一、硬件结构
串并联补偿式UPS电路(也称Delta变换器UPS).是一种新型在线式UPS。与传统双换型UPs中AC-DC-AC的双变换工作模式不同,它采用了串并联有源调节技术。在该型Ups中,具有一个与负载并联的主变换器和一个通过耦合变压器串联在交流输入和负载之间的Delta变换器。基于DSP的串并联补偿式UPS硬件系统结构如下图所示。
图l中,DSP采用美国TEXASINSTRUMENTS公司生产的F2407A.双事件管理器EVA和EVB分别作为全比较单元,为Delta逆变器和主逆变器提供脉宽调制PWM输出以及软件定时时基。
捕获单位TMS320LF2407A的CAP1,CAP2脚,分别用作捕获供电电压和逆变器输出的频率和相位信息.进行软件锁相环的控制,该单元的时基由通用定时器2提供.-=作模式为连续增计数模式。
A/D转换模块中,采用四路模拟信号输入.即逆变嚣输出电压v。、主逆变频器负载电流Io、供电电压sv和电池电压BV。这些信号的数字最一方面用于逆变器的输出波形控制,另一方面进行了UPS故障保护。串行通信接口(SCI).用于与上他机之问的通信,实现故障自诊断和网管功能。串行外设接口(SPI),用于实现监控面板的显示和串行D/A的数据输出。在采用DSP控制的串并联补偿碰UPS中,用DSP代替了原来的单片机和几乎所有的运算放大电路,结构上精简了很多。
二、控制模型
对于主逆变器的数字控制,有很多控制方法,如数字PID控制、无差拍控制、智能控制、滑横控制和重复控制等。其中,重复控制是一种十分有效的波形校正技术,特别适合整流型负载引起的周期性校正畸变,从而得到稳态精度高的正弦电压。
当电网供电断开或电网供电波动太大时.UPS只能通过主逆变器逆交给负载供电.下图所示为UPS蓄电池逆变给负载供电原理图。其中.S1~S4为开关管,每只开关管都有一只二极管与其并联。
如果忽略开关管的影响和电压传输中的高频脉冲,可认为逆变器是一个理想的功率放大器,其动态性能主要由输出LC滤波器决定,所’以用二阶横型来近似描述它的特性。空载时,传递函数P(s)为:P(8)=RCCS+I/LCS*LCS+SRC)CS+1,其中,RJ.、Rc表示滤波电感L和滤波电容C的寄生电阻。
当开关频率为lOkHz时,主逆变器中的重复控制器设计用下式表示:C(K)=1.11 C(K)Z-l_0.3079 C(K)Z-2+0,0295 E(K)2-191+0.02 E(K)2-192+0.0592 E fK)Z-196+0.04 E(K)Z-197,其中,E(K)为误差信号,C(K)为校正值。