基于DSP在線式UPS不間斷電源控制系統(tǒng)的研究

　引言

　　隨著計算機(jī)的普及和信息處理技術(shù)的廣泛應(yīng)用，不間斷電源UPS在關(guān)鍵負(fù)載連接至公共電網(wǎng)方面扮演著重要角色。它們旨在為處于任何正?；虍惓嵱?a class="contentlabel" href="http://m.butianyuan.cn/news/listbylabel/label/電源">電源條件下的負(fù)載提供清潔、持續(xù)的電源。德州儀器(TI)TMS320F28335 DSP為在線UPS設(shè)計提供增強(qiáng)的、經(jīng)濟(jì)高效的解決方案，可以高速執(zhí)行多種控制算法，從而使實現(xiàn)高采樣速率成為可能。

　　本文實現(xiàn)了基于TMS320F28335的不間斷電源控制系統(tǒng)的設(shè)計，該系統(tǒng)能夠在單芯片中實現(xiàn)在線UPS的多控制環(huán)路，從而提高集成度并降低系統(tǒng)成本。數(shù)字控制還為每個控制器帶來可編程性、抗噪聲干擾和避免冗余電壓及電流傳感器的使用等優(yōu)點(diǎn)。DSP 可編程性意味著可以使用增強(qiáng)的算法更新系統(tǒng)以提高可靠性。

　　系統(tǒng)介紹

　　UPS主要按工作方式來分類，它分為后備式、在線互動式、在線式三大類。在線式UPS輸出多為正弦波，且電壓及頻率穩(wěn)定，所以它多被用在供電質(zhì)量要求很高的場所。本文所介紹的UPS供電系統(tǒng)是屬于在線式的，主要由輸入濾波器、充電器、DC/DC變換器、微控制器、逆變電路、輸入功率因素調(diào)節(jié)電路、RS232通訊接口、報警電路等部分組成。

　　UPS系統(tǒng)的控制器采用TI公司推出的業(yè)界首款浮點(diǎn)TMS320F28335 DSP，它具有150MHz高速處理能力，具備32位浮點(diǎn)處理單元，單指令周期32位累加運(yùn)算，可滿足應(yīng)用于更快代碼開發(fā)與集成高級控制器的浮點(diǎn)處理器性能的要求。與前代領(lǐng)先的DSP相比，最新的F2833x浮點(diǎn)控制器不僅可將性能平均提升50%，還具有精度更高、簡化軟件開發(fā)、兼容定點(diǎn)C28xTM控制器軟件的特點(diǎn)。該系統(tǒng)總體框圖如圖1所示。

　　圖１ 系統(tǒng)總體框圖

　　當(dāng)市電正常時，在線式UPS輸入220V交流電壓，經(jīng)過EMI/RFI濾波后，被送到繼電器RY2。當(dāng)市電電源的電壓正常時，RY1繼電器處于閉合狀態(tài)。在此條件下，市電電源將分以下幾路去控制后級電路的運(yùn)行：

　　(I)市電直接經(jīng)交流旁路被送到常閉觸點(diǎn)繼電器RY2，然后向負(fù)載供電。這種情況一直維持到UPS執(zhí)行開機(jī)“自診斷”檢測操作后，通過微處理器的調(diào)控將UPS從市電供電狀態(tài)切換到逆變器供電狀態(tài)為止。

　　(II)經(jīng)充電器對UPS的內(nèi)置蓄電池組進(jìn)行充電。

　　(III)市電電源經(jīng)由保險絲后，再經(jīng)帶輸入功率因數(shù)調(diào)節(jié)功能的整流濾波器，變成兩路直流電源。該直流高壓電源在逆變器內(nèi)經(jīng)正弦脈寬調(diào)制功率放大和高頻濾波后，變成一路幅值穩(wěn)定，頻率和相位同步跟蹤市電電網(wǎng)頻率和相位的高質(zhì)量的純正正弦電源，最后通過輸出濾波器送到負(fù)載。