基于dsp的高頻全數(shù)字ups逆變模塊設(shè)計(jì)

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1、項(xiàng)目編號(hào)：福州大學(xué)本科生科研訓(xùn)練計(jì)劃（SRTP）申請(qǐng)表項(xiàng)目名稱：基于DSP的全數(shù)字高頻UPS逆變模塊設(shè)計(jì)申請(qǐng)者：胡錦洪所在院系：電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院指導(dǎo)教師：蔡逢煌聯(lián)系電話：15980279139電子信箱：jjyaaaaaa@yahoo.com.cn申請(qǐng)日期：2006.12.1福州大學(xué)教務(wù)處制簡況項(xiàng)目名稱基于DSP的全數(shù)字高頻UPS逆變模塊設(shè)計(jì)來源√A自選B導(dǎo)師類型A理科√B工科C管理D人文E法學(xué)F管理G其他起止年限2006年12月—2007年12月申請(qǐng)金額0.15萬元項(xiàng)目負(fù)責(zé)人姓名胡錦洪性別√A.男B.女出生年月1986.4所在院系電氣學(xué)院專業(yè)電氣工程與自動(dòng)化

2、年級(jí)2004指導(dǎo)教師姓名蔡逢煌性別√A.男B.女出生年月1976.2所在院系電氣學(xué)院職稱講師學(xué)位碩士項(xiàng)目組主要成員姓名性別出生年月所在學(xué)院專業(yè)項(xiàng)目中的分工簽字胡錦洪男1986.4電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院電氣工程與自動(dòng)化總體方案設(shè)計(jì)林正盛男1986.7電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院電氣工程與自動(dòng)化算法設(shè)計(jì)王列虎男1984.10電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院電氣工程與自動(dòng)化軟件設(shè)計(jì)江俊毅男1985.7電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院電氣工程與自動(dòng)化硬件設(shè)計(jì)周嵐男1984.10電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院電氣工程與自動(dòng)化軟件設(shè)計(jì)摘要（一七0字）研究主要內(nèi)容及意義不間斷電源是能提供一個(gè)安全、無中斷的電力能源。它的

3、發(fā)展趨勢是綠色化、模塊化、智能化和高頻化。逆變模塊是UPS的一個(gè)重要組成部分。本項(xiàng)目以DSP為控制核心，設(shè)計(jì)全數(shù)字高頻UPS的逆變模塊。研究逆變模塊高頻控制的硬件電路，并利用Protus軟件進(jìn)行仿真；逆變的控制算法采用重復(fù)型PID控制，并利用Matlab軟件進(jìn)行仿真。把以上研究成果在UPS實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上進(jìn)行驗(yàn)證。由于我國自主研制的UPS的性能相對(duì)落后，特別是在高端產(chǎn)品上，所以實(shí)現(xiàn)技術(shù)自主的UPS的DSP化，具有重要的意義。一、立項(xiàng)的依據(jù)和意義（包括項(xiàng)目的研究意義、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析，特色與創(chuàng)新之處并附主要參考文獻(xiàn)及出處）隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用的普及和信息處理技術(shù)的不斷發(fā)展，

4、實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)通信處理系統(tǒng)、精密測量系統(tǒng)等對(duì)供電提出了越來越嚴(yán)格的要求，為此孕育產(chǎn)生了不間斷電源系統(tǒng)(UninterruptiblePowerSystem，UPS)。所謂不間斷電源就是能提供一個(gè)安全、無中斷的電力能源。當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)干擾、中斷時(shí)，它仍能保證輸出一個(gè)連續(xù)性的交流電源，從而保障了設(shè)備的安全，使其在電網(wǎng)出現(xiàn)故障時(shí)能夠繼續(xù)工作。UPS技術(shù)發(fā)展到今天,其應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)非常廣泛,用戶對(duì)其要求也越來越高.UPS產(chǎn)品的高性能、高效率、小型輕量化和智能監(jiān)控自我管理也越來越成為各類不停電電源追求的目標(biāo)。傳統(tǒng)的工頻UPS,其結(jié)構(gòu)存在諸多的缺點(diǎn):AC/DC變換以不控整流或

5、者晶閘管相控整流為主，輸入功率因數(shù)較低，不滿足大功率電源綠色化的要求。必須配備輸出工頻變壓器，體積重量大，較為笨重；電池直接掛接在直流母線上，母線的穩(wěn)壓和電池充電只能兼顧其一，限制了電池的配備，也不能對(duì)電池進(jìn)行精確的充電控制。隨著高頻技術(shù)和器件的發(fā)展，UPS中直流部分引入高頻技術(shù)，去掉了笨重的輸出變壓器，使得整個(gè)裝置變得輕巧。同時(shí)，采用高檔微處理器和數(shù)字信號(hào)處理器的數(shù)字化控制，系統(tǒng)集成度高，且具有很強(qiáng)的數(shù)據(jù)、邏輯運(yùn)算能力，可以實(shí)現(xiàn)一些復(fù)雜的先進(jìn)算法和智能算法，能解決模擬控制電路中因大量的分立元件和電路板使得制造成本高、電路復(fù)雜、參數(shù)易漂移、元件老化、系統(tǒng)的調(diào)試、

6、故障檢測困難等不足。數(shù)字技術(shù)的優(yōu)勢還在于具有良好的自我診斷功能，能迅速地排除故障，大幅度地減少零件的數(shù)量而提高其可靠性。當(dāng)前，微處理器已經(jīng)普遍應(yīng)用于UPS的控制，但主要是在一些局部功能上使用微處理器。并不能說是真正意義上的數(shù)字化。另外一些處理器受數(shù)據(jù)處理速度的限制，使得UPS的全數(shù)字化和一些先進(jìn)的控制策略不能實(shí)現(xiàn)。隨著高性能DSP的出現(xiàn)，處理器的數(shù)據(jù)處理能力大大提高，這些都可以逐步實(shí)現(xiàn)了。傳統(tǒng)的DC/AC控制不是真正意義上的數(shù)字控制，而是數(shù)字控制與模擬控制的混合。也既微處理器輸出PWM，該P(yáng)WM經(jīng)過濾波后形成基準(zhǔn)正弦波，該正弦波與硬件產(chǎn)生的固定頻率的三角載波進(jìn)行

7、調(diào)制形成驅(qū)動(dòng)IGBT的PWM脈沖信號(hào)。通過改變微控制器PWM的輸出周期改變基準(zhǔn)正弦波頻率，則可改變逆變輸出交流電壓基波的頻率；通過改變微控制器PWM的占空比改變基準(zhǔn)正弦波的幅值，則可改變逆變輸出交流電壓的大小。本項(xiàng)目所研究的DC/AC控制是真正意義上的數(shù)字控制。逆變器的驅(qū)動(dòng)信號(hào)由DSP直接進(jìn)行控制，而沒有經(jīng)過二次調(diào)制。波形控制全部由軟件實(shí)現(xiàn)，也既通過改變PWM的周期和占空比改變逆變輸出的頻率和幅值大小。由于逆變輸出波形的重復(fù)性質(zhì)，所有采樣重復(fù)PID控制算法。將DSP應(yīng)用于UPS，已經(jīng)有UPS廠家開始研究了，但所采用的逆變控制策略是比較簡單的。隨著DSP性能的不斷

8、提高，市場對(duì)UPS性能、