基于DSP的逆變電源控制系統設計

2.3 模塊間并聯(lián)控制部分的設計

分散邏輯并聯(lián)控制方式可使各逆變電源模塊不依賴(lài)于集中控制單元或某個(gè)主模塊，能獨立的檢測和控制本模塊在系統中的工作狀態(tài)而實(shí)現模塊間的輸出功率合理分配，并能很好的抑制模塊間的環(huán)流，從而實(shí)現模塊化逆變電源在并聯(lián)電源系統中的獨立運行控制。

根據以上的分散邏輯控制理論分析，本設計中采用的分散控制的并聯(lián)冗余逆變器控制系統。在該系統設計中，模塊之間的CAN總線(xiàn)作為均流互聯(lián)線(xiàn)，同時(shí)從工程實(shí)際應用的角度考慮，在系統的中有引入了一組同步母線(xiàn)，由于同步母線(xiàn)和相應的同步控制策略大幅簡(jiǎn)化了分散邏輯控制并聯(lián)冗余控制方案的實(shí)現。

（1）并機部分硬件結構

單機控制部分由DSP控制UC3524輸出產(chǎn)生PWM波形，從而控制單個(gè)逆變模塊輸出220Y，50HZ的交流電。檢測部分由DSP和各檢測電路組成，DSP實(shí)時(shí)檢測逆變器的輸出電壓、輸出電流、直流輸入電壓以及模塊溫度等各項參數，根據模塊當前的工作狀態(tài)控制模塊功率輸出。并機部分由DSP及并機接口電路組成，并機接口電路采用抗干擾能力強的CAN總線(xiàn)進(jìn)行各逆變模塊之間的數據通信，DSP通過(guò)CAN總線(xiàn)發(fā)送本模塊的電壓、電流和功率等信息給其他逆變器模塊或者接收其它模塊傳送過(guò)來(lái)的電壓、電流和功率等信息，并將這些信息按均流控制算法，使各逆變模塊之間均衡負載。

（2）并機線(xiàn)的設計

圖3 并機控制部分的硬件結構圖

由上圖3可知，在本系統中，逆變模塊間的并機線(xiàn)主要包括CAN總線(xiàn)和同步母線(xiàn)兩部分：

1）并機通信線(xiàn)

在本系統中，每個(gè)模塊采集各自逆變橋輸出端的電壓和電流，經(jīng)過(guò)一定的計算后，通過(guò)CAN總線(xiàn)主動(dòng)向其他的模塊傳送自己的電壓，電流和功率，由于CAN總線(xiàn)的傳輸速度高達1Mbps，幾乎是在每個(gè)模塊在其他模塊信息的同時(shí)，也獲取了其他模塊的信息。

假設逆變器并聯(lián)系統共16個(gè)模塊并聯(lián)，CAN總線(xiàn)的通信波特率為1Mbps，采用廣播的通信方式。由于CAN總線(xiàn)傳送一個(gè)數據幀共有10個(gè)字節，因此單個(gè)逆變器模塊將本模塊的數據傳送到其它逆變器模塊的時(shí)間為：信方式。由于CAN總線(xiàn)傳送一個(gè)數據幀共有10個(gè)字節，因此單個(gè)逆變器模塊將本模塊的數據傳送到其它逆變器模塊的時(shí)間為：t1＝10*8b／1Mbps＝80us。

在系統8個(gè)逆變器模塊并聯(lián)的情況下，所有模塊相互之間數據傳送完成共需要時(shí)間為：t＝8*80us＝0.64ms。

逆變器輸出一個(gè)50HZ的正弦波周期為20ms，模塊之間相互傳送信息一次需要的時(shí)間僅為0.64ms。這使得各個(gè)逆變電源模塊根據可以達到實(shí)時(shí)調節。根據無(wú)功電流（無(wú)功功率）的差異調整輸出電壓、電流的給定值和改變SPWM的調制波，調節模塊間因輸出電壓差異造成的無(wú)功電流差異，從而解決了無(wú)功功率的均衡問(wèn)題。

2）同步母線(xiàn)

本系統中運用少許模擬器件設計了一種高效的同步母線(xiàn)，下圖是兩臺逆變器為例說(shuō)明同步母線(xiàn)的連接圖。

圖4 同步母線(xiàn)連接圖

兩個(gè)逆變模塊間只需一根模擬線(xiàn)相接，圖中每個(gè)模塊中的DSP控制器都有兩個(gè)通用I/O、分別用于對同步母線(xiàn)進(jìn)行檢測和控制。每個(gè)模塊在對同步的電平信號進(jìn)行檢測，與此同時(shí)通過(guò)端口OUT詳同步母線(xiàn)上發(fā)送本模塊的同步脈沖，實(shí)質(zhì)上是，通過(guò)同步母線(xiàn)，各模塊之間的同步信號相互影響、相互跟蹤，從而達到同步。

3 結 論

本文設計了一套基于DSP控制的逆變電源并聯(lián)控制系統，并進(jìn)行了各種性能實(shí)驗研究，實(shí)驗表明了本設計的可行性和有效性，可以實(shí)現多臺逆變模塊非聯(lián)電源系統可靠的運行以及功率均分。

文章的創(chuàng )新之處是實(shí)現多個(gè)逆變器模塊的并聯(lián)供電電源系統，以滿(mǎn)足不同的負載功率及供電可靠性要求。