如何提高逆變電源供電質(zhì)量的硬件控制？

　　本文介紹了逆變電源供電質(zhì)量與可靠性提升設計的硬件部分內容。逆變電源的控制方法并不唯一，每一種控制方法都有其優(yōu)缺點(diǎn)，如何巧妙地將不同的控制方法進(jìn)行整合從而得到最佳的供電質(zhì)量才是設計者們不斷追求的。

　　隨著(zhù)電廠(chǎng)、變電站等機構中逆變電源的普及，逆變電源在處理UPS電源交流負荷的情況越來(lái)越多，人們對處理的效率要求也越來(lái)越高。因此增加逆變電源的供電質(zhì)量與供電可靠性就成為了設計者們的研發(fā)重點(diǎn)。在本文中，小編將為大家介紹逆變電源供電質(zhì)量與可靠性提升設計的硬件部分內容。

　　逆變電源的并聯(lián)策略有很多，有主從結構，用電壓型逆變器作為主模塊控制系統電壓，電流型逆變器提供負載電流。有對等式，并聯(lián)的各個(gè)逆變器結構功能相同，相互間有信號的傳遞，但不存在隸屬關(guān)系。還有基于有功無(wú)功調節的無(wú)連線(xiàn)并聯(lián)方式。

　　隨著(zhù)控制技術(shù)的發(fā)展，高速數字處理芯片DSP的出現，實(shí)現高質(zhì)量的交流輸出已經(jīng)不成問(wèn)題。但是如何實(shí)現逆變器的冗余設計依然是困擾開(kāi)發(fā)者的主要問(wèn)題，目前市場(chǎng)上流行的逆變器的并聯(lián)技術(shù)是采用系統監控器統一產(chǎn)生SPWM信號進(jìn)行同步和負載均分的，這種逆變器的技術(shù)缺點(diǎn)是：?jiǎn)文孀兤鞑荒芄ぷ?，必須配和系統的監控器才能工作，因此小系統的性能價(jià)格比不高。系統的可靠性取決于系統監控器的可靠性，監控器一旦損壞，整個(gè)系統將癱瘓;交流輸出不能短路，短路將會(huì )造成逆變器燒毀的危險。

　　無(wú)主可并聯(lián)逆變控制方式

　　本方案采用各種控制方法相結合的復合控制，自同步和外同步結合的全新原理設計，其優(yōu)點(diǎn)是可靠性高?？蓡螜C使用也可組屏，配置方便。采用電子開(kāi)關(guān)外掛方式，方便組成UPS、EPS等其它形式的逆變電源。系統監控有三個(gè)可以錯相120度的同步信號，方便組合成三相逆變電源系統;并且三相單獨調節，每相可帶100%不平衡負載。

　　圖1系統原理框

　　硬件設計部分

　　可并聯(lián)逆變模塊硬件電路由功率處理主電路、控制驅動(dòng)電路、保護電路組成，系統原理框圖如圖1，DC/DC變換電路為BOOST電路，采用高頻環(huán)進(jìn)行逆變，因而無(wú)須采用工頻變壓器，使體積減小，其作用是利用DC-DC全橋高頻隔離升壓將直流220V電壓變換成PWM整流逆變電路所需要的電壓，供后級的全橋逆變使用，其控制系統結果如圖2所示。輸出給定電流Ug與實(shí)際的輸出電壓Uk相比較后，其誤差信號經(jīng)PI調節器后與鋸齒波比較形成PWM信號，該信號再經(jīng)驅動(dòng)電路去控制BOOST電路中的開(kāi)關(guān)器件IGBT，便可使實(shí)際的輸出電壓跟蹤給定電壓。本系統采用PWM控制器SG3525獲得PWM控制信號。

　　圖2 DC/DC變換電路控制結構

　　逆變器的功率處理采用全橋電路，經(jīng)過(guò)SPWM調制以后，輸出經(jīng)過(guò)濾波電感和電容濾波以后，直接和其它逆變器的輸出進(jìn)行并聯(lián)，當要求和電網(wǎng)進(jìn)行快速切換的時(shí)候，系統主監控指揮電子切換箱的開(kāi)關(guān)動(dòng)作，實(shí)現與電網(wǎng)的旁路切換。

　　控制電路DSP TMS320F2407A完成SPWM波形的產(chǎn)生、鎖相、控制、均流以及同步信號捕捉、數據采樣等功能。使用DSP內部的模/數轉換模塊對輸出電壓反饋信號進(jìn)行采樣，通過(guò)數字PI控制器完成電壓有效值外環(huán)控制，保證輸出電壓有效值穩態(tài)無(wú)差。PI控制器的輸出乘以標準給定信號，經(jīng)數/模轉換后作為控制電路模擬部分的參考輸入信號。

　　主從設置法和平均電流法都無(wú)法實(shí)現冗余技術(shù)，使并聯(lián)電源模塊系統的可靠性得不到很好的保證。而采用自主均流芯片UC3902依據特有的性能，如：“均流精度高，動(dòng)態(tài)響應好，可以實(shí)現冗余技術(shù)等”， 自主均流法實(shí)質(zhì)上是在N個(gè)并聯(lián)的模塊中，輸出電流最大的模塊將自動(dòng)成為主模塊，其余的模塊則成為從模塊，各個(gè)從模塊的電壓誤差依次被整定，以調節負載電流分配的不均衡。由于N個(gè)并聯(lián)的模塊中，事先沒(méi)有人為設定哪個(gè)模塊為主模塊，而是按輸出電流的大小隨機排序，輸出電流大的模塊自動(dòng)成為主模塊。本控制系統采用此芯片可以直接得到均流誤差信號，簡(jiǎn)化了控制系統復雜的電流計算，提高了系統可靠性。

　　UC3902集成芯片通過(guò)精確地調整變換器的輸出電壓以匹配所有的輸出電流。另外，此芯片有一個(gè)獨特的有利條件是使用了差模均載母線(xiàn)，這種結構大大增強了系統對噪音的抑制能力。UC3902均流芯片應用在電力電源中具有如下的特點(diǎn)：（1）均流精度高。（2）外圍電路設計簡(jiǎn)單，不像UC3907那樣過(guò)于復雜。（3）易于做熱插拔操作。