基于DSP在线式UPS的研究

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1、摘要不间断电源(uninterruptiblePowerSupply)是一种能提供优质电源并保证电源供应连续的电力电子装置。它的应用范围广泛，在很多领域，UPS已经成了标准配置。采用数字信号处理器(DigitalSignalProcessor)实现UPS的数字化控制是当前许多UPS设计者关注的问题。DSP在UPS中的应用主要集中在两个方面：一是将各种先进的控制方法用于逆变实时数字控制；二是利用DSP实现更准确更迅速的锁相环控制。本文分析了当前逆变控制的各种方案，针对逆变的扰动及谐波周期出现的特点，采用了重复控制来提高逆变输出的稳态特性。因为重复控制具有一个周期延迟控制的特点，本文也采用了PID

2、控制来改善逆变控制的动态性能。本文分析了目前重复控制的常用方案，在建立UPS逆变滤波电路数学模型的基础上设计了新的重复控制和PID控制结合的方案。对重复控制与PID复合控制方案在bIATLAB中作了仿真。仿真试验证明了控制方案的有效性。在硬件方面，设计了在线式UPS系统中DSP的接口电路，其中包括DSP供电电路，蓄电池电压过低检测电路，市电及输出电压过零检测等电路。对DSP的资源进行了分配，充分利用了DSP的外设多和速度快的特点。在软件方面，设计了各部分的程序，其中包括主程序，软件锁相及正弦参考信号生成程序，输出有效值控制程序以及各种相关的中断及保护程序。本文结合实际，搭建了实验线路，给出了实

3、验线路的原理及各部分的实验电路。该实验电路可对逆变控制过程和锁相环节进行控制实验。本文将PID控制与重复控制相结合，对逆变器输出进行控制，验证了重复控制与PID复合控制的有效性。本文还对UPS的DSP数字化控制作了研究，这些都对UPS技术的进步有积极的作用。关键词：UPSDSP逆变控制重复控制软件锁相AbstractUninterruptiblePowerSupply(UPS)isapowerelectronicdevicewhichprovideshi曲qualityanduninterruptibleelectronicpower．ItisusedSOwidelythatithasbeco

4、mestandarddeviceinmanyfields．HowtorealizedigitalcontrolofUPSwithDSPisnowconcernedaboutbymanyUPSdesigners．TherearetwomainaspectsinwhichDSPisappliedtoUPS，oneistoadoptvariousadvancedcontrolmethodsforinverterreal．timenumericalcoutrolandtheotheriStoachievemoreaccurateandmorerapidphase-lockloop(PLL)．Thisp

5、aperanalysesthepresentcontrolpatternsofinverter．Takingintoaccountthatthedisturbanceandhighfrequencywaveformofinverteroutputvoltageappearperiodically；thispaperadoptsrepetitivecontroltoimprovethesteadystatequalificationofinverteroutput．Becausetheeffectofrepetitivecontrolisdelayedforoneperiod，thispaper

6、alsoadoptsPIDcontroltoimprovethetransientqualificationofinverteroutput．Afteranalyzingthecommoncontrolpatternofrepetitivecontrol，onthebasisofestablishingthemodelofinverterandfilter,thispaperdesignsanewcontrolpatternwhichcombinesP1Dandrepetitivecontroltogether．ThenewcontrolpattemissimulatedinMATLABand

7、theresultprovesthatthedesigniseffective．TheinterfacecircuitsofDSPandotherUPScircuitsaredesignedwhichincludesthepowersupplycircuitofDSP,lowcellvoltagedetectioncircuit，andvoltagezerocrossdetectioncircui