基于DSP在线式UPS的研究

论文题目: 基于DSP在线式UPS的研究

论文类型: 硕士论文

论文专业: 电力电子与电力传动

作者: 焦龙

导师: 万健如

关键词: 逆变控制,重复控制,软件锁相

文献来源: 天津大学

发表年度: 2005

论文摘要: 不间断电源(Uninterruptible Power Supply)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(Digital Signal Processor)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MATLAB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。

论文目录:

第一章绪论

1.1 UPS 概述

1.1.1 UPS 的发展过程与现状

1.1.2 UPS 的未来发展趋势

1.2 UPS 的数字化控制

1.3 UPS 逆变控制方法综述

1.4 前人研究的不足及本文所作的工作

第二章 UPS 逆变控制方法研究

2.1 逆变及滤波环节数学模型的建立

2.2 数字 PID 控制在 UPS 逆变控制中的应用

2.3 重复控制特性及常用控制方案

2.4 重复控制器的改进设计及仿真

第三章硬件电路设计

3.1 在线式 UPS 结构

3.2 TMS320LF2407A 资源分配

3.3 DSP 外围电路的设计

3.3.1 DSP 供电电路设计

3.3.2 蓄电池电压过低检测电路

3.3.3 电压过零检测电路

第四章控制系统软件设计

4.1 引言

4.2 锁相控制及正弦参考波形生成

4.2.1 常用软件锁相设计中存在的问题

4.2.2 软件锁相的设计

4.3 DSP 实现的SPWM 控制

4.4 输出电压有效值的调整

4.5 信号采样设计

4.6 静态开关切换控制

第五章实验方案设计

5.1 实验方案概述

5.2 DSP 在实验方案中的应用

5.3 实验方案所用驱动电源设计

5.4 逆变模块及 PWM 驱动电气隔离电路

5.5 传感器信号放大电路

5.6 工频陷波器设计

5.7 IPM 的保护电路设计

5.8 实验方案小结

第六章结束语

参考资料

发表论文和参加科研情况说明

致谢

发布时间: 2006-05-24

参考文献

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