DSP在在線式UPS不間斷電源控制系統研究

　 引言

　　隨著計算機的普及和信息處理技術的廣泛應用，不間斷電源UPS在關鍵負載連接至公共電網方面扮演著重要角色。它們旨在為處于任何正常或異常實用電源條件下的負載提供清潔、持續的電源。德州儀器(TI)TMS320F28335 DSP為在線UPS設計提供增強的、經濟高效的解決方案，可以高速執行多種控制算法，從而使實現高采樣速率成為可能。

　　本文實現了基于TMS320F28335的不間斷電源控制系統的設計，該系統能夠在單芯片中實現在線UPS的多控制環路，從而提高集成度并降低系統成本。數字控制還為每個控制器帶來可編程性、抗噪聲干擾和避免冗余電壓及電流傳感器的使用等優點。DSP 可編程性意味著可以使用增強的算法更新系統以提高可靠性。

　　系統介紹

　　UPS主要按工作方式來分類，它分為后備式、在線互動式、在線式三大類。在線式UPS輸出多為正弦波，且電壓及頻率穩定，所以它多被用在供電質量要求很高的場所。本文所介紹的UPS供電系統是屬于在線式的，主要由輸入濾波器、充電器、DC/DC變換器、微控制器、逆變電路、輸入功率因素調節電路、RS232通訊接口、報警電路等部分組成。

　　UPS系統的控制器采用TI公司推出的業界首款浮點TMS320F28335 DSP，它具有150MHz高速處理能力，具備32位浮點處理單元，單指令周期32位累加運算，可滿足應用于更快代碼開發與集成高級控制器的浮點處理器性能的要求。與前代領先的DSP相比，最新的F2833x浮點控制器不僅可將性能平均提升50%，還具有精度更高、簡化軟件開發、兼容定點C28xTM控制器軟件的特點。該系統總體框圖如圖1所示。

　　圖１ 系統總體框圖

　　當市電正常時，在線式UPS輸入220V交流電壓，經過EMI/RFI濾波后，被送到繼電器RY2。當市電電源的電壓正常時，RY1繼電器處于閉合狀態。在此條件下，市電電源將分以下幾路去控制后級電路的運行：

　　(I)市電直接經交流旁路被送到常閉觸點繼電器RY2，然后向負載供電。這種情況一直維持到UPS執行開機“自診斷”檢測操作后，通過微處理器的調控將UPS從市電供電狀態切換到逆變器供電狀態為止。

　　(II)經充電器對UPS的內置蓄電池組進行充電。

　　(III)市電電源經由保險絲后，再經帶輸入功率因數調節功能的整流濾波器，變成兩路直流電源。該直流高壓電源在逆變器內經正弦脈寬調制功率放大和高頻濾波后，變成一路幅值穩定，頻率和相位同步跟蹤市電電網頻率和相位的高質量的純正正弦電源，最后通過輸出濾波器送到負載。