数字化upseps系统控制关键技术及其的应用的研究

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1、摘要高频全控型电力半导件器件、高性能DSP微控制器和先进控制技术的发展，促进了逆变电源向数字化、模块化、网络化和智能化方向发展。逆变电源数字控制技术已成为电力电子领域的热门前沿研究课题。UPS是现代信息化系统市电断电保护的重要设备，EPS是智能楼宇、酒店宾馆等安防和消防系统的必备设施。为适应UPS／EPS技术的升级换代发展要求，项目开发数字化UPS／EPS系统控制关键技术，为数字化逆变电源的设计与开发提供理论依据和实现途径。(1)根据项目研究目的、内容及要求，给出了项目实施方案和技术路线。依据作者所承担的课题开发任务，深入研究了逆变电源技术的理

2、论基础和技术基础，指出了研究的重点和攻克的难点。从数字化UPS／EPS的逆变控制、波形控制与系统控制的角度，总结了国内外研究现状及发展趋势。(2)针对数字化UPS／EPS系统组成与结构，提出了一种将数字化UPS／EPS的系统分为逆变单元与滤波单元进行独立建模的方法。从而使得系统结构分明，有利于系统控制算法进行分类研究与设计。针对逆变单元采用逆变控制技术，针对滤波单元采用波形控制策略。对于三相滤波单元，给出了一种三相滤波单元通过由O坐标变换解耦为两个单相滤波器的方法。从而可将单相电源数学模型的研究方法与结果直接应用于三相，简化了系统分析与控制算法

3、设计。为便于对UPS／EPS控制算法进行仿真研究，建立了UPS／EPS电源的MATLAB仿真电路模型。(3)针对UPS／EPS逆变单元模型，对数字逆变控制技术进行了深入研究。针对数字载波PWM技术，提出了一种脉冲多重化数字SPWM技术。波形频谱分析表明该技术可在相同载波频率下获得较普通SPWM波形低两倍谐波。针对空间矢量PWM技术，系统研究了三相SVPWM技术的原理及算法的DSP实现方法。通过引入单相电源的电压状态矢量空间、平面坐标旋转变换以及单相逆变电源电压状态矢量分析，首次提出了一种单相SVPWM技术与实现方法。单相SVPWM技术的应用，不

4、仅便于算法的数字化实现，而且三相SVPWM技术研究所得的各类优化PWM技术亦可应用于单相逆变电源。通过对两类逆变控制技术进行比较，提出了一种通过推导SVPWM载波调制形式证明两类算法等价性的方法。证明了空间矢量调制技术本质上是一类特殊的载波PWM，零序信号是联系它们的桥梁。(4)针对UPS／EPS原始系统动静态性能不佳、负载适应性能不强的特点，深入研究了几种实用型逆变波形控制策略。通过算法理论推导及分析，给出了它们的实现方法；通过算法仿真研究，分析算法各自的特性。针对UPS／EPS正弦逆变输出与正弦指令输入信号相似的特点，提出了一种基于伺服控制

5、原理的数字逆变数字化UI，s厄Ps系统控制关键技术及其应用研究波形控制算法，有效提高了系统逆变波形质量与负载适应性。(5)针对UPS／EPS逆变电源系统控制与功能实现：其一，提出了一种异步可变频调制算法，解决了逆变控制算法正弦参考指令信号发生问题：其二，给出了一种DSP程序存储空间的C访问技术，解决了TIC2000系列DSP芯片RAM不足以及c语言操作DSP程序存储空间困难的问题；其三，提出了一种基于异步变频调制UPS／EPS逆变锁相算法，解决了UPS旁路／逆变输出切换时对系统和负载的冲击问题和EPS在用户系统断电情况下快速起动、快速切换的问题

6、。(6)数字化UPS／EPS系统设计创新：硬件系统模块化、首次采用嵌入式实时操作系统I_tC／OS-II、应用新的控制算法、远程网络监控、故障自诊断。项目关键技术己成功应用，研制出高性能环保节能型数字化逆变电源系列定型产品并产业化，实现了数字化升级换代。数字化UPS实现了升级换代，提高了产品性能；数字化EPS取代备用柴油发电机组，实现了应急供电模式的转变；数字化SPS取代变频发电机组，实现了岸电电源解决方案由传统“电能．机械能．电能”到“电能．电能”模式上的转变，提高了电能转换效率；数字化DPS解决了工业动力设备供电保护问题。数字化UPS／EP

7、S系统控制关键技术，完善和丰富了逆变电源系统控制的理论体系，有效解决了逆变电源开发、成果转化和产业化过程中的技术难题。逆变控制算法解决了逆变电源逆变控制问题，简化了逆变算法，提高了逆变效率。波形控制策略提高了系统动静态特性、逆变波形质量和负载适应性。系统控制算法解决了逆变电源系统控制与功能实现问题：异步可变频调制算法解决了逆变控制算法正弦参考指令信号发生问题；异步变频调制锁相算法解决了LIPS旁路／逆变输出切换冲击问题以及EPS快速起动／I切换的问题。关键词：UPS／EPS；逆变器；数字控制技术；逆变控制；波形控制；锁相控制IIAbstract

8、Thedevelopmentofpowertransistor,DSPmicrocontrollerandcyberneticspromotcdinv