2.2.8 T形连接的UPS并联运行方案

T形连接的UPS并联运行方案中UPS省去信号联络线，属于主从式UPS并联。T形连接的UPS并联系统将前级UPS的输出电流引入，并以此电流作为并联控制信号，采用电流追踪型PWM控制信号发生方案，可使其输出电流与前级输入电流保持同相，并可达到均流的目的，这种UPS并联运行的方法简单可靠。

1.T形连接拓扑及并联运行工作原理

普通UPS并联运行的连接是UPS的输出端子连接到共同的配电母线上，再向负载供电。而T形连接的UPS除输出端子外，还有输入端子，输入、输出在内部是相接的，UPS的实际输出连接到这两个输入、输出端子之间的连线上，构成T形，即前一台UPS的输出端子连接到后一台UPS的输入端子上，每台UPS的输入电流在内部与自身的输出电流汇合至输出端子。T形连接的UPS并联运行方案如图2-28所示。

图2-28 T形连接的UPS并联运行方案

T形连接的UPS并联运行可用基尔霍夫电流定律来简单说明。在一台T形连接的UPS上，应满足如下关系。

式中，I1为输入电流；I2为UPS输出电流；I3为总输出电流，为瞬时值。

式（2-6）为向量式，显然要求I1与I2同相。T形连接的UPS电流向量图如图2-29所示。若有相位差，则在前后连接的UPS间产生环流，该环流在实际并联的UPS间不可避免，但要控制其尽可能小。

图2-29 T形连接的UPS电流向量图

在公共母线并联方案中，控制对象是UPS输出电压幅度与相位，以求达到各并联UPS的输出电流同相，并按容量进行均流。控制要求高且复杂，如果两台并联UPS的相位差1°，则环流将达20%额定电流。为保证UPS的并联要求，必须高精度地检测、控制，为此软件、硬件的开销较大。并且联络线的存在有可能产生EMI问题，以至于在有些UPS厂商推出的并联UPS间采用光纤作为联络线。

而在T形连接的UPS并联运行方案中，对于其中一级UPS，把控制对象选定为该级UPS自身的输出电流，控制该UPS的输出电流直接跟踪其输入电流（前级输出电流），使UPS自身的输出电流与输入电流达到同相位且达到要求的幅度。输出电流幅度为该级UPS容量Sn与前面各级UPS的总容量S之比。

这样可达到各UPS均流的目的，然后各UPS经均流后的电流汇流至输出端子输出，流向下一级并联的UPS。对于第一级UPS，其任务是产生符合供电要求的正弦电压波形，其作用实际是正弦电压源。该电压经后面各级UPS的T形连接的汇流母线排加到负载上。由于汇流阻抗很小，可以认为加到负载上的电压与第一级UPS（UPS主机）的输出电压相差甚微。后面各级UPS为UPS从机，UPS从机实际为电流控制电流源，供给负载的电流为各UPS的总和。

2.T形连接的UPS的控制策略

设定的UPS主机具备普通UPS功能，为并联系统的正弦波电压源。为适合T形连接并运行，设定UPS从机的控制检测电路与普通UPS最显著的不同之处在于要对前级向本级的输入电流进行检测，然后追踪此输入电流的变化，控制本级的电流输出。生成电流跟踪PWM信号，控制逆变器开关。

电流跟踪PWM控制具有结构简单、工作可靠、响应快、实现容易等优点。T形连接的UPS的电流跟踪PWM控制原理如图2-30所示。为简单起见，图2-30中只给出一条桥臂的控制电路。用霍尔电流传感器检测输入、输出电流，输入电流检测信号经跟踪电流给定计算，得到给定参考电流Ig。当实际输出电流反馈值If与Ig之差达到滞环的允许误差上限值ΔI时，即当If-Ig大于等于ΔI时，使VD2导通，VD1截止，输出电流I2将减小。当If与Ig之差达到滞环的允许误差下限值-ΔI时，即当If-Ig小于等于-ΔI时，使VD1导通，VD2截止，输出电流I2将增大。这样，通过VD1、VD2的交替通断，使|I2-Ig|小于等于ΔI，实现I2对Ig的自动跟踪。如果Ig是正弦电流，则I2也近似为一正弦电流；如果Ig是非正弦电流，则I2的波形也将与Ig一致。为减少跟踪输出电流的纹波，必须限制跟踪电流的变化率，即逆变桥输出电感在10kHz的开关频率下跟踪电流的变化率应不小于2MHz。

图2-30 T形连接的UPS的电流跟踪PWM控制原理