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基于DPS的UPS逆变器原理和电路图

 共同成长888 2016-09-14

基于DPS的UPS逆变器原理和电路图

作者:微叶科技 时间:2015-05-19 17:17

      本文给出的是基于DSP TMS320LF2407的在线式UPS。两种型号的DSP 均为Tl 公司的产品,除了在指令执行速度上,TMS320LF2407A要快于TMS320LF2407以外,其他性能基本相同。而TMS320LF2407A和TMS320LF2407的结构和性能特点已在前面有关章节做过介绍。本节仅对逆变主电路和控制方法加以介绍。基于DSP的UPS逆变器系统硬件结构图如图1所示。由图中可见,UPS逆变器系统硬件主要由逆变主电路、DSP TMS320LF2407、驱动电路、电压/电流检测电路、参考电路和保护电路等组成。
1.逆变器主电路
逆变器主电路为单相逆变器,如图2所示。该逆变器主电路的参数如下:
直流侧输入电压Udc为400V;
交流输出Uo为220V/50Hz;
输出滤波电感I为1. 2mH;
输出滤波电容C为l0uF;
逆变器开关频率fs为20kHz;
容量为1. 5kW。

图1UPS逆变器系统硬件结构图 
图1UPS逆变器系统硬件结构图
图2  单相逆变器主电路 
图2  单相逆变器主电路
     逆变器主电路中的功率开关管Vl ~V4选用SENSITRON公司生产的四单元 IGBT模块MOD1009,IGBT的吸收电路可采用RCD 吸收电路(图中未画出)。逆变器的输出端采用LC滤波电路,以获得50Hz的正弦波输出。功率开关管Vl ~V4的驱动电路可以采用直接驱动IGBT的集成驱动器 EXB840/EXB841。

2.数字控制系统
   数字控制系统方框图3所示。从图中可见,该数字控制系统为电压双闭环控制。外环为电压有效值控制环,内环为电压瞬时值控制环。输出电压经采样电路K1和数字滤波器后,得到输出电压的有效值UAV,再与给定的参考电压有效值Uref.AV进行比较,其误差信号△UAV,通过PI调节器得到标准正弦波指令电压U*~。为了补偿电网电压的瞬时突变、上升和跌落,将电网电压U~与U*~比较,其误差电压△u~反映了电网电压的变化瞬态值。输出电压经瞬态电压检测电路K2获取了因负载等变化引起的输出电压瞬态变化值△u。,△u*~反映了电网电压瞬态变化和输出电压瞬态变化的综合效果。△u*~通过PID调节器得到交流输入电压的指令值U*~,U*~与调制波Uc比较得到 SPWM波,触发逆变器主电路的功率开关管Vl~ V4。
   数字控制系统的运行由DSP 来完成。DSP完成A/D 转换、双电压闭环控制算法以及SPWM波的生成。DSP控制系统的主程序流程图如图4所示。中断程序流程图如图5所示。
图3 数字控制系统方框图
图3 数字控制系统方框图
图4  主程序流程图
  
图4  主程序流程图
图5  中断程序流程图
 
图5  中断程序流程图
 
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UPS变频器IGBT模块选型、资料



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