基于DSP在線(xiàn)式UPS不間斷電源控制系統的研究

　引言

　　隨著(zhù)計算機的普及和信息處理技術(shù)的廣泛應用，不間斷電源UPS在關(guān)鍵負載連接至公共電網(wǎng)方面扮演著(zhù)重要角色。它們旨在為處于任何正?；虍惓?shí)用電源條件下的負載提供清潔、持續的電源。德州儀器(TI)TMS320F28335 DSP為在線(xiàn)UPS設計提供增強的、經(jīng)濟高效的解決方案，可以高速執行多種控制算法，從而使實(shí)現高采樣速率成為可能。

　　本文實(shí)現了基于TMS320F28335的不間斷電源控制系統的設計，該系統能夠在單芯片中實(shí)現在線(xiàn)UPS的多控制環(huán)路，從而提高集成度并降低系統成本。數字控制還為每個(gè)控制器帶來(lái)可編程性、抗噪聲干擾和避免冗余電壓及電流傳感器的使用等優(yōu)點(diǎn)。DSP 可編程性意味著(zhù)可以使用增強的算法更新系統以提高可靠性。

　　系統介紹

　　UPS主要按工作方式來(lái)分類(lèi)，它分為后備式、在線(xiàn)互動(dòng)式、在線(xiàn)式三大類(lèi)。在線(xiàn)式UPS輸出多為正弦波，且電壓及頻率穩定，所以它多被用在供電質(zhì)量要求很高的場(chǎng)所。本文所介紹的UPS供電系統是屬于在線(xiàn)式的，主要由輸入濾波器、充電器、DC/DC變換器、微控制器、逆變電路、輸入功率因素調節電路、RS232通訊接口、報警電路等部分組成。

　　UPS系統的控制器采用TI公司推出的業(yè)界首款浮點(diǎn)TMS320F28335 DSP，它具有150MHz高速處理能力，具備32位浮點(diǎn)處理單元，單指令周期32位累加運算，可滿(mǎn)足應用于更快代碼開(kāi)發(fā)與集成高級控制器的浮點(diǎn)處理器性能的要求。與前代領(lǐng)先的DSP相比，最新的F2833x浮點(diǎn)控制器不僅可將性能平均提升50%，還具有精度更高、簡(jiǎn)化軟件開(kāi)發(fā)、兼容定點(diǎn)C28xTM控制器軟件的特點(diǎn)。該系統總體框圖如圖1所示。

　　圖１ 系統總體框圖

　　當市電正常時(shí)，在線(xiàn)式UPS輸入220V交流電壓，經(jīng)過(guò)EMI/RFI濾波后，被送到繼電器RY2。當市電電源的電壓正常時(shí)，RY1繼電器處于閉合狀態(tài)。在此條件下，市電電源將分以下幾路去控制后級電路的運行：

　　(I)市電直接經(jīng)交流旁路被送到常閉觸點(diǎn)繼電器RY2，然后向負載供電。這種情況一直維持到UPS執行開(kāi)機“自診斷”檢測操作后，通過(guò)微處理器的調控將UPS從市電供電狀態(tài)切換到逆變器供電狀態(tài)為止。

　　(II)經(jīng)充電器對UPS的內置蓄電池組進(jìn)行充電。

　　(III)市電電源經(jīng)由保險絲后，再經(jīng)帶輸入功率因數調節功能的整流濾波器，變成兩路直流電源。該直流高壓電源在逆變器內經(jīng)正弦脈寬調制功率放大和高頻濾波后，變成一路幅值穩定，頻率和相位同步跟蹤市電電網(wǎng)頻率和相位的高質(zhì)量的純正正弦電源，最后通過(guò)輸出濾波器送到負載。