數(shù)字化UPS-EPS系統(tǒng)控制關(guān)鍵技術(shù)及其應(yīng)用研究.pdf

1、高頻全控型電力半導(dǎo)件器件、高性能DSP微控制器和先進控制技術(shù)的發(fā)展，促進了逆變電源向數(shù)字化、模塊化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化方向發(fā)展。逆變電源數(shù)字控制技術(shù)已成為電力電子領(lǐng)域的熱門前沿研究課題。UPS是現(xiàn)代信息化系統(tǒng)市電斷電保護的重要設(shè)備，EPS是智能樓宇、酒店賓館等安防和消防系統(tǒng)的必備設(shè)施。為適應(yīng)UPS/EPS技術(shù)的升級換代發(fā)展要求，項目開發(fā)數(shù)字化UPS/EPS系統(tǒng)控制關(guān)鍵技術(shù)，為數(shù)字化逆變電源的設(shè)計與開發(fā)提供理論依據(jù)和實現(xiàn)途徑。 (1)

2、 根據(jù)項目研究目的、內(nèi)容及要求，給出了項目實施方案和技術(shù)路線。依據(jù)作者所承擔(dān)的課題開發(fā)任務(wù)，深入研究了逆變電源技術(shù)的理論基礎(chǔ)和技術(shù)基礎(chǔ)，指出了研究的重點和攻克的難點。從數(shù)字化UPS/EPS的逆變控制、波形控制與系統(tǒng)控制的角度，總結(jié)了國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢。 (2) 針對數(shù)字化UPS/EPS系統(tǒng)組成與結(jié)構(gòu)，提出了一種將數(shù)字化UPS/EPS的系統(tǒng)分為逆變單元與濾波單元進行獨立建模的方法。從而使得系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分明，有利于系統(tǒng)控制算法進行

3、分類研究與設(shè)計。針對逆變單元采用逆變控制技術(shù)，針對濾波單元采用波形控制策略。對于三相濾波單元，給出了一種三相濾波單元通過dqo坐標變換解耦為兩個單相濾波器的方法。從而可將單相電源數(shù)學(xué)模型的研究方法與結(jié)果直接應(yīng)用于三相，簡化了系統(tǒng)分析與控制算法設(shè)計。為便于對UPS/EPS控制算法進行仿真研究，建立了UPS/EPS電源的MATLAB仿真電路模型。 (3) 針對UPS/EPS逆變單元模型，對數(shù)字逆變控制技術(shù)進行了深入研究。針對數(shù)字載波

4、PWM技術(shù)，提出了一種脈沖多重化數(shù)字SPWM技術(shù)。波形頻譜分析表明該技術(shù)可在相同載波頻率下獲得較普通SPWM波形低兩倍諧波。針對空間矢量PWM技術(shù)，系統(tǒng)研究了三相SVPWM技術(shù)的原理及算法的DSP實現(xiàn)方法。通過引入單相電源的電壓狀態(tài)矢量空間、平面坐標旋轉(zhuǎn)變換以及單相逆變電源電壓狀態(tài)矢量分析，首次提出了一種單相SVPWM技術(shù)與實現(xiàn)方法。單相SVPWM技術(shù)的應(yīng)用，不僅便于算法的數(shù)字化實現(xiàn)，而且三相SVPWM技術(shù)研究所得的各類優(yōu)化PWM技術(shù)亦

5、可應(yīng)用于單相逆變電源。通過對兩類逆變控制技術(shù)進行比較，提出了一種通過推導(dǎo)SVPWM載波調(diào)制形式證明兩類算法等價性的方法。證明了空間矢量調(diào)制技術(shù)本質(zhì)上是一類特殊的載波PWM，零序信號是聯(lián)系它們的橋梁。 (4) 針對UPS/EPS原始系統(tǒng)動靜態(tài)性能不佳、負載適應(yīng)性能不強的特點，深入研究了幾種實用型逆變波形控制策略。通過算法理論推導(dǎo)及分析，給出了它們的實現(xiàn)方法；通過算法仿真研究，分析算法各自的特性。針對UPS/EPS正弦逆變輸出與正弦

6、指令輸入信號相似的特點，提出了一種基于伺服控制原理的數(shù)字逆變波形控制算法，有效提高了系統(tǒng)逆變波形質(zhì)量與負載適應(yīng)性。 (5) 針對UPS/EPS逆變電源系統(tǒng)控制與功能實現(xiàn)：其一，提出了一種異步可變頻調(diào)制算法，解決了逆變控制算法正弦參考指令信號發(fā)生問題；其二，給出了一種DSP程序存儲空間的C訪問技術(shù)，解決了TI C2000系列DSP芯片RAM不足以及C語言操作DSP程序存儲空間困難的問題；其三，提出了一種基于異步變頻調(diào)制UPS/EPS逆變鎖

7、相算法，解決了UPS旁路/逆變輸出切換時對系統(tǒng)和負載的沖擊問題和EPS在用戶系統(tǒng)斷電情況下快速起動、快速切換的問題。 (6) 數(shù)字化UPS/EPS系統(tǒng)設(shè)計創(chuàng)新：硬件系統(tǒng)模塊化、首次采用嵌入式實時操作系統(tǒng)μC/OS-Ⅱ、應(yīng)用新的控制算法、遠程網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控、故障自診斷。項目關(guān)鍵技術(shù)己成功應(yīng)用，研制出高性能環(huán)保節(jié)能型數(shù)字化逆變電源系列定型產(chǎn)品并產(chǎn)業(yè)化，實現(xiàn)了數(shù)字化升級換代。數(shù)字化UPS實現(xiàn)了升級換代，提高了產(chǎn)品性能；數(shù)字化EPS取代備用柴