技术领域
[0001] 本
发明涉及不间断电源技术领域，尤其涉及一种基于电池状态的不间断电源动态功率分配系统。
背景技术
[0002] 中小功率不间断电源(Uninterruptible Power Supply，UPS)常以并联组网方式对重要仪器和设备进行供电，以确保在市电断电，或者某单台UPS故障情况下，仪器设备始终保持正常运行。
[0003] 在市电断开时，各供电
节点均由其所配备的
电池组提供
电能。然而，各单元设备的容量、使用年限、
质量和工作环境等诸多因素往往难以统一，这其中差异最大、影响最大的是电池性能与状态。设备使用一段时间以后，微网中的各设备的电池状态可能差异很大。基于传统的功率均分策略，微
电网中所有不间断电源都要承担相同的输出功率需求，那么状态较差的供电单元必然迅速老化。这增加了微电网的运营和维护成本。
发明内容
[0004] 本发明的目的在于克服
现有技术的不足，本发明提供了一种基于电池状态的不间断电源动态功率分配系统，可以根据不间断电源的状态对施加给各供电单元的输出功率指令进行动态调节，避免亏电、高温供电单元的迅速老化，提高系统寿命，降低维护成本。
[0005] 为了解决上述问题，本发明提出了一种基于电池状态的不间断电源动态功率分配系统，所述系统包括：不间断电源、三相市电、中央
控制器、两相输出端、总线和大功率负载；其中，所述不间断电源基于三相线与所述三相市电相连接，基于两相线与所述两相输出端相连接；所述不间断电源基于总线
接口与总线相连接；所述两相输出端与所述大功率负载相连接；所述中央控制器与所述总线相连接。
[0006] 可选的，所述不间断电源的数量至少为2个，且以并联的方式分别与所述三相市电、所述总线和所述两相输出端相连接。
[0007] 可选的，所述不间断电源包括：
整流器、
蓄电池、逆变器、滤波电感、滤波电容、单元控制器；其中，
[0008] 所述逆变器的输入端基于两相线与整流器的输出端相连接，输出端基于单相线与所述滤波电感相连接；所述蓄电池设置在所述整流器与逆变器之间的两相线上；所述滤波电感一端基于单相线与所述逆变器连接；另一端基于单相线连接在所述两相输出端的其中一相上；所述滤波电容的一端连接在所述滤波电感输出端上，另一端接地以及连接在所述两相输入端的另一相上；所述整流器的输入端基于三相线连接在所述三相市电上；所述单元控制器分别与所述逆变器以及所述滤波电感和所述滤波电容之间的连接点相连接。
[0009] 可选的，所述不间断电源还包括：电感
电流传感器和输出电流传感器；其中，[0010] 所述电感电流传感器设置在所述逆变器于所述滤波电感之间的单相线上，且所述电感电流传感器与所述单元控制器相连接；所述输出电流传感器设置在所述滤波电感输出端上，且所述输出电流传感器与所述总线接口相连接。
[0011] 可选的，所述不间断电源的功率输出需求按照不间断电源动态功率分配系统中各不间断电源的蓄电池的状态进行分配，具体的分配如下：
[0012]
[0013] 对于不间断电源动态功率分配系统中存在n个不间断电源，则有
[0014] 其中，fi(SOCi,Ti)表示基于供电单元电池状态的评估因子；iload表示大功率负载的总负载电流；SOC表示蓄电池的电量；T表示蓄电池的最高
温度；n为大于等于1的正整数。
[0015] 可选的，所述单元控制器用于根据中央控制器分配的输出功率指令和不间断电源中的反馈
输出电压及电感电流传感器电流对输出进行闭环控制；其中，由功率分配指令中的电流、电感电流传感器电流以及工频电压构成的分配外环，通过虚拟阻抗计算补偿电压，以及内环指令电压，既有：
[0016]
[0017] 由内环指令电压、电感电流传感器电流、反馈输出电压构成有源阻尼内环，通过比例积分控制器H计算逆变器输出电压，既有：
[0018]
[0019] 其中，i*1表示功率分配指令中的电流；v*o1表示内环指令电压；v50Hz表示工频电压；Δv表示通过虚拟阻抗计算补偿电压；Zv表示虚拟阻抗；iL1表示电感电流传感器电流；vo1表示反馈输出电压；v*inv表示逆变器输出电压；H表示比例积分控制器函数，K表示常数系数。
[0021] 可选的，所述系统还包括负载电流传感器；所述负载电流传感器设置在所述两相输出端与所述大功率负载之间，且与所述中央控制器相连接。
[0022] 在本发明
实施例中，可以根据不间断电源的状态对施加给各供电单元的输出功率指令进行动态调节，避免亏电、高温供电单元的迅速老化，提高系统寿命，降低维护成本。
附图说明
[0023] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0024] 图1是本发明实施例中的基于电池状态的不间断电源动态功率分配系统的结构组成示意图；
[0025] 图2是本发明实施例中的不间断电源单元控制器中的电流指令执行策略示意图。
具体实施方式
[0026] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0027] 实施例
[0028] 一种基于电池状态的不间断电源动态功率分配系统，所述系统包括：不间断电源、三相市电、中央控制器、两相输出端、总线和大功率负载；其中，所述不间断电源基于三相线与所述三相市电相连接，基于两相线与所述两相输出端相连接；所述不间断电源基于总线接口与总线相连接；所述两相输出端与所述大功率负载相连接；所述中央控制器与所述总线相连接。
[0029] 请参阅图1，图1是本发明实施例中的基于电池状态的不间断电源动态功率分配系统的结构组成示意图。
[0030] 如图1所示，一种基于电池状态的不间断电源动态功率分配系统，所述系统包括：不间断电源1、三相市电2、中央控制器3、两相输出端4、总线5和大功率负载6；其中，所述不间断电源1基于三相线与所述三相市电2相连接，基于两相线与所述两相输出端4相连接；所述不间断电源1基于总线接口19与总线5相连接；所述两相输出端4与所述大功率负载6相连接；所述中央控制器3与所述总线5相连接。
[0031] 在本发明具体实施过程中，所述不间断电源1的数量至少为2个，且以并联的方式分别与所述三相市电2、所述总线5和所述两相输出端4相连接。
[0032] 具体的，由多台不间断电源1并联的方式进行供电，可以保证即使在其中的一台多种多台(相比少于并联的不间断电源1数量)不间断电源1发生故障的时候，也不至于造成大功率负载6断电。
[0033] 在本发明具体实施过程中，所述不间断电源1包括：整流器11、蓄电池12、逆变器13、滤波电感14、滤波电容15、单元控制器18；其中，所述逆变器13的输入端基于两相线与整流器11的输出端相连接，输出端基于单相线与所述滤波电感14相连接；所述蓄电池12设置在所述整流器11与逆变器13之间的两相线上；所述滤波电感14一端基于单相线与所述逆变器13连接；另一端基于单相线连接在所述两相输出端4的其中一相上；所述滤波电容15的一端连接在所述滤波电感14输出端上，另一端接地以及连接在所述两相输入端4的另一相上；
所述整流器11的输入端基于三相线连接在所述三相市电2上；所述单元控制器18分别与所述逆变器13以及所述滤波电感14和所述滤波电容15之间的连接点相连接。
[0034] 在本发明具体实施过程中，所述不间断电源1还包括：电感电流传感器16和输出电流传感器17；其中，所述电感电流传感器16设置在所述逆变器13于所述滤波电感14之间的单相线上，且所述电感电流传感器16与所述单元控制器18相连接；所述输出电流传感器17设置在所述滤波电感14输出端上，且所述输出电流传感器17与所述总线接口19相连接。
[0035] 在本发明具体实施过程中，所述不间断电源1的功率输出需求按照不间断电源动态功率分配系统中各不间断电源1的蓄电池12的状态进行分配，具体的分配如下：
[0036]
[0037] 对于不间断电源动态功率分配系统中存在n个不间断电源1，则有
[0038] 其中，fi(SOCi,Ti)表示基于供电单元电池状态的评估因子；iload表示大功率负载的总负载电流；SOC表示蓄电池的电量；T表示蓄电池的最高温度；n为大于等于1的正整数。
[0039] 具体的，不间断电源动态功率分配系统运行中的各不间断电源1实时的将其自身的蓄电池12的电池状态发送给中央控制器3，中央控制器根据大功率负载的总负载电流以及各不间断电源的蓄电池12电量SOC和温度T，实时计算出各不间断电源1的输出功率需求，具体如下：
[0040]
[0041] 对于不间断电源动态功率分配系统中存在n个不间断电源，则有
[0042] 其中，fi(SOCi,Ti)表示基于供电单元电池状态的评估因子；iload表示大功率负载的总负载电流；SOC表示蓄电池的电量；T表示蓄电池的最高温度；n为大于等于1的正整数。
[0043] fi(SOCi,Ti)的函数结构可以根据需求设定，并不唯一，例如：
[0044]
[0045] 可见，蓄电池12电量越高，则输出功率指令越高，反之越低；蓄电池12温度越高，则输出功率指令越低，反之越高。
[0046] 在本发明具体实施过程中，所述单元控制器用于根据中央控制器分配的输出功率指令和不间断电源中的反馈输出电压及电感电流传感器电流对输出进行闭环控制；其中，由功率分配指令中的电流、电感电流传感器电流以及工频电压构成的分配外环，通过虚拟阻抗计算补偿电压，以及内环指令电压，既有：
[0047]
[0048] 由内环指令电压、电感电流传感器电流、反馈输出电压构成有源阻尼内环，通过比例积分控制器H计算逆变器输出电压，既有：
[0049]
[0050] 其中，i*1表示功率分配指令中的电流；v*o1表示内环指令电压；v50Hz表示工频电压；Δv表示通过虚拟阻抗计算补偿电压；Zv表示虚拟阻抗；iL1表示电感电流传感器电流；vo1表示反馈输出电压；v*inv表示逆变器输出电压；H表示比例积分控制器函数，K表示常数系数。
[0051] 在本发明具体实施过程中，所述整流器11为二极管整流器。
[0052] 在本发明具体实施过程中，所述系统还包括负载电流传感器21；所述负载电流传感器21设置在所述两相输出端4与所述大功率负载6之间，且与所述中央控制器3相连接；该负载电流传感器21用来测量大功率负载6的负载电流，并输出至中央控制器3中。
[0053] 具体的，运行中各并联的不间断电源1实时将各自的电池状态发送给中央控制器3中，是通过总线4发送的，中央控制器3手机大功率负载6的负载电流以及各个并联的不间断电源1的电池电量SOCi和温度Ti，实时计算出各个并联的不间断电源1的输出功率需求，根据实际各个并联的不间断电源1的电池状态变化，动态调整输出功率指令。即可实现控制各个并联的不间断电源1的输出功率，具体电池电量越高，则输出功率指令越高，反之越低；电池温度越高，则输出功率指令越低，反之越高。
[0054] 请参阅图2，图2是本发明实施例中的不间断电源单元控制器中的电流指令执行策略示意图。
[0055] 其单元控制器18单元控制器用于根据中央控制器分配的输出功率指令和不间断电源中的反馈输出电压及电感电流传感器电流对输出进行闭环控制；其中，由功率分配指令中的电流、电感电流传感器电流以及工频电压构成的分配外环，通过虚拟阻抗计算补偿电压，以及内环指令电压，既有：
[0056]
[0057] 由内环指令电压、电感电流传感器电流、反馈输出电压构成有源阻尼内环，通过比例积分控制器H计算逆变器输出电压，既有：
[0058]
[0059] 其中，i*1表示功率分配指令中的电流；v*o1表示内环指令电压；v50Hz表示工频电压；Δv表示通过虚拟阻抗计算补偿电压；Zv表示虚拟阻抗；iL1表示电感电流传感器电流；vo1表示反馈输出电压；v*inv表示逆变器输出电压；H表示比例积分控制器函数，K表示常数系数。
[0060] 在本发明实施例中，可以根据不间断电源的状态对施加给各供电单元的输出功率指令进行动态调节，避免亏电、高温供电单元的迅速老化，提高系统寿命，降低维护成本。
[0061] 以上对本发明实施例所提供的一种基于电池状态的不间断电源动态功率分配系统进行了详细介绍，本文中采用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本
说明书内容不应理解为对本发明的限制。
