高频不间断电源短路的保护方法
【专利摘要】本发明公开了一种高频不间断电源短路的保护方法，主要是在三个市电周期内判断是否满足短路的条件，若符合短路的条件，再判断是长期短路还是瞬时短路，根据不同的短路类型，分别进行相应的处理，从而保护UPS电源不被损害。本发明成本较低，并且可以区分短路类型，进行定位保护。
【专利说明】高频不间断电源短路的保护方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及高频不间断电源短路的保护方法，该方法适用于三相大功率在线式高频不间断电源系统，也适合于单相高频不间断电源系统。
【背景技术】
[0002]不间断电源(UPS电源)是保证供电系统可靠性的重要设备，在供电应用要求比较高的场合一般都需要配备UPS电源。UPS电源能够在电网断电时通过电池组向重要设备进行供电。在保证外部设备供电安全的同时，UPS电源设备自身的安全也非常重要。UPS电源一般需要提供各种保护来保证自身安全，包括过压保护，过温保护，短路保护等。其中短路保护是UPS非常重要的一项保护措施。由于外部干扰，UPS可能发生相与地之间的短路或者相与相之间的短路。短路时会产生非常大的短路电流在UPS系统间流动，对UPS产生很大的危害。如何在短路时避免冲击电流对UPS造成伤害是短路保护的目的。此外，由于用户误触碰可能造成UPS短时间的短路，如何在这种短时间的短路撤销以后仍然恢复正常，即短路清障，也是短路保护需要考虑的事情。
[0003]传统UPS多采用硬件电路来做短路保护，UPS能够承受的短路时间非常短，且很难区别长时间短路和瞬间短路。此外，硬件电路的老化和抗干扰性低也造成这种短路保护的可靠性降低。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是解决上述现有技术中存在的问题，提出一种基于数字信号处理(DSP)的高频不间断电源短路的保护方法，该方法主要包括以下的步骤:
步骤1.在三个周期内判断是否满足短路条件，否，继续监控；是，执行步骤2 ；
步骤2.置短路标志；
步骤3.从电压控制模式切换到电流控制模式；
步骤4.在一个周期内判断逆变器电压是否大于短路电压判断点，是，则执行步骤5;否，则执行步骤9;
步骤5.清短路标志；
步骤6.从电流控制模式切换到电压控制模式；
步骤7.设置此时逆压为软启动初始值；
步骤8.逆变电压软启动；
步骤9.开始对短路时间进行计时；
步骤10.判断短路时间是否超过5秒钟？否，则返回步骤4，是，则转步骤11;
步骤11.提示短路故障，关机。
[0005]与现有技术相比，本发明采用的是基于软件的保护方案，因此，相比较于传统的通过硬件来进行短路保护的技术方案来说，成本更低，并且无需专门设计硬件保护电路。并且本发明对UPS的保护可靠性更高，灵活性也更高。通过软件可靠判断短路事件的发生、短路类型、判断短路故障成立，或者判断短路事件撤出，并且可以灵活的在电压控制模式和电流控制模式之间切换。本发明的保护方法使得短路电流小，在短路期间控制输出电流在UPS能够承受范围之内，以保护UPS系统不受短路电流的伤害。进一步地本发明还具有短路清障功能。当短时间的短路事件发后，UPS能够在短时间短路事件撤销以后继续工作而不关机，提高了供电可靠性。
【专利附图】
【附图说明】
[0006]下面，对照附图和较佳实施例对本发明进行详细说明，其中:
图1是本发明的硬件连接关系及短路示意图；
图2是本发明对电流进行控制的原理示意图；
图3是本发明方法的执行流程示意图。
【具体实施方式】
[0007]下面结合附图和实施例对发明进行详细的说明。应当理解，对具体实施例的说明仅仅用以解释本发明提出的技术方案，并非限定本发明。
[0008]图1是本发明中的硬件连接关系及短路示意图。三相UPS三相输出结构同负载相连，并且带有地线。标志a处发生的是相与地之间的短路。标志b处发生的是相与相之间的短路。UPS输出包括相地短路、相间短路和三相短路。相地短路包括R相与地短路，S相与地短路，T相与地短路三种情况；相间短路包括RS相间短路，ST间相间短路及TR相间短路三种情况。最极端的情况是发生三相短路，即R、S和T相都连接在一起短路，三相短路可以看做是RS、ST和RT间都同时发生短路。发生相地短路时该相逆变电压很小并且输出电流很大。发生相相短路时这两相之间的电压很小并且这两相的输出电流都很大。
[0009]发生短路时UPS的功率因素修正器(PFC)部分基本不受影响，需要控制的是逆变部分。逆变器是UPS不间断电源的重要组成部分，其基本功能是输出稳定的工频交流电，并使输出交流点的相位与电网供应的交流电相位相同，完成逆变器输出与市电之间的切换，在负载突变的情况下能保证电路正常工作，以及输出电压的稳定性。UPS正常工作时工作于电压控制模式，在发生短路时需要工作在电流控制模式下以控制输出电流。发生相地短路时UPS输出电流与电感电流相等，UPS输出电压为零。UPS模型等效于一个比例放大器串接一个电感。发生短路时，UPS可以等效传递函数为:
【权利要求】
1.一种高频不间断电源的短路保护方法，其特征在于，包括如下步骤: 步骤1.在三个周期内判断是否满足短路条件，否，继续监控；是，执行步骤2 ; 步骤2.置短路标志； 步骤3.从电压控制模式切换到电流控制模式； 步骤4.在一个周期内判断逆变器电压是否大于短路电压判断点，是，则执行步骤5 ;否，则执行步骤9; 步骤5.清短路标志； 步骤6.从电流控制模式切换到电压控制模式； 步骤7.设置此时逆压为软启动初始值； 步骤8.逆变电压软启动； 步骤9.开始对短路时间进行计时； 步骤10.判断短路时间是否超过5秒钟？否，则返回步骤4，是，则转步骤11; 步骤11.提示短路故障，关机。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于:步骤3中对电流的控制包括将给定的输出电流参考值Iref与采样电感电流k取误差之后经过PI控制器计算得到输出量，然后将该输出量再叠加一个前馈占空比Feed，得到Kpwm占空比控制量。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于:前馈占空比Feed为50%。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于:对于相间短路，需要同时对发生短路的两相同时执行电流控制。
5.如权利要求2所述的方法，其特征在于:对于三相短路，需要对三相同时执行电流控制。
6.如权利要求4或5所述的方法，其特征在于:步骤3执行后，输出电流控制成一个幅值较小的正弦波，以避免对UPS系统造成损害。
【文档编号】H02H7/00GK103457239SQ201310388829
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2013年8月30日 优先权日:2013年8月30日
【发明者】聂坤, 杨涛, 袁风练, 尹惊云, 陈恒留 申请人:深圳市晶福源电子技术有限公司