【正文】 DSP 芯片在 UPS 系統(tǒng)其他外圍電路的共同配合下構(gòu)成了一個 DSP 控制系統(tǒng)，其總體結(jié)構(gòu)如圖4－5所示。 CAN總線通信可靠性高，節(jié)點數(shù)有110個，傳輸速度高達1Mb/s（此時距離最長為40m），直接通信距離可達10km（速率5kb/s以下），采用雙絞線差動方式進行通信，有很強的抗干擾能力。通過檢測2路信號的相位關(guān)系可以判斷電機的正/反轉(zhuǎn)，并據(jù)此對信號進行加/減計數(shù)，從而得到當(dāng)前的計數(shù)值和計數(shù)方向，即電機的角位移和轉(zhuǎn)向，電機的角速度可以通過脈沖的頻率測出。三、存儲器配置 TMS320LF2407A地址映象被組織為三個可獨立選擇的空間：程序存儲器（64K）、數(shù)據(jù)存儲器（64K）、輸入/輸出（I/O）空間（64K）。圖4－2給出了TMS320芯片的命名方法。gain1=1/2。為了計算空間電壓矢量比較器的切換點，在此定義：ta=TT1T24tb=ta+T12tc=tb+T22表3－4 時刻切換點扇區(qū)號123456TCM1tbtatatctctbTCM2tatctbtbtatcTCM3tctbtctatbta遵循上述各矢量的發(fā)送順序和作用時間規(guī)律，便可以合成所期望的電壓矢量，從而實現(xiàn)磁鏈追蹤。式3－4的意義是，矢量U在T時間內(nèi)所產(chǎn)生的積分效果(在電機調(diào)中，忽略定子電阻的影響時，電壓的積分就是磁鏈)與UX、Uy、U0分別作用TX、Ty、T0時間的積分相加總和值效果相同。根據(jù)表3－。類似地,磁鏈空間矢量定義為:?＝23（φu+φvej23π+φwej43π)圖31兩電平電壓源型逆變器主電路傳統(tǒng)兩電平逆變器主電路如圖31所示，圖中Ud為穩(wěn)態(tài)情況下整流器直流側(cè)輸出電壓，Z為逆變器負載，即電動機定子繞組，連接成星形。 ；響應(yīng)時間：＜40μs ；di／dt跟隨精度：＞50A/μs 頻帶寬度：DC～10KHz。016 %；(2) 線性度012 %； (3) 低溫漂，0 至25 時，TYP 177。為了盡量減小光電隔離電路對PWM控制信號的延遲影響，系統(tǒng)采用6N137高速光電隔離器，這樣就提高了驅(qū)動電路參數(shù)的一致性。（4）欠壓保護（UV）IPM的欠壓保護電路實時監(jiān)測控制電源電壓，欠壓時間超過允許時間時，欠壓保護電路就輸出動作信號并封鎖輸入信號，對模塊實行軟關(guān)斷。三、IPM的分類 IPM根據(jù)內(nèi)部功率電路配置的不同可分為4類：H型（內(nèi)部封裝一個IGBT）、D型（內(nèi)部封裝兩個IGBT）、C型（內(nèi)部封裝6個IGBT）和R型（內(nèi)部封裝7個IGBT）。 IPM實時檢測IGBT電流,當(dāng)發(fā)生嚴重過載或直接短路時,IGBT將被軟關(guān)斷,同時送出一個故障信號。（二）放電電路的仿真圖210為蓄電池放電仿真電路，該仿真主要對BOOST電路調(diào)節(jié)給定輸入電壓值和占空比，對輸出電壓是否和理論值相同給予驗證。當(dāng)電路工作頻率較高，電感和電容足夠大并為理想元件，則電路進入穩(wěn)態(tài)后，可以認為輸出電壓為常數(shù)。VD5導(dǎo)通后，又使 VD1和 VD3的陰極電位基本上等于 c 點電位，因此兩管截至。UPS由市電經(jīng)整流濾波器、逆變器及靜態(tài)開關(guān)給負載供電，并且由逆變器來完成穩(wěn)壓和頻率跟蹤功能。二、高性能的逆變電源必須滿足以下特點：（1）較高的輸入功率因數(shù)（），較低的輸出阻抗；（2）快速的動態(tài)響應(yīng)，穩(wěn)態(tài)精度高；（3）穩(wěn)定性高，效率高，可靠性高；（4）盡量低的電磁干擾；（5）完善的智能化與網(wǎng)絡(luò)化功能；顯然這些要求的實現(xiàn)都離不開數(shù)字化控制技術(shù)。當(dāng)輸入電源越過上述電壓和頻率范圍時，由主變換器(不帶逆變器輸出隔離變壓器)向用戶提供正弦波的逆變器電源。僅僅當(dāng)市電電源的電壓低于150V或高于276V時，它才有可能向用戶提供真正的UPS逆變器正弦波電源。它的輸入、輸出環(huán)節(jié)都是彼此獨立控制的，因此對市電輸入的適應(yīng)能力很強，尤其是表現(xiàn)在對頻率變化的適應(yīng)能力上。而且，隨著高智能芯片以及先進的IGBT驅(qū)動型脈寬調(diào)制技術(shù)的出現(xiàn)，UPS電源的可靠性達到極高的水平。從注重系統(tǒng)的可靠性向注重系統(tǒng)的可用性變化。例如電源中斷，可能造成硬件損壞。因此在線式 UPS 廣泛地應(yīng)用到各種對電源要求濾波器FILTER負載載市電正常市電異常 機器故障整流濾波器RECTIFIER/FILTERR逆變器INVERTER蓄電池BATTERY市電旁路Bypass 圖1－2 在線結(jié)構(gòu)框圖較高的大中型系統(tǒng)中。這種UPS電源，在市電正常時，負載完全由市電直接供電，逆變器不做任何電能變換，蓄電池由獨立的充電器供電；當(dāng)市電不正常時，負載則由逆變器提供電能。UPS 蓄電池的額定電壓和額定容量是兩個最常用的技術(shù)指標(biāo)，額定電壓指 UPS 蓄電池正負極間的電壓，也稱端電壓。傳統(tǒng)的模擬控制的局限性為:一、控制電路復(fù)雜，使用元器件多，因器件特性差異造成各電源的一致性不好。三相不可控整流的濾波方式及其負載的輕重直接影響著其諧波和功率因數(shù)。這里可以用一個簡單的方法計算出來，即一般要求在放電結(jié)束時的哪一點上，電容上的電壓下降不超過5%，根據(jù)電容放電公式：UC=UCOetτ式中 Uc：在放電時間結(jié)束時那一點的瞬時電壓； Uco：放電開始時的電壓； t：放電時間； τ：放電時間常數(shù)，τ=RC。當(dāng)晶體管導(dǎo)通時，電源向電感儲能，電感電流增加，感應(yīng)電動勢為左正右負，負載由電容C供電。 即使發(fā)生負載事故或使用不當(dāng),也可以IPM自身不受損壞。當(dāng)?shù)陀隍?qū)動控制電源(一般為15V)就會造成驅(qū)動能力不夠,增加導(dǎo)通損壞。如果IGBT中的電流超過過流斷開閾值（OC）且持續(xù)時間大于toff(oc),IGBT就會關(guān)斷，toff(oc)設(shè)置為10μs(典型值)。PM50RSA120內(nèi)部電路如圖2－12所示圖2－12 PM50RSA120內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖該IPM模塊的主要特點有:額定電壓為1200V，額定電流為50A，最高工作頻率為20kHz，內(nèi)設(shè)低損耗的IGBT功率開關(guān)器件。LEM 模塊的工作原理是磁場平衡式的，即主電流回路所產(chǎn)生的磁場，通過一個次級線圈的電流所產(chǎn)生的磁場進行補償，使霍爾器件始終處于檢測零磁通的工作狀態(tài)。 參數(shù)如下：圖2－19 LV25P原邊額定有效值電流：10mA ； 原邊額定有效值電壓：10V～500V各檔 ； 原邊電流測量范圍：0～177。SED1335是日本SEIKO EPSON公司出品的液晶顯示控制器，它在同類產(chǎn)品中是功能最強的，其特點：有較強功能的I/O緩沖器，指令功能豐富，四位數(shù)據(jù)并行發(fā)送最大驅(qū)動能力為640256點陣。圖32三相電壓源型逆變器電路圖在逆變器的八種開關(guān)模式中，有六種開關(guān)模式對應(yīng)非零電壓空間矢量，矢量的幅值為23Ud。目前，磁通正弦多采用控制電壓矢量的導(dǎo)通時間方法，用盡可能多的多邊形磁通軌跡來逼近理想磁鏈圓。各矢量的作用時間則根據(jù)圖3－5，由正弦定理可得：OAsin(π3θ)=OBsin(2π3)=ABsin(θ)即：T4U4sin(π3θ)=TUsin(2π3)=T6U6sinθ6個基本空間矢量幅值相等，把U6=U4=2Ud3代入上式，即可求出第一扇區(qū)時間： T4=3UTUdsin(π3θ)T6=3UTU6sinθ ①同理，可以推出當(dāng)扇區(qū)號N＝2時的矢量時間分配： T2=3UTUdsin(2π3θ)T6=3UTUdsin(θπ3) ②N=3時： T2=3UTUdsin(2π3θ)T3=3UTUdsin(θ2π3) ③將以上三式綜合起來表示，就可以得到N=3時的矢量時間計算公式： TX=3UTUdsin(Nπ3θ)Ty=3UTUdsin(θ(N1)π3)從基本矢量圖中可以看出，第1扇區(qū)內(nèi)矢量與第4扇區(qū)內(nèi)矢量關(guān)于圓心對稱，即空間相位差為180176。通過MATLAB實現(xiàn)SVPWM調(diào)制算法的仿真主要有以下幾個步驟。TMS320系列的DSP具有以下特點：（1） 靈活的指令系統(tǒng)；（2） 靈活的操作性能；（3） 調(diào)整的運算能力；（4） 改進的并行結(jié)構(gòu)；（5） 很高的性能價格比；在1982年，TI公司推出了TMS320系列的第一款定點DSP芯片——TMS32010。⑥ 41個通用I/O引腳，5個外部中斷，16個PWM通道，4個16位通用定時器 一、系統(tǒng)組成 TMS320LF2407A系統(tǒng)組成包括：40MHz、　CPU、片內(nèi)存儲器、事件管理器模塊、片內(nèi)集成外圍設(shè)備。每個通用定時器都可以獨立地用于提供PWM輸出通道，可產(chǎn)生非對稱或?qū)ΨQPWM波形，因此，四個通用定時器最多可提供4路PWM輸出。SCI即通用異步收發(fā)器（UART）支持 RS－232和RS－485的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)全雙工通信模式，用來與上位機的通信；SPI可用于同步數(shù)據(jù)通信，典型應(yīng)用包括TMS320LF2407A之間構(gòu)成多機系統(tǒng)和外部I/O擴展，如顯示驅(qū)動。 ⑧ JTAG接口。如果用戶能夠正確使用和維護，就能夠延長其使用壽命，反之其使用壽命會大大縮短。 ⑦ 數(shù)字I/O。 ① 串行通信口。通用定時器有四種可選擇的操作模式：停止/保持模式、連續(xù)增計數(shù)模式、定向增/減計數(shù)模式和連續(xù)增/減計數(shù)模式。④ 32位累加器和32位算術(shù)邏輯單元，一個1616的硬件乘法器。TMS320DSPs的體系結(jié)構(gòu)適合于實時的數(shù)字信號處理。利用MATLAB/Simulink環(huán)境下的豐富模型，可很方便的實現(xiàn)SVPWM的仿真。其圖形如圖3－4所示矢量作用時間的推導(dǎo)過程比較繁雜，在這里，本文用一種比較簡單的方法，來推導(dǎo)算法中各矢量的作用時間。它消除了比較判斷誤差，很大程度上提高磁鏈追蹤的精度，輸出電流更接近于正弦。對于180度導(dǎo)電型的逆變器來說，三個橋臂的六個開關(guān)器件共可以形成8種開關(guān)模式。液晶顯示器（LCD）具有低損耗、低價格、壽命長、接口方便等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于各種便攜式系統(tǒng)和工業(yè)控制系統(tǒng)的顯示前端，具有極好的人機交互作用。符合DSPTMS320LF2407的A/D口輸入電壓的要求，故不需要再進行電壓變換。LEM電流傳感器是霍爾效應(yīng)閉環(huán)電流傳感器，它是一種模塊化的有源電子傳感器，由J．P．Etter首先在日內(nèi)瓦研制成功，它的突出優(yōu)點在于把普通互感器與霍爾器件、電子電路有機地結(jié)合起來，既發(fā)揮了普通互感器測量范圍寬的優(yōu)勢，又利用了電子電路反應(yīng)速度快的長處，可以對直流、交流、脈動電流進行測量。由于本系統(tǒng)交流線電壓為220V，考慮200%的過載余量和一定的電流尖峰因素，最大電流為37A。（1）過電流保護（OC）由IPM內(nèi)藏的電流傳感器檢測各橋臂電流，當(dāng)過電流時間超過允許時間時，IPM就輸出動作信號，并封鎖輸入信號，對模塊實行軟關(guān)斷。 優(yōu)化的門級驅(qū)動與IGBT集成,布局合理,無外部驅(qū)動線。 IPM的特點一、IPM的構(gòu)成智能功率模塊IPM(Intel l igent PowrModule)不僅把功率開關(guān)器件和驅(qū)動電路集成在一起,而且還內(nèi)藏有過電壓,過電流和過熱等故障檢測電路,并可將檢測信號送到CPU或DSP作中斷處理。此處脈沖頻率為1KHz，電感為130mH，電阻去15歐，直流電壓DC Votlage source取515V。=2I峰值=2=43AU39。則 UO的平均值可按下式計算：UO=3ππ6π22Uabsinwt+30176。（5） 系統(tǒng)的一致性較好，成本低，生產(chǎn)制造方便，容易實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，并且容易組成高可靠性大規(guī)模逆變電源并聯(lián)供電系統(tǒng)。按照用戶的要求，后備時間可以是5分鐘、10分鐘、30分鐘，甚至更長。三、 被動后備式 UPS 電源被動后備式(off line)UPS電源包括后備式正弦波輸出UPS電源與后備式方波輸出UPS電源。在眾多的UPS 中，在線式UPS是UPS電源的主流產(chǎn)品，具有性能好、電壓與頻率穩(wěn)定度高、功能強、還有備份連接和并聯(lián)冗余聯(lián)結(jié)的功能等優(yōu)點，這種UPS 不論市電電網(wǎng)供電正常與否，都能向用戶提供連續(xù)的高質(zhì)量的交流電。電網(wǎng)的干擾主要有以下幾種:1）市電電壓不穩(wěn)，有時甚至還會發(fā)生市電中斷；2）市電頻率波動范圍過大；3）由于用戶在電網(wǎng)上投入計算機、通信設(shè)備和家用電器之類的非線性負載對電網(wǎng)污染而造成市電電壓正弦波形的嚴重畸變；4）從電網(wǎng)串入的各種干擾和高能浪涌經(jīng)常造成設(shè)備損毀。隨著計算機處理系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，UPS同時充當(dāng)起了計算機系統(tǒng)的保護神，它能使計算機系統(tǒng)在工作中突然遭遇停電之后繼續(xù)工作一段時間，以便用戶能夠緊急存盤和備份，使計算機系統(tǒng)不致因停電丟失數(shù)據(jù)而造成不必要的損失。從輸出功率來看，大到幾十KVA甚至更高，一般在電信、金融、運輸、公共事業(yè)單位中得到使用；小至10W，一般在網(wǎng)絡(luò)線路的有源部件中使用，以保障網(wǎng)絡(luò)的正常運行。另外，由于在線式UPS電源有輸入濾波器，市電的交流輸入經(jīng)整流濾波器變成直流，再由逆變器逆變經(jīng)過輸出濾波器輸出正弦波，這樣輸出的電源品質(zhì)最高，保護性能最好，對抑制市電噪音和浪涌的能力很強。通過逆變器的可逆運行方式，與市電相互作用，因此被稱為互動式。(2)頻率變換功能，可以將輸入電壓的頻率變成需要的頻率。（2） 控制方式靈活，系統(tǒng)升級方便，甚至可以在線修改控制算法，而不必改動硬件線路。當(dāng)市電正常，逆變器出現(xiàn)故障或輸出過載時，UPS工作在旁路狀態(tài)，靜態(tài)開關(guān)切換到市電端，由市電直接給負載供電。如果忽略正向管壓降，在此期間加在負載上的電壓就是線電壓 ucb，其電流通路為：c→VD5→LC→VD6→b。當(dāng)晶體管截止時，電感中電流不能突變，電感上感應(yīng)電動勢使二極管導(dǎo)通，這時UO=Li0maxiomintoff=L?iofftoff式中，toff為晶體管截止時間； ?ioff為晶體管截止時間輸出電流變量在穩(wěn)態(tài)時?ion=?ioff