大功率ups逆变系统的研究

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1、摘要信息技术的发展推动着CVCF-PWM逆变电源向数字化方向发展，而在众多的UPS不间断电源中，在线式UPS的性能最好，应用最为广泛。本文致力于三相大功率在线式UPS逆变系统的研究，这种UPS将被广泛应用于工业、民用和军用等。该逆变系统不仅能为用电设备提供失真度小、稳定、纯正的正弦交流电，而且其控制灵活、稳压精度高，更重要的是它很好的解决了带三相不平衡负载的问题。本文主要介绍逆变电源的分析和该UPS逆变系统的硬件设计和软件设计，主控制芯片采用TMS320F240。首先，本文介绍了UPS电源的分类、发展现状和未来发展趋势，DSP技术应用于UPS控制的

2、优越性和现代正弦波逆变电源的控制策略；然后针对本逆变电源采用的三相桥式逆变器的电路结构，重点分析了它的工作模式、输出SPWM控制和死区效应及补偿、数学模型及坐标变换。其次，对于逆变输出SPWM波形的控制，本文在阐述了PID控制的优缺点，明确PID控制难以满足UPS的要求后，文中详细的讨论了各种重复控制的优缺点，并在此基础上确定了将嵌入式重复控制和比例控制复合控制的控制方案应用于该逆变系统的闭环控制中。接着，本文介绍了在线式UPS的工作原理，然后给出了本逆变系统的硬件实现方框图，在此基础上介绍了功率电路的设计，并结合主控制芯片TMS320F240的结

3、构特点和SPWM产生芯片SA4828的结构特点及工作原理，详细分析了该系统的控制电路，及重要的锁相电路、电压检测电路及相关的保护电路。本文还介绍了系统的软件实现方法。在讨论了软件控制方案和控制时序后，文中详细介绍了中断结构和各主要功能模块，尤其是对锁相模块的分析，并且给出了程序流程图，然后给出了软件主程序流程图。文章最后给出了系统实验波形，包括空载时实验波形、带不平衡负载时实验波形、带平衡负载时实验波形及带感性负载（电机）时的实验波形。实验结果表明：在三相I大功率在线式UPS的逆变系统中，采用嵌入式重复控制和比例控制相复合的控制方案是有效的，较好的

4、满足了大功率UPS的要求。关键词：UPS逆变电源锁相重复控制TMS320F240SA4828死区不平衡IIAbstractWiththefastdevelopmentofinformationtechnology,digitalCVCF-PWMinvertersbecomepossible.Theperformanceoftheon-lineUPSisthebestamongallkindsofUPS,anditiswidelyusedinmanyfields.Three-phaseinverteroflargepoweron-lineUPS,wh

5、ichiswidelyusedinindustry,civilandmilitaryandsoon,isover-allstudiedinthisdissertation.Thisinverternotonlycanprovidethesteadyandpuresinewavepowerwithlittledistortion,butalsocansolvetheunbalancedload.Thisdissertationchieflyintroducestheanalysisofthisinverterpowerandthedesignofha

6、rdwareandsoftwareofthisUPS,andthecorecontrolchipisTMS320F240whichisproducedbyTIcorp.Firstofall,thedevelopingstateofUPS,theadvantageoftheDSPtechnologyappliedintheUPS,thecharacteristicsofmoderninverttechnologySPWMwaveform’scontroltechnologyaresummarized.Basedonthecircuitstructur

7、eofthree-phasebridge-typeinverterappliedintheinverterpower,thestate-spacemodelofdifferentcoordinatesoftheinvertersystemareanalyzedandestablished.Andtheeffectofthedeadtimeonthefundamentalwaveisalsodiscussed,andthecorrespondingsoftwarecompensationmethodispresentedtosolvethisprob

8、lem.Secondly,tocontroltheinverterinUPS,severalkindsofrepetiti