基于dsp的高频全数字ups逆变模块设计

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1、项目编号：福州大学本科生科研训练计划（SRTP）申请表项目名称：基于DSP的全数字高频UPS逆变模块设计申请者：胡锦洪所在院系：电气工程与自动化学院指导教师：蔡逢煌联系电话：15980279139电子信箱：jjyaaaaaa@yahoo.com.cn申请日期：2006.12.1福州大学教务处制简况项目名称基于DSP的全数字高频UPS逆变模块设计来源√A自选B导师类型A理科√B工科C管理D人文E法学F管理G其他起止年限2006年12月—2007年12月申请金额0.15万元项目负责人姓名胡锦洪性别√A.男B.女出生年月1986.4所在院系电气学院专业电气工程与自动化

2、年级2004指导教师姓名蔡逢煌性别√A.男B.女出生年月1976.2所在院系电气学院职称讲师学位硕士项目组主要成员姓名性别出生年月所在学院专业项目中的分工签字胡锦洪男1986.4电气工程与自动化学院电气工程与自动化总体方案设计林正盛男1986.7电气工程与自动化学院电气工程与自动化算法设计王列虎男1984.10电气工程与自动化学院电气工程与自动化软件设计江俊毅男1985.7电气工程与自动化学院电气工程与自动化硬件设计周岚男1984.10电气工程与自动化学院电气工程与自动化软件设计摘要（一七0字）研究主要内容及意义不间断电源是能提供一个安全、无中断的电力能源。它的

3、发展趋势是绿色化、模块化、智能化和高频化。逆变模块是UPS的一个重要组成部分。本项目以DSP为控制核心，设计全数字高频UPS的逆变模块。研究逆变模块高频控制的硬件电路，并利用Protus软件进行仿真；逆变的控制算法采用重复型PID控制，并利用Matlab软件进行仿真。把以上研究成果在UPS实验平台上进行验证。由于我国自主研制的UPS的性能相对落后，特别是在高端产品上，所以实现技术自主的UPS的DSP化，具有重要的意义。一、立项的依据和意义（包括项目的研究意义、国内外研究现状分析，特色与创新之处并附主要参考文献及出处）随着计算机应用的普及和信息处理技术的不断发展，

4、实时控制系统、数据通信处理系统、精密测量系统等对供电提出了越来越严格的要求，为此孕育产生了不间断电源系统(UninterruptiblePowerSystem，UPS)。所谓不间断电源就是能提供一个安全、无中断的电力能源。当电网出现干扰、中断时，它仍能保证输出一个连续性的交流电源，从而保障了设备的安全，使其在电网出现故障时能够继续工作。UPS技术发展到今天,其应用领域已经非常广泛,用户对其要求也越来越高.UPS产品的高性能、高效率、小型轻量化和智能监控自我管理也越来越成为各类不停电电源追求的目标。传统的工频UPS,其结构存在诸多的缺点:AC/DC变换以不控整流或

5、者晶闸管相控整流为主，输入功率因数较低，不满足大功率电源绿色化的要求。必须配备输出工频变压器，体积重量大，较为笨重；电池直接挂接在直流母线上，母线的稳压和电池充电只能兼顾其一，限制了电池的配备，也不能对电池进行精确的充电控制。随着高频技术和器件的发展，UPS中直流部分引入高频技术，去掉了笨重的输出变压器，使得整个装置变得轻巧。同时，采用高档微处理器和数字信号处理器的数字化控制，系统集成度高，且具有很强的数据、逻辑运算能力，可以实现一些复杂的先进算法和智能算法，能解决模拟控制电路中因大量的分立元件和电路板使得制造成本高、电路复杂、参数易漂移、元件老化、系统的调试、

6、故障检测困难等不足。数字技术的优势还在于具有良好的自我诊断功能，能迅速地排除故障，大幅度地减少零件的数量而提高其可靠性。当前，微处理器已经普遍应用于UPS的控制，但主要是在一些局部功能上使用微处理器。并不能说是真正意义上的数字化。另外一些处理器受数据处理速度的限制，使得UPS的全数字化和一些先进的控制策略不能实现。随着高性能DSP的出现，处理器的数据处理能力大大提高，这些都可以逐步实现了。传统的DC/AC控制不是真正意义上的数字控制，而是数字控制与模拟控制的混合。也既微处理器输出PWM，该PWM经过滤波后形成基准正弦波，该正弦波与硬件产生的固定频率的三角载波进行

7、调制形成驱动IGBT的PWM脉冲信号。通过改变微控制器PWM的输出周期改变基准正弦波频率，则可改变逆变输出交流电压基波的频率；通过改变微控制器PWM的占空比改变基准正弦波的幅值，则可改变逆变输出交流电压的大小。本项目所研究的DC/AC控制是真正意义上的数字控制。逆变器的驱动信号由DSP直接进行控制，而没有经过二次调制。波形控制全部由软件实现，也既通过改变PWM的周期和占空比改变逆变输出的频率和幅值大小。由于逆变输出波形的重复性质，所有采样重复PID控制算法。将DSP应用于UPS，已经有UPS厂家开始研究了，但所采用的逆变控制策略是比较简单的。随着DSP性能的不断

8、提高，市场对UPS性能、