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在線式ups,摘要隨著電力電子技術(shù)、信息技術(shù)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，不間斷電源（ups）在我國國民經(jīng)濟的各行各業(yè)，尤其在計算機、銀行、通信、醫(yī)院等重要用電行業(yè)中起著決定性的作用。在眾多ups中，在線式ups的性能最好，它可以在市電正常及故障情況下都能夠為負載提供高質(zhì)量、無間斷的純凈正弦波交流電源。故本文主要研究在線式ups。本文研究了...
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摘 要
隨著電力電子技術(shù)、信息技術(shù)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，不間斷電源（UPS）在我國國民經(jīng)濟的各行各業(yè)，尤其在計算機、銀行、通信、醫(yī)院等重要用電行業(yè)中起著決定性的作用。在眾多UPS中，在線式UPS的性能最好，它可以在市電正常及故障情況下都能夠為負載提供高質(zhì)量、無間斷的純凈正弦波交流電源。故本文主要研究在線式UPS。
本文研究了一種基于DSP的在線式UPS，這是一種功能完備、性能優(yōu)異的新型UPS。采用DSP控制芯片可以將先進的控制算法引入到UPS的控制系統(tǒng)中來，實現(xiàn)了UPS的全數(shù)字控制，提高了UPS的性能和精度。本文采用DSP/TMS320F2812作為UPS的主控芯片，滿足了系統(tǒng)的高速、實時、高可靠性的要求。
本文首先詳細介紹了整個在線式UPS的結(jié)構(gòu)、工作原理，逆變系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)及DSP的結(jié)構(gòu)、控制的優(yōu)越性。其次對UPS逆變系統(tǒng)的控制策略進行了深入研究，針對目前國內(nèi)外幾種常用的UPS逆變系統(tǒng)的控制方法進行分析比較，最終確定了采用一種模糊自適應(yīng)PI雙閉環(huán)的控制策略，對在線式UPS進行數(shù)字化控制，通過仿真實驗驗證，表明該控制方法提高了逆變器的性能。
本文對在線式UPS的軟硬件設(shè)計進行了研究。根據(jù)在線式UPS的功能要求，設(shè)計了硬件電路，并給出了電路中參數(shù)的具體計算過程；根據(jù)功能要求設(shè)計了系統(tǒng)的各個功能模塊的軟件流程，給出了程序流程圖。最后搭建UPS的硬件實驗平臺，實驗結(jié)果表明系統(tǒng)的各項性能指標和功能均達到了預期的目標。
關(guān)鍵詞 在線式UPS；逆變器；模糊自適應(yīng)PI；DSP；雙閉環(huán)
Abstract
With the development of power electronic technology, information technology and the related industries, uninterrupted power supply (UPS) play a key role in our national economy industry, especially in computers, banking, communication systems and medical systems. The capability of the on-line UPS is the best among all kinds of UPS. It can provide reliable and uninterrupted pure sine wave power supply for loads either power good or not, so this paper studies on-line UPS.
In this paper, the study of the on-line UPS is based on DSP, it will be a new type UPS, which has full-feature and good performances. Using DSP chip in UPS can apply advanced control strategies to power system and achieve full digital control of UPS, improve the performance and accuracy of UPS. Therefore, this paper use the DSP/TMS320F2812 as the main controller chip, this chip can meet the high-speed, real-time, high reliability requirements of system operation.
First of all, this paper details the on-line UPS structure, working principle, inverter system topology and the superiority of the DSP control. Followed，research the UPS inverter system control strategy, analysis and comparison several commonly used digital-control programs of inverter power supply system at home and abroad, finalized using a fuzzy adaptive PI double-loop control strategy to control the UPS. Simulation results verify that the control method improve the performance of the inverter power supply system.
This article studies the hardware and software design of on-line UPS. According to functions of UPS, this article designs the hardware circuits of the system and calculates the circuit’s specific parameters; designing various functional modules of the software process and giving process flow diagram. Finally, a UPS hardware experiment platform has been built, the experimental results show that the performance indicators and functions of the system have achieved the desired goal.
Keywords on-line UPS; inverter; Fuzzy adaptive PI; DSP; double-loop
目 錄
摘要 I
Abstract III
第1章 緒論 1
1.1 UPS概述 1
1.2 UPS的發(fā)展 3
1.3 基于DSP控制的在線式UPS的優(yōu)越性 4
1.4 課題研究的內(nèi)容與方法 5
第2章 在線式UPS原理 6
2.1 在線式UPS結(jié)構(gòu) 6
2.2 在線式UPS工作原理 8
2.3 UPS逆變系統(tǒng)的拓撲結(jié)構(gòu) 8
2.4 控制芯片簡介 10
2.4.1 控制芯片的選擇 10
2.4.2 TMS320F2812簡介 11
2.5 SPWM控制技術(shù) 12
2.5.1 SPWM控制的基本原理 12
2.5.2 SPWM調(diào)制方式 13
2.6 UPS數(shù)字控制策略綜述 15
第3章 在線式UPS的控制算法及仿真 18
3.1 PID控制算法 18
3.2 模糊控制 20
3.3 模糊自適應(yīng)PI雙閉環(huán)控制器的設(shè)計 22
3.3.1 模糊自適應(yīng)PI控制器的設(shè)計 23
3.3.2 控制器的設(shè)計 25
3.4 UPS逆變器仿真 26
3.5 有源功率因數(shù)校正電路仿真 28
3.6 DC/DC變換器仿真 29
3.7本章小結(jié) 30
第4章 在線式UPS硬件設(shè)計 31
4.1 主電路 31
4.1.1 有源功率因數(shù)校正（APFC）電路 31
4.1.2 單相全橋逆變電路 33
4.1.3 DC/DC變換器 36
4.1.4 蓄電池組及其充電電路 39
4.1.5 靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān) 41
4.2 驅(qū)動電路 42
4.2.1 IGBT器件對驅(qū)動電路的要求 42
4.2.2 驅(qū)動電路的設(shè)計 42
4.3 采樣電路的設(shè)計 43
4.4 保護電路設(shè)計 44
4.5 本章小結(jié) 45
第5章 在線式UPS軟件設(shè)計 46
5.1 軟件開發(fā)環(huán)境介紹 46
5.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計 46
5.2.1 主程序設(shè)計 46
5.2.2 初始化程序設(shè)計 47
5.2.3 A/D采樣模塊設(shè)計 48
5.2.4 定時器T2中斷程序設(shè)計 48
5.2.5 PID控制器的設(shè)計 49
5.2.6 保護程序設(shè)計 50
5.3 本章小結(jié) 50
第6章 實驗結(jié)果 51
6.1 硬件平臺和實驗結(jié)果 51
6.1.1 硬件平臺 51
6.1.2 實驗結(jié)果 52
6.2 本章小結(jié) 54
總結(jié) 55
參考文獻 57
隨著電力電子技術(shù)、信息技術(shù)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，不間斷電源（UPS）在我國國民經(jīng)濟的各行各業(yè)，尤其在計算機、銀行、通信、醫(yī)院等重要用電行業(yè)中起著決定性的作用。在眾多UPS中，在線式UPS的性能最好，它可以在市電正常及故障情況下都能夠為負載提供高質(zhì)量、無間斷的純凈正弦波交流電源。故本文主要研究在線式UPS。
本文研究了一種基于DSP的在線式UPS，這是一種功能完備、性能優(yōu)異的新型UPS。采用DSP控制芯片可以將先進的控制算法引入到UPS的控制系統(tǒng)中來，實現(xiàn)了UPS的全數(shù)字控制，提高了UPS的性能和精度。本文采用DSP/TMS320F2812作為UPS的主控芯片，滿足了系統(tǒng)的高速、實時、高可靠性的要求。
本文首先詳細介紹了整個在線式UPS的結(jié)構(gòu)、工作原理，逆變系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)及DSP的結(jié)構(gòu)、控制的優(yōu)越性。其次對UPS逆變系統(tǒng)的控制策略進行了深入研究，針對目前國內(nèi)外幾種常用的UPS逆變系統(tǒng)的控制方法進行分析比較，最終確定了采用一種模糊自適應(yīng)PI雙閉環(huán)的控制策略，對在線式UPS進行數(shù)字化控制，通過仿真實驗驗證，表明該控制方法提高了逆變器的性能。
本文對在線式UPS的軟硬件設(shè)計進行了研究。根據(jù)在線式UPS的功能要求，設(shè)計了硬件電路，并給出了電路中參數(shù)的具體計算過程；根據(jù)功能要求設(shè)計了系統(tǒng)的各個功能模塊的軟件流程，給出了程序流程圖。最后搭建UPS的硬件實驗平臺，實驗結(jié)果表明系統(tǒng)的各項性能指標和功能均達到了預期的目標。
關(guān)鍵詞 在線式UPS；逆變器；模糊自適應(yīng)PI；DSP；雙閉環(huán)
Abstract
With the development of power electronic technology, information technology and the related industries, uninterrupted power supply (UPS) play a key role in our national economy industry, especially in computers, banking, communication systems and medical systems. The capability of the on-line UPS is the best among all kinds of UPS. It can provide reliable and uninterrupted pure sine wave power supply for loads either power good or not, so this paper studies on-line UPS.
In this paper, the study of the on-line UPS is based on DSP, it will be a new type UPS, which has full-feature and good performances. Using DSP chip in UPS can apply advanced control strategies to power system and achieve full digital control of UPS, improve the performance and accuracy of UPS. Therefore, this paper use the DSP/TMS320F2812 as the main controller chip, this chip can meet the high-speed, real-time, high reliability requirements of system operation.
First of all, this paper details the on-line UPS structure, working principle, inverter system topology and the superiority of the DSP control. Followed，research the UPS inverter system control strategy, analysis and comparison several commonly used digital-control programs of inverter power supply system at home and abroad, finalized using a fuzzy adaptive PI double-loop control strategy to control the UPS. Simulation results verify that the control method improve the performance of the inverter power supply system.
This article studies the hardware and software design of on-line UPS. According to functions of UPS, this article designs the hardware circuits of the system and calculates the circuit’s specific parameters; designing various functional modules of the software process and giving process flow diagram. Finally, a UPS hardware experiment platform has been built, the experimental results show that the performance indicators and functions of the system have achieved the desired goal.
Keywords on-line UPS; inverter; Fuzzy adaptive PI; DSP; double-loop
目 錄
摘要 I
Abstract III
第1章 緒論 1
1.1 UPS概述 1
1.2 UPS的發(fā)展 3
1.3 基于DSP控制的在線式UPS的優(yōu)越性 4
1.4 課題研究的內(nèi)容與方法 5
第2章 在線式UPS原理 6
2.1 在線式UPS結(jié)構(gòu) 6
2.2 在線式UPS工作原理 8
2.3 UPS逆變系統(tǒng)的拓撲結(jié)構(gòu) 8
2.4 控制芯片簡介 10
2.4.1 控制芯片的選擇 10
2.4.2 TMS320F2812簡介 11
2.5 SPWM控制技術(shù) 12
2.5.1 SPWM控制的基本原理 12
2.5.2 SPWM調(diào)制方式 13
2.6 UPS數(shù)字控制策略綜述 15
第3章 在線式UPS的控制算法及仿真 18
3.1 PID控制算法 18
3.2 模糊控制 20
3.3 模糊自適應(yīng)PI雙閉環(huán)控制器的設(shè)計 22
3.3.1 模糊自適應(yīng)PI控制器的設(shè)計 23
3.3.2 控制器的設(shè)計 25
3.4 UPS逆變器仿真 26
3.5 有源功率因數(shù)校正電路仿真 28
3.6 DC/DC變換器仿真 29
3.7本章小結(jié) 30
第4章 在線式UPS硬件設(shè)計 31
4.1 主電路 31
4.1.1 有源功率因數(shù)校正（APFC）電路 31
4.1.2 單相全橋逆變電路 33
4.1.3 DC/DC變換器 36
4.1.4 蓄電池組及其充電電路 39
4.1.5 靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān) 41
4.2 驅(qū)動電路 42
4.2.1 IGBT器件對驅(qū)動電路的要求 42
4.2.2 驅(qū)動電路的設(shè)計 42
4.3 采樣電路的設(shè)計 43
4.4 保護電路設(shè)計 44
4.5 本章小結(jié) 45
第5章 在線式UPS軟件設(shè)計 46
5.1 軟件開發(fā)環(huán)境介紹 46
5.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計 46
5.2.1 主程序設(shè)計 46
5.2.2 初始化程序設(shè)計 47
5.2.3 A/D采樣模塊設(shè)計 48
5.2.4 定時器T2中斷程序設(shè)計 48
5.2.5 PID控制器的設(shè)計 49
5.2.6 保護程序設(shè)計 50
5.3 本章小結(jié) 50
第6章 實驗結(jié)果 51
6.1 硬件平臺和實驗結(jié)果 51
6.1.1 硬件平臺 51
6.1.2 實驗結(jié)果 52
6.2 本章小結(jié) 54
總結(jié) 55
參考文獻 57
