PDF《周星亮 1袁梁 量 1袁何国辉 2袁和军平 1》

50 Hz袁 正常运行条件下偏差限 值为依0.2 Hz 的公用电网频率袁 以防旁路/逆变切换 时出现过大环流袁也要在市电掉电或频率波动过大 时袁依然能够稳定工作袁故对 UPS 输出频率和相位 准确控制很重要[14,15] 遥 同时袁系统要保证并机时的均 流效果袁UPS 相位控制精度要求小于 0.15毅遥为此袁本 设计选用时钟周期

33 ns 的TMS320F2806A 定点型 DSP 为控制核心袁并利用两级锁相尧再调制技术来 实现对频率尧相位的精确控制遥 图5显示了 DSP 的 具体硬件框架袁其主要工作过程介绍如下遥 图5DSP 控制结构框图 UPS 启动之后袁在未实现系统内频率尧相位的 同步之前袁 其对负载的输出是关闭的遥 其先利用 DSP 的CAP1 口检测同步信号线上是否有同步信 周星亮袁等院基于环流功率理论的单相 UPS 并联均流控制设计 第2期3电源学报总第

34 期 号遥 如没有袁则说明暂时无其他 UPS 并入遥 此时袁市 电电压经硬件整形成为同频方波袁 经CAP2 口捕获 方波的上升沿袁定时器 T3 即根据计数状态得出市电 的频率遥 定时器 T2 为UPS 输出电压的频率提供参 考信号袁 即当 T2 读数为

0 时袁UPS 输出刚好是正弦 波的负向过零点遥 在市电正常情况下渊频率波动在依

3 Hz 的范围内冤袁定时器 T3 在市电输出的正向过零 点读取 T2 的值袁DSP 即可计算出 UPS 输出电压与 市电的相位差 驻渍袁DSP 以此为依据减小或增加 T2 的周期来逐步地调节 UPS 输出电压的频率袁 同时 DSP 也向同步信号线发送与 T2 同频同相的方波信 号袁上述调节过程原理可参考图 6遥 经过若干周期的 调节后袁UPS 输出电压与市电的相位差已经较小袁 此时即可利用再调制的方法进行相位的微调遥 当市 电掉电或异常渊频率波动大于依3 Hz冤时袁由 T2 自振 产生

50 Hz 标准信号袁同时向同步信号线上发送与 T2 同步的信号袁 由此实现 UPS 与标准信号的同步遥 以上 UPS 输出与市电或标准信号同步的过程为一 级锁相遥 图6UPS 相位差检测及调整示意图 为实现 UPS 可靠并联和切换袁各 UPS 还需调整 输出电压的频率尧相位袁使之与公共同步信号同步袁 即第二级锁相遥 各UPS 在每个工频周期都产生一个 同步信号袁经过同步母线上的野或冶功能而形成公共 同步信号袁各 UPS 在公共同步信号的上升沿产生中 断袁检测其输出电压与公共同步信号的相位差 驻渍袁 随后进行调频袁达到两者的同步遥 图7具体显示了 公共同步信号的形成原理遥 可以看出袁当 UPS1 退出 并机系统时袁最早出现上升沿的则为 UPS2曰当 UPS2 退出并机系统时袁对同步信号没有影响遥 因此当每 台UPS 退出或加入系统时袁都不会影响系统同步运 行袁提高了系统的可靠性遥 锁相精度也是相位控制中的一个关键遥 UPS 输 出电压的锁相精度袁除受相位误差检测环节精度影 响外袁 还与逆变输出电压周期的控制精度密切相 关袁原因是 DSP 计数器有时间步长固定尧输出电压 PWM 波周期也有最小步长遥 如本设计中 DSP 最小 计数时钟为

33 ns袁 输出电压波形为载波比是

360 的同步 PWM 调制袁 故可知对正弦周期的最小相位 控制精度为 1伊2伊360伊33=24 滋s袁实际所能达到的锁 相误差可能会比最小控制精度大 2~4 倍袁即可能出 图7并机系统同步信号形成示意图 (A)原PWM 脉冲 (B)顺序插补 (C)对称插补 (D)随机插补 图8三种常见的再调制控制方式示意图