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基于DSP RTOS的在线式UPS控制系统研究

2020-11-23阅读(503)

基于DSP RTOS的在线式UPS控制系统研究

论文摘要

随着工业和科学技术的快速发展，高层建筑、医院以及工厂等公共设施对供电的要求将越来越高，一旦中断供电，将造成重大的事故或经济损失。而在市电中断供电时，高性能不间断电源（Uninterrupted Power Supply）能在各种场合为设备提供电能。因此，研究高性能不间断电源有着重要意义。本文首先对国内外UPS的应用与发展现状作了阐述，在此基础上对不间断电源（UPS）进行基本电路结构、原理、系统的分析和综合；并对DSP嵌入式技术与应用进行了详细分析，同时对DSP嵌入式系统应用于UPS控制做了可行性分析；在此基础上，设计不问断电源控制系统总体方案。论文在通过理论分析和仿真的基础上，研制了基于TMS320F2812型DSP的硬件电路，包括工作电源电路、复位电路、各种信号的采样电路、RS232串口通讯电路，最后硬件通过了调试。并将Uc／OS-Ⅱ移植到DSP芯片TMS320F2812中，以此作为UPS控制系统平台，采用反馈控制结构加经典PI算法的方法和反馈结合前馈控制结构加经典PI算法的方法对UPS中的PFC（功率因数校正）进行实时控制比较；采用反馈控制结构加经典PI算法对逆变器进行实时控制。本方法实际上是以TMS320F2812作为UPS控制系统硬件核心；以Uc／OS-Ⅱ作为UPS控制系统实时控制软件平台，把整个UPS系统按功能模块划分成几个任务：PFC控制任务和逆变器控制任务，以及逆变器控制任务中的锁相控制，并采用C语言实现，为程序开发和以后的维护升级提供方便。仿真和测试结果都表明，实现UPS实时控制，利用合适的控制结构与控制算法就可以得到比较理想的输出结果，采用反馈加前馈控制结构加经典PI算法对UPS中的PFC（功率因数校正）进行实时控制得到效果更为理想；在对逆变器控制中，采用经典反馈结构加PI算法就可以达到对INV实时控制，INV输出效果比较理想。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  • 1.1 引言
  • 1.2 不间断电源（UPS）的发展现状
  • 1.2.1 不间断电源概述
  • 1.2.2 不间断电源（UPS）控制技术和手段的发展
  • 1.2.3 UPS控制的研究应用现状和发展趋势
  • 1.3 课题来源及本文主要工作
  • 第2章 不间断电源（UPS）控制系统硬件设计
  • 2.1 不间断电源（UPS）控制系统的硬件实现
  • 2.1.1 TMS320F2812概述
  • 2.1.2 DSP资源规划
  • 2.1.3 TMS320F2812芯片的管脚功能分配
  • 2.2 基于TMS320F2812的不间断电源（UPS）控制系统硬件设计
  • 2.2.1 DSP的电源电路以及复位电路线路
  • 2.2.2 关机信号（S.D信号）线路
  • 2.2.3 模拟信号采样线路
  • 2.2.4 输入电压幅值与零点侦测线路
  • 2.2.5 DSP输出控制信号线路
  • 2.2.6 通讯线路
  • 2.2.7 jtag接口
  • 2.3 TMS320F2818开发环境建立
  • 2.4 DSP程序烧录方法
  • 2.5 使用TMS320F2812时的一些注意事项
  • 第3章 基于TMS320F2812的uC/OS-Ⅱ操作系统移植
  • 3.1 uC/OS-Ⅱ在TMS320F2812上的移植
  • 3.1.1 嵌入式系统简介
  • 3.1.2 源码开放的uC/OS-Ⅱ
  • 3.1.3 UC/OS-II的内核数据结构
  • 3.1.4 UC/OSⅡ内核的运行机制
  • 3.2 uC/OS-Ⅱ在TMS320F2812上移植的实现
  • 3.2.1 基于TMS320F2812的uC/OS-Ⅱ的系统结构分析
  • 3.2.2 修改与应用有关的文件
  • 3.2.3 与CPU相关的文件
  • 3.2.4 移植中要注意的问题
  • 第4章 基于uC/OS-Ⅱ控制系统任务程序设计
  • 4.1 控制系统架构
  • 4.2 控制系统主程序设计
  • 4.3 UPS工作状态切换
  • 4.3.1 UPS工作状态转换程序
  • 4.4 PFC和INV控制
  • 4.4.1 PFC工作模型和控制器分析
  • 4.4.2 INV工作模型和控制器设计
  • 第5章 控制系统测试结果
  • 5.1 UPS时序控制测试结果
  • 5.1.1 市电模式开机时序
  • 5.1.2 直流（电池）开机、关机时序
  • 5.2 UPS状态转换控制测试结果
  • 5.2.1 市电模式转电池模式测试结果
  • 5.2.2 电池模式转市电模式测试结果
  • 5.3 PFC控制系统测试结果
  • 5.3.1 经典PI控制测试结果
  • 5.3.2 复合控制（前馈+反馈）测试结果
  • 5.4 INV测试结果
  • 5.4.1 测试波形
  • 5.4.2 锁相控制测试结果
  • 5.5 系统测试结果分析
  • 第6章 结论与展望
  • 6.1 结论
  • 6.2 进一步工作的方向
  • 致谢
  • 参考文献
  • 攻读学位期间的研究成果

    • 相关论文文献

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