DSP控制的全数字UPS逆变器设计与实现

"基于DSP控制的全数字UPS逆变器设计" 在电力电子技术领域，全数字控制的UPS逆变器是提升供电系统可靠性的关键。本文由言超和吴燮华探讨了一种新型的基于电感电流模式的双环数字控制器设计，该设计应用于全数字UPS逆变器中，显著提升了系统的稳定性和一致性。 1. UPS逆变器的重要性 随着信息技术的快速发展，特别是计算机和互联网的广泛使用，对供电系统不间断、高稳定性的需求日益增强。UPS（不间断电源）作为保障电力供应的关键设备，其恒频恒压逆变器的性能直接影响着整体系统的可靠性。传统的模拟控制方法由于元器件的老化和温度漂移，可能导致系统性能下降。而基于DSP（数字信号处理器）的数字控制技术可以解决这些问题，提高产品的质量和控制灵活性。 2. 系统架构 本文提出的UPS逆变器采用全桥结构，控制电路核心是TI公司的TMS320F240 DSP芯片，专门用于电机控制。输出滤波由电感Lf和电容Cf组成，同时考虑到实际应用，设计中选择了电阻取样方式，并将主功率电路和控制电路共地，以简化系统并降低成本。电压和电流采样信号通过A/D转换输入到DSP，然后由PWM模块生成驱动IGBT（绝缘栅双极型晶体管）的控制信号。 3. 控制系统设计 控制策略采用了电感电流模式的双环PI控制，包括一个电流内环和一个电压外环。电流内环通过比较电流指令与实际电流，调整逆变器的输出，以确保电流的精确跟踪。电压外环则负责调节输出电压，使其保持稳定并跟踪参考电压。为了提高采样精度，反馈信号通过低通滤波器处理，减少高频噪声的影响。 3.1 数字双环控制器细节 电流内环控制如图3所示，它确保电流误差迅速收敛并减小波动。电压外环如图4所示，它监测并校正输出电压，确保其稳定。两个环路通过数字PI调节器实现，提高了系统的响应速度和动态性能。 4. 结论 基于DSP的全数字控制技术在UPS逆变器中的应用，不仅提高了控制系统的实时性和准确性，还增强了逆变器的稳定性和可靠性。通过电感电流模式的双环控制，实现了对逆变器的精确管理，降低了由于元器件老化和温度变化带来的影响。这种设计方法对于优化UPS逆变器的性能具有重要的实践意义。 这篇论文详细阐述了如何利用DSP技术设计全数字控制的UPS逆变器，提供了从系统结构到控制策略的具体实现步骤，为电力电子领域的研究和实践提供了有价值的参考。