基于DSP控制的单相在线式软开关UPS研究

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1、摘要本文结合电力电子技术的新发展，研究了一种以中小型UPS为控制对象的、基于TMS320LF2407数字化控制平台的样机试验系统。并根据DSP的各类资源建立了一套具体的软硬件数字化实现方案。系统硬件部分主要包括输出电压、电流，输入市电的频率、相位等各类信号的采集和处理，以及输出PwM信号的隔离和驱动等。其中创造性地采用UC3842搭建了驱动电路，既能实现原有的隔离及驱动功能，又能实现驱动电路的自检、IGBT的过流保护及零电压检测功能。系统软件部分则包括了UPS系统各种功能的实现，其中主要研究了软件锁相环、软启动、SPWM波形的生成，电压有效值调节、闭环控制等。本文将

2、软开关技术引入逆变器中，使得逆变器的效率进一步提高，对外界造成的高频电磁干扰减小，并使器件在更加安全的范围内工作。全数字化的设计使得对其的控制和调试更方便，便于修改控制策略、修改控制参数、功能模块分开调试，也便于故障监测、自诊断、纠错、通信等技术的植入。而且大幅度减少了零件的数量，从而大大减少了因元器件而造成的系统故障，提高了可靠性。最后，运用上述理论分析和仿真结果，进行了相关的试验分析，并对其软开关效果进行了验证。实验结果表明，在逆变桥开关管触发信号来临时刻，其两端电压在谐振电路的作用下，已经处于零电压状态，也即实现了零电压软开通。由于开关管开通时刻的电压尖峰明显

3、减小，从而改善了开关导通状况，降低了开关损耗，达到了软开关的目的，同时总谐波畸变率(THD)也明显降低，改善了输出波形质量；在突卸负载时，整个UPS系统的闭环输出波形较开环输出波形相比其波动明显减小，且稳态电压的峰值无变化。整个系统具有良好的输入及输出特性，能够为许多应用场合提供理想的电源。关键词：DSP；软开关；UPS：数字控制青岛大学硕士学位论文AbstractAccordingtothenewdevelopmentofPowerElectronics，anexperimentalcontrolsystembasedonTMS320LF2407forsingle

4、—phaseon—lineUPSisproposedinthedissertation．ThewholesolutionofhardwareandsoftwareispresentedbasedontheleSOUrceoftheDSPcontrollerchip．Thehardwareofthecontrolsystemmainlyconsistsofthesamplingandpre-processingunitsofanalogsignalssuchasoutputvoltage，outputcurrent，inputvoltage，etc，andtheins

5、ulationanddrivingunitsofPWMsignals．UC3842iscreativelyusedtocomposethedrivingcircuit．Soitcannotonlyachievethebasicinsulationandthedrivingfunction，butalsocauachievetheself-dectionofthedrivingcircuit，theovercurrentprotectionandthezerovoltagedectionofIGBT．Thesoftwareincludesprocedurestocon

6、trolandmonitortheUPSsuchassoftwarePu』Phase-lockedLoops)，thevaluemodulationoftheoutputvoltageandtheproducingofPWMsignals．Inthispaper,thetecbniqueofsoftswitchingisusedinthelnveRer．Sotheefficiencyofinverterisimproved,theelectromagneticdisturbanceisreduced，andthedeviceworksinmoreSeCUrerang

7、e。Thewholedigitaldesignmakethecontrolanddebuggingmoreconvenient，themodi／'icationofcontmlstrategy,controlparametermoreeasierandtheembeddingofmalfunctioninspection，self-diagnosis，correctionandcommunicationmoreeasier．Thenumberofcomponentisdecreased，sothesystemmalfunctionwhichiscausedbyt