用于不间断电源系统的交互式预测性控制的技术技术方案

公开用于不间断电源系统的交互式预测性控制的技术。在说明性实施例中，一种控制双转换不间断电源(UPS)系统的方法可以包括：利用数字信号处理器(DSP)限定依据与电感器相关联的多个用户输入参考点而变化的曲线，电感器被耦合到双转换UPS系统的输入或输出，其中曲线指示电感器的电磁行为。该方法还可以包括：利用DSP响应于将电流施加到电感器，基于所限定的曲线和所施加的电流，确定电感器的电感值。该方法还可以包括：利用DSP依据所确定的电感值来设置占空比，以控制双转换UPS系统的有源整流器和逆变器中的至少一个的切换。整流器和逆变器中的至少一个的切换。整流器和逆变器中的至少一个的切换。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于不间断电源系统的交互式预测性控制的技术
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2019年4月8日提交的美国专利申请号16/377,863的优先权，该专利申请的全部公开内容以引用的方式并入本文中。


[0003]本公开总体涉及不间断电源系统，并且更具体地涉及用于不间断电源系统的交互式预测性控制的技术。

技术介绍

[0004]不间断电源(UPS)在停电事件期间(诸如在输入电源发生故障时)将紧急电源提供给负载。电源系统可以包括UPS以确保电源连续地供应给一个或多个临界负载。实际上，UPS可以用于多种应用中，诸如公用变电站、工业设备、数据中心、船舶系统等中。
[0005]用于UPS系统中(例如系统的输入和/或输出滤波器中)的磁性材料的变化能够导致UPS系统的实质性控制挑战，尤其是在系统必须在广泛负载范围内操作时。借助于示例，图1说明在变化负载条件下现有技术的双转换UPS系统的有源前端整流器中的电感器电流的阶跃响应。由现有技术UPS系统中的此电感比负载依赖性导致的不稳定能够使由UPS系统供应的转换电源的质量显著降低。
[0006]现有技术UPS系统已尝试通过若干方式解决此问题，其中没有一种方式为可选的。一些系统采用松散电源质量公差以考虑诸如图1中表示的负载阶跃事件。其他系统已闸控负载以在类似图1中的故障或负载阶跃期间绕过电源转换。另外其他系统已尝试使用UPS系统的嵌入控制中的静态查找表来解决电感对负载依赖性。尽管此最后一种方式产生更佳结果且提高性能，但其需要大量计算时间、增加延迟和大量昂贵的非易失性存储器。

技术实现思路

[0007]根据一个方面，一种双转换不间断电源(UPS)系统可以包括：有源整流器，具有输入和输出；逆变器，具有输入和输出，逆变器的输入耦合到有源整流器的输出；电感器，耦合到有源整流器的输入或逆变器的输出；以及数字信号处理器，与电感器耦合。数字信号处理器可以(i)限定依据与电感器相关联的多个用户输入参考点而变化的曲线，其中曲线指示电感器的电磁行为，(ii)响应于将电流施加到电感器，基于所限定的曲线和所施加的电流，确定电感器的电感值，以及(iii)为依据所确定的电感值而变化来设置占空比，以控制有源整流器和逆变器中的至少一个的切换。
[0008]在一些实施例中，数字信号处理器可以执行预测性控制方案，该预测性控制方案周期性地(i)基于所限定的曲线和所施加的电流重新确定电感器的电感值，以及(ii)依据电感器的所重新确定的电感值来重新设置占空比。
[0009]在一些实施例中，双转换UPS系统还可以包括图形用户接口。图形用户接口可以接收多个用户输入参考点，每个参考点包括场强度值和对应磁密度值，并且将多个用户输入
参考点传输给数字信号处理器。
[0010]在一些实施例中，数字信号处理器可以(i)响应于将电流施加到电感器，从所限定的曲线确定导磁率值，以及(ii)基于确定导磁率值、电感器的磁芯的面积和电感器的磁芯的长度来确定电感器的电感值。占空比还可以依据所施加的电流的样本、采样频率、母线电压和交流电压而变化来被设置。
[0011]在一些实施例中，电感器可以为耦合到有源整流器的输入的输入滤波电感器。在一些实施例中，电感器可以为耦合到逆变器的输出的输出滤波电感器。
[0012]根据另一方面，一种控制双转换不间断电源(UPS)系统的方法，该方法可以包括：利用处理器限定依据与电感器相关联的多个用户输入参考点而变化的曲线，该电感器耦合到双转换UPS系统的输入或输出，其中曲线指示电感器的电磁行为。方法还可以包括：利用处理器响应于将电流施加到电感器，基于所限定的曲线和所施加的电流，确定电感器的电感值。方法还可以包括：利用处理器依据所确定的电感值来设置占空比，以控制双转换UPS系统的有源整流器和逆变器中的至少一个的切换。
[0013]在一些实施例中，处理器可以执行预测性控制方案，该预测性控制方案周期性地(i)基于所限定的曲线和所施加的电流重新确定电感器的电感值，以及(ii)依据电感器的所重新确定的电感值来重新设置占空比。
[0014]在一些实施例中，方法还可以包括利用处理器从图形用户接口接收多个用户输入参考点，每个参考点包括场强度值和对应磁密度值。
[0015]在一些实施例中，方法还可以包括：利用处理器响应于将电流施加到电感器，从所限定的曲线确定导磁率值，以及利用处理器基于确定导磁率值、电感器的磁芯的面积和电感器的磁芯的长度来确定电感器的电感值。占空比还可以依据所施加的电流的样本、采样频率、母线电压和交流电压来被设置。
[0016]在一些实施例中，电感器可以为耦合到有源整流器的输入的输入滤波电感器。在一些实施例中，电感器可以为耦合到逆变器的输出的输出滤波电感器。处理器可以为数字信号处理器、现场可编程门阵列和微控制器中的至少一个。
[0017]根据又另一方面，一种或多种机器可读存储介质可以存储多个指令，该指令在执行时使得耦合到双转换不间断电源(UPS)系统的处理器：限定依据与电感器相关联的多个用户输入参考点而变化的曲线，该电感器耦合到双转换UPS系统的输入或输出，其中曲线指示电感器的电磁行为；响应于将电流施加到电感器，基于所限定的曲线和所施加的电流，确定电感器的电感值；以及依据所确定的电感值来设置占空比，以控制双转换UPS系统的有源整流器和逆变器中的至少一个的切换。
[0018]在一些实施例中，多个指令的执行还可以使得处理器执行预测性控制方案，该预测性控制方案周期性地(i)基于所限定的曲线和所施加的电流重新确定电感器的电感值，以及(ii)依据电感器的所重新确定的电感值来重新设置占空比。
[0019]在一些实施例中，多个指令的执行还可以使得处理器从图形用户接口获得多个用户输入参考点，其中每个参考点包括场强度值和对应磁密度值。
[0020]在一些实施例中，多个指令的执行还可以使得处理器响应于将电流施加到电感器，从所限定的曲线确定导磁率值，以及基于确定导磁率值、电感器的磁芯的面积和电感器的磁芯的长度来确定电感器的电感值。
[0021]在一些实施例中，多个指令的执行还可以使得处理器依据所施加的电流的样本、采样频率、母线电压和交流电压来设置占空比。
附图说明
[0022]本文中描述的概念是借助于示例而非借助于附图中的限制来说明。出于说明的简单和清楚起见，图式中说明的元件未按比例绘制。在被视为适当的情况下，已在图式当中重复附图标记以指示对应或类似元件。详细描述是指以下图式，其中：
[0023]图1为根据现有技术的UPS系统的电感器电流的阶跃响应的示例；
[0024]图2为根据本公开的双转换UPS系统的至少一个实施例的简化框图；
[0025]图3为根据本公开的用于图2的双转换UPS系统的交互式预测控制的方法的至少一个实施例的简化流程图；以及
[0026]图4为说明限定指示图2的双转换UPS系统的电感器的电磁行为的BH曲线的三个用户输入参考点的图式。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种双转换不间断电源(UPS)系统，包括：有源整流器，具有输入和输出；逆变器，具有输入和输出，所述逆变器的所述输入被耦合到所述有源整流器的所述输出；电感器，被耦合到所述有源整流器的所述输入或所述逆变器的所述输出；以及数字信号处理器，与所述电感器耦合，以：限定依据与所述电感器相关联的多个用户输入参考点而变化的曲线，其中所述曲线指示所述电感器的电磁行为，响应于将电流施加到所述电感器，基于所限定的曲线和所施加的电流，确定所述电感器的电感值，以及依据所确定的电感值来设置占空比，以控制所述有源整流器和所述逆变器中的至少一个的切换。2.根据权利要求1所述的双转换UPS系统，其中所述数字信号处理器将执行预测性控制方案，所述预测性控制方案周期性地(i)基于所限定的曲线和所施加的电流，重新确定所述电感器的所述电感值，以及(ii)依据所述电感器的所重新确定的电感值来重新设置所述占空比。3.根据权利要求2所述的双转换UPS系统，还包括图形用户接口，以：接收所述多个用户输入参考点，每个参考点包括场强度值和对应磁密度值；以及将所述多个用户输入参考点传输给所述数字信号处理器。4.根据权利要求1所述的双转换UPS系统，还包括图形用户接口，以：接收所述多个用户输入参考点，每个参考点包括场强度值和对应磁密度值；以及将所述多个用户输入参考点传输给所述数字信号处理器。5.根据前述权利要求中任一项所述的双转换UPS系统，其中所述数字信号处理器还(i)响应于将电流施加到所述电感器，从所限定的曲线确定磁导率值，以及(ii)基于所确定的磁导率值、所述电感器的磁芯的面积和所述电感器的所述磁芯的长度，来确定所述电感器的所述电感值。6.根据权利要求5所述的双转换UPS系统，其中所述占空比还依据所施加的电流的样本、采样频率、母线电压和交流电压来被设置。7.根据权利要求6所述的双转换UPS系统，其中所述电感器为被耦合到所述有源整流器的所述输入的输入滤波电感器。8.根据权利要求6所述的双转换UPS系统，其中所述电感器为被耦合到所述逆变器的所述输出的输出滤波电感器。9.根据权利要求1至4中任一项所述的双转换UPS系统，其中所述电感器为被耦合到所述有源整流器的所述输入的输入滤波电感器。10.根据权利要求1至4中任一项所述的双转换UPS系统，其中所述电感器为被耦合到所述逆变器的所述输出的输出滤波电感器。11.一种控制双转换不间断电源(UPS)系统的方法，所述方法包括：利用处理器，限定依据与电感器相关联的多个用户输入参考点而变化的曲线，所述电感器被耦合到所述双转换UPS系统的输入或输出，其中所述曲线指示所述电感器的电磁行
为；利用所述处理器，响应于将电流施加到所述电感器，基于所限定的曲线和所施加的电流，确定所述电感器的电感值；以及利用所述处理器，依据所确定的电感值来设置占空比，以控制所述双转换UPS系统的有源整流器和逆变器中的至少一个的切换。12.根据权利要求11所述的方法，其中所述处理器执行预测性控制方案，所述预测性控制方案周期性地(i)基于所限定的曲线和所施加的电流，重新确定所述电感器的所述电感值，以及(ii)依据所述电感器的所重新确定的电感值来重新设置所述占空比。13.根据权利要求12所述的方法，还包括：利用所述处理器从图形用户接口接收所述多个用户输入参考点，每个参考点包括场强度值和对应磁密度值。14.根据权利要求11所述的方法，还包括：利用所述处理器从图形用户接口接收所述多个用户输入参考点，每个参考点包括场强度值和对应磁密度值。15.根据权利要求11至14中任一项所述的方法，还包括：利用所述处理器，响应于将电流施加到所述电感器，从所限定的曲线确定磁导率值；以及利用所述处理器，基...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿迪尔，
申请(专利权)人：ABB瑞士股份有限公司，
类型：发明
国别省市：