王雷

摘 要：當(dāng)前，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，在線UPS電源得以廣泛應(yīng)用，在此背景下，為了確保其能夠充分的發(fā)揮出自身的優(yōu)勢(shì)性能，就需要落實(shí)相應(yīng)的技術(shù)來實(shí)現(xiàn)對(duì)其輸出波形的有效控制。而將數(shù)字化控制技術(shù)應(yīng)用于其中，則能夠通過完善的設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)這一問題的有效解決。文章首先對(duì)在線式UPS電源進(jìn)行了綜述，其次在分析當(dāng)前數(shù)字化控制技術(shù)應(yīng)用于在線式UPS電源中所需解決問題的基礎(chǔ)上，為如何實(shí)現(xiàn)完善的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)提出對(duì)策，以供參考。

關(guān)鍵詞：在線式UPS電源；數(shù)字化控制技術(shù)；研究

前言

隨著社會(huì)主義經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，社會(huì)生產(chǎn)與人們?nèi)粘Ｉ畹拈_展都對(duì)供電質(zhì)量提出了更高的要求，在此背景下，為了確保實(shí)現(xiàn)安全、穩(wěn)定的供電模式，以在滿足實(shí)際需求的基礎(chǔ)上，提高電力系統(tǒng)的供電質(zhì)量與綜合效益，進(jìn)而將在線UPS電源應(yīng)用在供電系統(tǒng)中，以試圖通過對(duì)供電電壓波形輸出的有效控制來提高供電的質(zhì)量。而要想充分的發(fā)揮出在線UPS電源的優(yōu)勢(shì)作用，就需要將數(shù)字化控制技術(shù)完善的應(yīng)用于其中，進(jìn)而通過行之有效的設(shè)計(jì)來確保實(shí)現(xiàn)對(duì)逆變器部分的有效控制。

1 在線式UPS電源綜述

首先，這一電源運(yùn)行的原理。根據(jù)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行需以濾波器為基來實(shí)現(xiàn)市電電源的傳輸，在此基礎(chǔ)上來實(shí)現(xiàn)對(duì)電磁與射頻干擾的抑制，然后以四路劃分形式來實(shí)現(xiàn)對(duì)后續(xù)電路運(yùn)行的有效控制。具體來講：市電電源的電流通過供電通道到達(dá)轉(zhuǎn)換繼電器常閉觸點(diǎn)的位置上，而電流則要通過充電器來實(shí)現(xiàn)對(duì)電池組的充電工作，在此種條件下，能夠確保在供電中斷時(shí)實(shí)現(xiàn)電源的正常運(yùn)作，同時(shí)，電流在傳輸?shù)秸鳛V波器輸入端時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)校正控制，而整個(gè)系統(tǒng)能夠?qū)⑾鄳?yīng)同步跟蹤信號(hào)傳送到UPS同步電路中。在此過程中，要想確保UPS電源能夠?qū)崿F(xiàn)安全、可靠且高效的運(yùn)行，就需要確保逆變器與市電下的電源處于相應(yīng)的運(yùn)行頻率、相位以及電壓下，而這就需要以相應(yīng)控制技術(shù)的融入來滿足這樣實(shí)際所需。

2 當(dāng)前這一電源數(shù)字化控制下所需解決的問題

在實(shí)際落實(shí)這一控制技術(shù)的過程中，一般情況下，能夠與DSP來實(shí)現(xiàn)對(duì)逆變器的控制，以解決數(shù)字PWM所產(chǎn)生的問題。而模擬PWM的產(chǎn)生則是由三角波與控制信號(hào)對(duì)比而生成的，在此過程中，定時(shí)器所產(chǎn)生的是鋸齒波以及三角波，數(shù)字比較器則決定了相應(yīng)輸出信號(hào)的穩(wěn)定程度，事實(shí)上，PWM的產(chǎn)生原理在理論上講并不存在差別，但是其中的數(shù)字PWM具備了自身的特點(diǎn)。在實(shí)際落實(shí)這一數(shù)字化控制問題的過程中，一般能夠采用DPS芯片，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)PWM發(fā)生模塊的集合，其中包括了對(duì)稱與非對(duì)稱兩種，文章研究的在線UPS電源系統(tǒng)則是以對(duì)稱式PWM來實(shí)現(xiàn)的。在實(shí)際運(yùn)行的過程中，隨著計(jì)時(shí)器的增值與遞減，計(jì)數(shù)值就會(huì)隨之產(chǎn)生相應(yīng)的變化，進(jìn)而分別實(shí)現(xiàn)高、低電平的控制與輸出，但是，其中會(huì)出現(xiàn)逆變橋共通的問題，所以需要實(shí)現(xiàn)相應(yīng)信號(hào)死區(qū)的設(shè)計(jì)。在實(shí)際落實(shí)的過程中，能夠通過對(duì)模擬電路的應(yīng)用來落實(shí)，或者是通過DSP內(nèi)部死區(qū)模塊來實(shí)現(xiàn)，而為了充分提高控制的精準(zhǔn)度，需要確保結(jié)合實(shí)際逆變器選擇的型號(hào)來確定相應(yīng)開關(guān)的控制頻率。當(dāng)PWM處于對(duì)稱狀態(tài)下，系統(tǒng)的分辨率能夠使相應(yīng)PWM的分辨率迎合UPS控制精度的實(shí)際需求。

3 在線UPS電源系統(tǒng)的實(shí)際設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)分析

3.1 實(shí)際設(shè)計(jì)

在采用數(shù)字化控制技術(shù)來落實(shí)這一設(shè)計(jì)內(nèi)容的過程中，采用的控制芯片型號(hào)為TM320LF2406，與其配套的在線UPS電源的標(biāo)準(zhǔn)為：電壓為100伏、功率為50赫茲。采用這一芯片的原因?yàn)椋浩淠軌驅(qū)崿F(xiàn)對(duì)信號(hào)的快速處理與控制功能，并能夠以相應(yīng)的技術(shù)軟件來落實(shí)復(fù)雜控制算法。具體設(shè)計(jì)的過程中，主要是從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及系統(tǒng)軟件應(yīng)用兩方面著手：

首先，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上。以所選取的芯片型號(hào)來明確這一電路所輸出電壓功率的有效變換，主要包括了輸入、輸出、充電以及升壓四個(gè)環(huán)節(jié)，由于在實(shí)際操作的過程中，每一個(gè)環(huán)節(jié)間并不存在聯(lián)系，而是作為獨(dú)立個(gè)體而呈現(xiàn)出來的，因此，便能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)每一環(huán)節(jié)獨(dú)立控制操作?；贒SP在輸送指令過程中所需要時(shí)間較短，因此可以應(yīng)用其作為對(duì)電流與電壓環(huán)的控制，而由于UPS電源下四個(gè)不同變化功率需要以6路信號(hào)來實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的信號(hào)反饋。在實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)采集的過程中，需要以DSP芯片的運(yùn)用來實(shí)現(xiàn)，對(duì)應(yīng)功能部分為A/D轉(zhuǎn)換模式，其是由兩個(gè)模塊組建而成的，并分別承擔(dān)著各自的職能。

其次，在內(nèi)部軟件設(shè)計(jì)上。在實(shí)際落實(shí)這一設(shè)計(jì)內(nèi)容的過程中，需要為實(shí)現(xiàn)電壓以及穩(wěn)壓值的輸出，而這就需實(shí)現(xiàn)對(duì)正弦波幅值的校正，進(jìn)而才能夠?yàn)閷?shí)現(xiàn)對(duì)輸出電壓的有效控制、并發(fā)揮出在線UPS的優(yōu)勢(shì)性能奠定基礎(chǔ)。在落實(shí)這一內(nèi)容的過程中，需要以恰當(dāng)?shù)挠?jì)算方法如比例控制算法等來實(shí)現(xiàn)，進(jìn)而在解決內(nèi)部所存在問題的基礎(chǔ)上，提高系統(tǒng)的運(yùn)行與響應(yīng)速度，實(shí)現(xiàn)電源的穩(wěn)定、可靠供電。

3.2 實(shí)驗(yàn)分析

在如上系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與軟件設(shè)計(jì)分析的基礎(chǔ)上，為了能夠確保數(shù)字化控制技術(shù)的應(yīng)用能夠切實(shí)發(fā)揮出自身的功能，進(jìn)而為確保實(shí)現(xiàn)可靠且穩(wěn)定的供電奠定基礎(chǔ)，就需要實(shí)現(xiàn)對(duì)這一系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)分析，以通過實(shí)驗(yàn)?zāi)M來證明這一技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值與完善程度。在實(shí)際落實(shí)實(shí)驗(yàn)的過程中，所輸入的市電電壓標(biāo)準(zhǔn)為：電壓為110伏、功率為50赫茲，而BUS的電壓則為170伏，而相應(yīng)輸出的電容與電壓分別4.7uF以及2mH，相應(yīng)負(fù)載為七百瓦的白熾燈；閉環(huán)控制器下，前饋控制系數(shù)以及比例控制系數(shù)均為1、增益系數(shù)為0.25，將死區(qū)時(shí)間設(shè)置為2us，頻率為8kHz。以上條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明：當(dāng)整體加載量在一瞬間迅速升高時(shí)，那么要想使系統(tǒng)恢復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài)之下，則需要的時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，且穩(wěn)態(tài)誤差也相對(duì)較大；而即使系統(tǒng)在瞬間的加載量并不高，且能夠在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的狀態(tài)，但是其所呈現(xiàn)出的穩(wěn)態(tài)誤差也還是相對(duì)較大。因此，為了全面提升系統(tǒng)的實(shí)際反應(yīng)速度，實(shí)現(xiàn)電壓的迅速調(diào)節(jié)以確保供電的穩(wěn)定性，則需要以比例調(diào)節(jié)器的加入來實(shí)現(xiàn)。

而為了實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差這一問題的有效處理，則要在加入比例調(diào)節(jié)器的同時(shí)，加入積分調(diào)節(jié)器。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)的過程中，BUS電壓是處于恒定狀態(tài)下的，但是，在實(shí)際運(yùn)行的過程中，這一電壓并不能夠處于仿真試驗(yàn)中的理想狀態(tài)之下，因此，這就會(huì)在實(shí)際運(yùn)行的過程中，因重載的突然性施加或者減少而致使電壓受到影響，進(jìn)而無法確保實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的供電。所以，為了充分的發(fā)揮出數(shù)字化控制技術(shù)在在線UPS電源中的完善且高效應(yīng)用，就需要根實(shí)際情況所需來實(shí)現(xiàn)有針對(duì)性的解決，進(jìn)而才能夠滿足實(shí)際使用需求。

4 結(jié)束語

綜上所述，在信息技術(shù)迅速發(fā)展的背景之下，在線UPS電源的普及性應(yīng)用為提高供電的可靠性與安全性提供了技術(shù)基礎(chǔ)，進(jìn)而為提高供電質(zhì)量、提升電力企業(yè)的綜合效益奠定了基礎(chǔ)。而在實(shí)際應(yīng)用這一電源的過程中，需要結(jié)合所需解決的問題，針對(duì)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)以及軟件進(jìn)行完善設(shè)計(jì)，并要結(jié)合實(shí)際情況所需，確保這一控制技術(shù)的融入能夠從根本上提高這一電源的性能，進(jìn)而充分的發(fā)揮出自身的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，為促進(jìn)電力企業(yè)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)健發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1]付光杰，鄒潔.在線式UPS數(shù)字化復(fù)合控制技術(shù)的研究[J].電力電子技術(shù)，2010，8：76-78.

[2]李杰輝.基于DSP的UPS電源在線控制技術(shù)研究[J].通信電源技術(shù)，2011，3：65-67.

[3]王斌.UPS電源數(shù)字化控制技術(shù)及應(yīng)用[J].重慶工業(yè)高等專科學(xué)校學(xué)報(bào)，2012，4：57-58+80.

[4]張宏宇.UPS電源技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)及應(yīng)用[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2011，14（1）：1-2.