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大功率UPS逆变系统的研究

张琦  
【摘要】:信息技术的发展推动着CVCF-PWM 逆变电源向数字化方向发展,而在众多的UPS 不间断电源中,在线式UPS 的性能最好,应用最为广泛。本文致力于三相大功率在线式UPS 逆变系统的研究,这种UPS 将被广泛应用于工业、民用和军用等。该逆变系统不仅能为用电设备提供失真度小、稳定、纯正的正弦交流电,而且其控制灵活、稳压精度高,更重要的是它很好的解决了带三相不平衡负载的问题。本文主要介绍逆变电源的分析和该UPS 逆变系统的硬件设计和软件设计,主控制芯片采用TMS320F240。 首先,本文介绍了UPS 电源的分类、发展现状和未来发展趋势,DSP 技术应用于UPS 控制的优越性和现代正弦波逆变电源的控制策略; 然后针对本逆变电源采用的三相桥式逆变器的电路结构,重点分析了它的工作模式、输出SPWM 控制和死区效应及补偿、数学模型及坐标变换。 其次,对于逆变输出SPWM 波形的控制,本文在阐述了PID 控制的优缺点,明确PID 控制难以满足UPS 的要求后,文中详细的讨论了各种重复控制的优缺点,并在此基础上确定了将嵌入式重复控制和比例控制复合控制的控制方案应用于该逆变系统的闭环控制中。 接着,本文介绍了在线式UPS 的工作原理,然后给出了本逆变系统的硬件实现方框图,在此基础上介绍了功率电路的设计,并结合主控制芯片TMS320F240 的结构特点和SPWM产生芯片SA4828的结构特点及工作原理,详细分析了该系统的控制电路,及重要的锁相电路、电压检测电路及相关的保护电路。 本文还介绍了系统的软件实现方法。在讨论了软件控制方案和控制时序后,文中详细介绍了中断结构和各主要功能模块,尤其是对锁相模块的分析,并且给出了程序流程图,然后给出了软件主程序流程图。 文章最后给出了系统实验波形,包括空载时实验波形、带不平衡负载时实验波形、带平衡负载时实验波形及带感性负载(电机)时的实验波形。实验结果表明:在三相


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