單 元包括上升沿捕獲子單元和脈寬判斷子單元，其中，所述上升沿捕獲子單元經(jīng)由DSP的捕 獲口，捕獲上升沿時(shí)刻；所述脈寬判斷子單元用于計(jì)算脈沖上升沿與下降沿之間的脈沖寬 度。
[0010] 在本發(fā)明所述的一種不間斷電源并機(jī)系統(tǒng)快速同步鎖相控制方法中，所述相區(qū)判 斷單元根據(jù)捕獲單元所得到的脈沖寬度，確定下一個(gè)同步脈沖所處的相位區(qū)段。其中，同步 脈沖不同的脈沖寬度，對(duì)應(yīng)于不同的相位區(qū)段，一個(gè)工頻周期的同步脈沖，由多個(gè)脈沖寬度 不一致的脈沖組成，對(duì)應(yīng)的一個(gè)工頻周期的相位可分為多個(gè)相位區(qū)段。
[0011] 在本發(fā)明所述的一種不間斷電源并機(jī)系統(tǒng)快速同步鎖相控制方法中，所述鎖相單 元包括目標(biāo)相位獲取子單元、調(diào)頻控制子單元和調(diào)相控制子單元，其中：所述目標(biāo)相位求取 子單元根據(jù)所處的相位區(qū)段，求取出當(dāng)前時(shí)刻同步脈沖的相位值和頻率值；所述調(diào)頻控制 子單元將當(dāng)前時(shí)刻的逆變單元輸出電壓與同步脈沖的頻率差作為輸入，并采用PID控制算 法調(diào)節(jié)逆變單元輸出電壓的頻率與同步脈沖的頻率一致；所述調(diào)相控制子單元將逆變單元 輸出電壓與同步脈沖的當(dāng)前相位差作為輸入，采用PID控制的虛擬鎖相算法調(diào)節(jié)逆變單元 輸出電壓的相位與目標(biāo)同步跟蹤源的相位一致。
[0012] 在本發(fā)明所述的一種不間斷電源并機(jī)系統(tǒng)快速同步鎖相控制方法中，所述同步脈 沖發(fā)送并非簡(jiǎn)單的向總線上發(fā)送統(tǒng)一寬度的脈沖表征本機(jī)的相位、頻率信息，而是將一個(gè) 工頻周期分為多個(gè)脈沖寬度不一致的脈沖向同步總線上發(fā)送，不同的脈沖寬度對(duì)應(yīng)于不同 的相位區(qū)段；而普通的同步脈沖未包含相位區(qū)段信息，一個(gè)工頻周期內(nèi)只能進(jìn)行一次鎖相 調(diào)節(jié)，因而無(wú)法做到快速鎖相，本發(fā)明提出將一個(gè)工頻周期劃分為多個(gè)相位區(qū)段，從機(jī)可根 據(jù)相位區(qū)段的相位和頻率信息實(shí)現(xiàn)一個(gè)工頻周期內(nèi)多次鎖相調(diào)節(jié)，從而快速鎖定同步脈 沖。
[0013] -種不間斷電源并機(jī)系統(tǒng)快速同步鎖相控制方法，包括以下步驟： (a)捕獲同步脈沖的上升沿時(shí)刻以及同步脈沖上升沿和下降沿之間的脈沖寬度。
[0014] (b)根據(jù)脈沖寬度求取下一個(gè)上升沿所處的相位區(qū)段。
[0015] (C)根據(jù)上升沿時(shí)刻以及上升沿所處的相位區(qū)段，求取出當(dāng)前時(shí)刻同步脈沖的相 位值和頻率值，并作為鎖相的目標(biāo)相位值和目標(biāo)頻率值；然后調(diào)節(jié)不間斷電源的逆變單元 的輸出電壓，使該輸出電壓的相位與目標(biāo)相位值和頻率值一致。
[0016] ( d)如果本機(jī)為主機(jī)，則向同步總線上發(fā)送表征本機(jī)相位和頻率信息的同步脈沖。
[0017] 在本發(fā)明所述的一種不間斷電源并機(jī)系統(tǒng)快速同步鎖相控制方法中，所述步驟 (a) 包括： 上升沿時(shí)刻可由DSP的捕獲模塊精確獲得，并從捕獲到上升沿的時(shí)刻開(kāi)始計(jì)數(shù)，直到 捕獲到下降沿出現(xiàn)的時(shí)刻截止。
[0018] 在本發(fā)明所述的一種不間斷電源并機(jī)系統(tǒng)快速同步鎖相控制方法中，所述步驟 (b) 包括： 通過(guò)捕獲到的上升沿至下降沿出現(xiàn)的計(jì)數(shù)值可以確認(rèn)下一個(gè)同步脈沖出現(xiàn)時(shí)，所對(duì)應(yīng) 的相位區(qū)段。
[0019] 在本發(fā)明所述的一種不間斷電源并機(jī)系統(tǒng)快速同步鎖相控制方法中，所述步驟 (c )包括： 根據(jù)上升沿所產(chǎn)生的時(shí)刻以及上升沿所對(duì)應(yīng)的相位區(qū)段，即可以確認(rèn)上升沿產(chǎn)生的時(shí) 刻所對(duì)應(yīng)的同步脈沖相位，同時(shí)，可根據(jù)相位變化率以及上一個(gè)工頻同步周期中同脈沖寬 度的脈沖上升沿所對(duì)應(yīng)的時(shí)刻求取出同步脈沖的頻率。并將所求取的同步脈沖相位以及頻 率值作為逆變輸出電壓的目標(biāo)相位值和頻率值。
[0020] 根據(jù)當(dāng)前時(shí)刻的逆變單元輸出電壓與同步脈沖的頻率差，采用PID控制算法調(diào)節(jié) 逆變單元輸出電壓的頻率與同步脈沖的頻率一致； 根據(jù)逆變單元輸出電壓與同步脈沖的當(dāng)前相位差，采用PID控制的虛擬鎖相算法調(diào)節(jié) 逆變單元輸出電壓的相位與目標(biāo)同步跟蹤源的相位一致 在本發(fā)明所述的一種不間斷電源并機(jī)系統(tǒng)快速同步鎖相控制方法中，所述步驟（d)包 括：： 當(dāng)本機(jī)為主機(jī)時(shí)，向同步總線上發(fā)送的同步脈沖并非簡(jiǎn)單的向總線上發(fā)送統(tǒng)一寬度的 脈沖表征本機(jī)的相位、頻率信息，而是將一個(gè)工頻周期分為多個(gè)脈沖寬度不一致的脈沖向 同步總線上發(fā)送，可以理解為一組不同脈沖寬度的脈沖群；不同的脈沖寬度表征不同的相 位區(qū)段，從而實(shí)現(xiàn)在從機(jī)接收到同步脈沖時(shí)，可快速根據(jù)脈沖信息定位主機(jī)的相位和頻率 信息。普通的同步脈沖未包含相位區(qū)段信息，一個(gè)工頻周期內(nèi)只能進(jìn)行一次鎖相調(diào)節(jié)，因而 無(wú)法做到快速鎖相。而本發(fā)明提供的一個(gè)工頻周期內(nèi)一組不同脈沖寬度的脈沖群發(fā)送方 式，將一個(gè)工頻周期分為多個(gè)相位區(qū)段，因而從機(jī)可根據(jù)相位區(qū)段的相位和頻率信息實(shí)現(xiàn) 一個(gè)工頻周期內(nèi)多次鎖相調(diào)節(jié)，從而更為快速的鎖定同步脈沖。
【附圖說(shuō)明】
[0021] 圖1是本發(fā)明一種不間斷電源并機(jī)系統(tǒng)快速同步鎖相控制方法第一實(shí)施例的示 意圖。
[0022] 圖2是本發(fā)明一種不間斷電源并機(jī)系統(tǒng)快速同步鎖相控制方法的同步脈沖群發(fā) 送與接收具體實(shí)施例的示意圖。
[0023] 圖3是本發(fā)明一種不間斷電源并機(jī)系統(tǒng)快速同步鎖相控制方法的流程示意圖。
[0024]
【具體實(shí)施方式】
[0025] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì) 本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并 不用于限定本發(fā)明。
[0026] 如圖1所示，是本發(fā)明一種不間斷電源并機(jī)系統(tǒng)快速同步鎖相控制方法第一實(shí)施 例的示意圖，采用本發(fā)明所述快速同步鎖相控制方法。本實(shí)施例中的不間斷電源并機(jī)系統(tǒng) 的同步鎖相包括捕獲單元11、相區(qū)判斷單元12、同步鎖相單元13以及同步脈沖發(fā)送單元 14〇
[0027] 捕獲單元11用于實(shí)時(shí)偵測(cè)同步總線上的并機(jī)系統(tǒng)的主機(jī)同步脈沖發(fā)送單元14所 發(fā)送的同步脈沖。所捕獲的結(jié)果用于相區(qū)判斷單元12進(jìn)行相位的區(qū)段判斷，并與相區(qū)判斷 單元12的判斷結(jié)果一起用于同步鎖相單元13計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻的同步脈沖相角和頻率。
[0028] 同步鎖相單元13根據(jù)捕獲單元11，相區(qū)判斷單元12的結(jié)果計(jì)