[实用新型]基于DSP的UPS控制系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及数字化UPS不间断电源，具体是基于数字信号处理器(DSP)的小功率数字化单相在线式UPS控制系统。

背景技术

随着计算机的普及和信息处理技术的广泛应用，社会的各行各业都对市电供电质量提出了更高的要求，实际的市电电网本身难以满足这些要求，这是因为电压波动，频率变化以及来自电网外部、内部的各种噪音和干扰都会造成电网污染，它们主要有：电压浪涌、电压尖峰、电压瞬变、噪声电压、电压跌落、持续低电压、电源中断等。另外电网的电压波形也不干净，存在着过压、欠压、尖峰、浪涌等干扰。UPS是一种恒频、稳压、纯净、不间断的高品质电源，随着现代科学技术的飞速发展，其重要性也变得不言而喻。

传统的UPS系列产品多采用传统模拟控制技术。而模拟控制就必然会采用大量的分立元件和电路板，而过多的分立元件则会导致硬件成本的增加；而且由于人工调试器件的存在，导致生产效率降低及控制系统一致性差；同时也存在器件老化及热漂移问题，这些问题必然会造成逆变电源输出性能下降的结果。

实用新型内容

针对现有技术存在的缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是，提出一种无论是在可靠性、稳定性，还是在智能化程度上都大大优于传统UPS的控制系统来保证对用户供电的不间断性，从而起到两个作用：一是应急使用，防止突然断电而影响正常工作，给计算机造成损害；二是消除市电上的过压、欠压、尖峰、浪涌等污染，改善电源质量，为各个行业的系统提供恒频、稳压、纯净的高品质电源。

为解决上述问题，本实用新型的技术方案是，UPS控制系统包括DSP主控子系统、人机交互子系统、通信子系统和故障保护系统，DSP主控子系统与人机交互子系统、通信子系统和故障保护系统双向连接，故障保护系统与UPS控制系统双向连接，DSP主控子系统接入UPS控制系统。

所述DSP主控子系统包括A/D转换电路、PWM信号发生电路、市电/逆变相位检测电路和保护控制信号接口，市电/逆变相位检测电路与PWM信号发生电路相连，PWM信号发生电路与A/D转换电路连接，A/D转换电路于保护控制信号接口连接。

所述人机交互子系统包括LCD显示模块以及键盘输入控制模块。

所述故障保护系统包括输入电压、电流检测模块，输出电压、电流检测模块，电池电压、电流检测模块，逆变器温度检测和逆变输出短路检测模块，各模块之间并联接入所述的DSP主控子系统。

所述DSP主控子系统采用TI(Texas Instruments)公司的TMS320LF2407A作为主控芯片。

所述人机交互子系统选择Altera公司的MAX3000A系列CPLD芯片EPM3032ALCC44-10来实现LCD和键盘的输入输出控制。

所述通信子系统采用RS-485通信接口，采用Modbus通信协议作为所述UPS控制系统的RS-485上层通信协议。

本实用新型的工作原理详述如下：

第一个部分是DSP主控子系统，它的核心任务是执行数字控制算法，分为包括了A/D转换电路、PWM信号发生电路、市电/逆变相位检测电路、保护控制信号接口。A/D转换电路完成交流电和直流电的转化，TMS320LF2407A具有一个A/D转换模块，它有多达16个模拟输入通道，能够满足高速采样及实时系统的需求。PWM信号发生电路利用TMS320LF2407A的一个事件管理模块来实现PWM输出。在本实用新型市电/逆变相位检测采用了一种过零检测电路，保证UPS逆变锁相控制中两个与市电/逆变同频同相的方波输出。保护控制信号接口能够保证系统的安全运行，实现硬件故障保护的作用；当过流、过压、过载等特殊情况时，TMS320LF2407的通用输入/输出引脚产生相应的保护控制信号来保护整个系统。

第二个部分是人机交互子系统，它是由可编程逻辑器件(CPLD)来实现的。该电路提供了LCD显示及键盘输入控制，并能产生保护控制信号。其中LCD显示模块能够显示UPS运行过程中的多个状态参量，输入的市电电压/频率、逆变输出电压/频率及电流、逆变器工作状态与故障状态、系统运行负载大小和UPS旁路/逆变运行状态等都能在LCD上显出出来；键盘可对系统的状态以及运行方式进行控制。