基于DSP控制的全数字UPS逆变器设计与分析

"基于DSP控制的全数字UPS逆变器设计，单片机与DSP技术的应用" 在当前信息化社会，供电系统的可靠性和效率至关重要，尤其是在计算机和互联网广泛应用的背景下，不间断电源（UPS）的需求日益增长。UPS的核心是恒频恒压逆变器，它确保电力供应的连续性。传统的模拟控制方式因其依赖大量分立元件，容易受到老化和温度漂移的影响，降低了系统长期稳定性的保障。而基于数字信号处理器（DSP）的控制技术则能够显著提升产品的一致性，并增强控制灵活性，从而提高整体系统的稳定性和可靠性。 该文提出了一种采用数字控制的UPS逆变器设计方案，详细探讨了控制系统参数的设定。系统结构包含一个全桥主电路，由DSP芯片TMS320F240，专用于电机控制，作为核心控制器。逆变器输出端的滤波电感Lf和电容Cf、以及滤波元件的串联寄生电阻rL和rC共同作用于滤波。为了实现精确控制和降低成本，控制系统采用了电阻取样，并且主功率电路与控制电路共地。输出电压通过Rs1和Rs2取样电阻，电流通过Rc取样电阻监测，采样信号再送入DSP进行A/D转换。DSP生成的4路PWM信号经过驱动电路驱动4个绝缘栅双极型晶体管（IGBT）。 控制系统的重点在于设计。文章采用了数字双环PI控制策略，即电感电流模式，以实现更高效的逆变器控制。逆变器的控制框图显示，虚拟框内的部分代表主电路，Vref为预存的正弦波数据，VAB为桥臂中点间的电压。反馈量的抑制是控制目标之一，通过电感电流模式的双环控制，可以有效地调整输出电压和电流，确保逆变器的稳定运行。 这种设计不仅简化了硬件结构，降低了维护成本，还提升了系统的动态响应和稳态性能。DSP的优势在于其高速处理能力和灵活的算法可编程性，使得实时控制变得更加精准，从而满足了现代UPS系统对于高效率、高可靠性和高性能的需求。通过这种方式，可以实现对逆变器输出的精确调节，保证电力质量，并在电网异常时提供不间断的电源保障。