[发明专利]基于TMS320F2812的UPS数字化控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及数字化不间断电源 (UPS)技术领域，具体涉及基于32位DSP TMS320F2812的三相在线式大功率UPS控制系统。

背景技术

随着重要部门、大型用电设备对高品质电源需求的日益增多，同时为了减少由于电力电子设备大量使用所带来的谐波污染，UPS得到了日益广泛的应用。UPS综合了先进的功率变换、数字控制、PWM（脉宽调制）、EMC（电磁兼容）、冗余并机、电池智能管理和新工艺等技术，目前正在朝高频化、全数字化、智能化、网络化、绿色化、模块化等方向发展。在良好的市场前景条件下，随着电力电子技术的发展，UPS系统设计理念将不断深化和发展。UPS使用IGBT 或MOSFET功率器件，使其走向高频化、高效率；采用冗余技术，进一步增强了UPS的容量和可靠性，而智能化UPS技术不仅提供高可靠的电源网络化管理，也为电源节能提供了一种解决方案。

目前，在UPS电源方面，外资品牌和我国电源企业正在市场和技术上展开着激烈的竞争，如果产品功能强大但价格过高，没有好的性价比也很难立足市场。实现UPS的高频化、数字化、智能化和模块化核心就是控制技术的研究，研究UPS的控制技术，获得高质量的输出电压波形的质量是UPS电源技术的研究热点之一。

发明内容

本发明提出了一种基于TMS320F2812的高性价比的UPS数字化控制系统，实现了对10KVA~500KVA的UPS的控制，本发明通过如下技术方案实现： 

基于TMS320F2812的UPS数字化控制系统，其包括基于TMS320F2812主控模块、同步锁相控制模块、三相输出平衡调节模块、通信模块和故障保护模块，所述DSP主控模块与同步锁相控制模块、三相输出平衡调节模块、通信模块和故障保护模块双向连接。

进一步的，所述主控模块包括前置处理电路、AD采样电路、空间矢量脉宽调制（SVPWM）信号发生电路、整流控制电路和逆变控制电路；AD采样电路与前置处理电路相连，SVPWM信号发生电路分别与整流控制电路、逆变控制电路连接，整流控制电路与逆变控制电路相连接。同步锁相控制模块分别与整流控制电路、逆变控制电路连接。

进一步的，所述三相输出平衡调节模块包括AD采样电路、输出电压波形控制模块；输出电压波形控制模块采用基于旋转坐标变换的正序电压控制器、负序电压控制器。

进一步的，所述故障保护系统包括输入电压和电流检测电路、输出电压和电流检测电路、电池电压和电流检测电路以及旁路/逆变切换电路。

进一步的，所述同步锁相控制模块包括通用的AD采样电路、过零检测电路和频率捕捉单元。

进一步的，所述通信模块包括MCU（微控制器单元）显示控制板模块和并机通信接口电路。

进一步的，所述通信模块中的显示控制板模块采用Philips公司的P89LPC938芯片。

本发明的工作原理详述如下：

所述DSP主控模块，产生SVPWM波形驱动功率开关管IGBT。前置处理电路与AD采样电路连接，前置处理电路主要完成对输入输出的电压、电流的降压及偏置处理，使得电流信号能够转换成对应的电压信号，同时使进入DSP的电压信号幅值在AD模块输入的允许电压范围之内。TMS320F2812具有两个AD转换模块，有多达16个模拟输入通道，可配置同时或顺序采样模式，能够满足高速采样及实时系统的需求。SVPWM信号发生电路利用TMS320F2812的两个事件管理模块实现SVPWM波形输出。整流控制电路和逆变控制电路采用相同的、可互换的结构设计。TMS320F2812通过产生SVPWM波形驱动整流控制电路、逆变控制电路中的IGBT，实现对整流控制电路、逆变控制电路的调制。

所述同步锁相控制模块逆变控制电路连接，在逆变控制电路中实现了UPS输出电压实时跟踪市电，使UPS与市电同步运行，保证了旁路逆变切换的平稳连续。同步锁相控制模块中采用了一种通用的过零检测电路，将采样到的信号整形偏置，然后利用TMS320F2812事件管理器中的捕捉单元，通过PI（比例积分）调节算法，实现 UPS输出电压与市电的同步。