基于DSP的逆变电源控制系统研究

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                    　　摘要：文章设计了一种以高性能控制器DSP为核心构建的逆变电源并联控制系统。在本文的系统设计中，针对单个的逆变器模块以及并联系统的特点，采用新型的逆变电源控制技术，对逆变环节进行局部改良，进一步提高逆变器的动、静态特性和各项性能指标。文章的创新之处是实现多个逆变器模块的并联供电电源系统，以满足不同的负载功率及供电可靠性要求。
　　1 前 言
　　由于电力，通信、航空以及大型信息、数据中心等行业高端设备对供电电源系统容量和质量的要求越来越高，其中“大容量”、“高可靠性”和“不间断”供电的特征，集中体现了高端设备对其动力系统共同和基本要求。本文探讨了基于DSP的逆变电源并联控制系统。文章的创新之处是实现多个逆变器模块的并联供电电源系统，以满足不同的负载功率及供电可靠性要求。逆变电源并联控制技术的研究具有深远的社会影响和社会效益。
　　2 基于DSP 的逆变电源并联系统分析和设计
　　2.1 单逆变电源模块分析与硬件设计
　　在并联式分布电源系统中，首先必须尽量保证模块间的一致性：每个模块良好的负载特性和稳定；为了满足这样的要求，逆变器主电路的结构不断变化更新，高频软开关技术也广泛地应用到DC/AC逆变电源中。
　　高频脉冲直流环节逆变器是基于谐振直流环节逆变器的原理提出的一种新的结构。该逆变器既能够实现输入和输出之间的电气隔离，又能够实现逆变桥功率管的零电压开关。






　　图2 逆变模块控制原理图
　　由上图2可知：DSP通过高速D／A转换器向UC3524发送标准的半正弦调制波（参考信号），限流参考信号以及载波同步控制信号等控制量。以此来调节SPW调制波形；在图的左部分，直直变换电路和脉宽调制芯片UC3524通过电压、电流反馈构成了一个双闭环系统，这是单个逆变器SPWM生成和稳压控制策略的核心。这样能保证DSP还有大量的系统资源（系统时间）进行各种控制算法以及模块间数据传输，完成并机功能。
　　2.3 模块间并联控制部分的设计
　　分散逻辑并联控制方式可使各逆变电源模块不依赖于集中控制单元或某个主模块，能独立的检测和控制本模块在系统中的工作状态而实现模块间的输出功率合理分配，并能很好的抑制模块间的环流，从而实现模块化逆变电源在并联电源系统中的独立运行控制。
　　根据以上的分散逻辑控制理论分析，本设计中采用的分散控制的并联冗余逆变器控制系统。在该系统设计中，模块之间的CAN总线作为均流互联线，同时从工程实际应用的角度考虑，在系统的中有引入了一组同步母线，由于同步母线和相应的同步控制策略大幅简化了分散逻辑控制并联冗余控制方案的实现。
　　（1）并机部分硬件结构
　　单机控制部分由DSP控制UC3524输出产生PWM波形，从而控制单个逆变模块输出220Y，50HZ的交流电。检测部分由DSP和各检测电路组成，DSP实时检测逆变器的输出电压、输出电流、直流输入电压以及模块温度等各项参数，根据模块当前的工作状态控制模块功率输出。并机部分由DSP及并机接口电路组成，并机接口电路采用抗干扰能力强的CAN总线进行各逆变模块之间的数据通信，DSP通过CAN总线发送本模块的电压、电流和功率等信息给其他逆变器模块或者接收其它模块传送过来的电压、电流和功率等信息，并将这些信息按均流控制算法，使各逆变模块之间均衡负载。
　　（2）并机线的设计






　　图4 同步母线连接图
　　两个逆变模块间只需一根模拟线相接，图中每个模块中的DSP控制器都有两个通用I/O、分别用于对同步母线进行检测和控制。每个模块在对同步的电平信号进行检测，与此同时通过端口OUT详同步母线上发送本模块的同步脉冲，实质上是，通过同步母线，各模块之间的同步信号相互影响、相互跟踪，从而达到同步。
　　3 结 论
　　本文设计了一套基于DSP控制的逆变电源并联控制系统，并进行了各种性能实验研究，实验表明了本设计的可行性和有效性，可以实现多台逆变模块非联电源系统可靠的运行以及功率均分。