一种基于DSP的逆变电源并联运行控制系统

技术分类: 电源技术  微处理器与DSP  | 2006-01-10
来源:中国电源网 | 秦娟英 陕周荣

        当多个逆变器组成的系统一起上电运行时,在各逆变器之间通过竞争机制产生主模块,即最早发出同步信号的逆变器将成为主模块。它发出的同步信号将成为各逆变器运行的时序依据。这样就形成了一种各个逆变器的软、硬件完全一样,因而彼此平等,而多个逆变器并联运行时又会形成主、从分别的“改进的主从并联运行控制策略”。在此基础上,应用粗调与精调相结合的方法,实现了各并联运行逆变器之间的理想的同步效果[4]。理论计算表明,各模块间的同步误差小于0.02°;实验结果也证实该了各模块之间的同步效果非常好,同步误差几乎无法测出。

       同步控制正常以后,DSP控制器检测本模块的运行参数,比如输入电压、DC/DC变换的输出电压以及逆变桥的输出电压是否正常。如果正常,则打开输出继电器,为负载供电。然后,检测输出电流是否超出额定值。如果没有发生过流,则将本模块的电压、电流等运行参数通过CAN总线发送出去,供其它模块接收。然后延时等待3mS,以便从CAN总线上接收其它模块的运行参数。通过合理的设置,DSP内嵌的CAN模块能够保证这些数据的可靠传输。

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p;      本控制器采用按输出电流偏差控制的均流控制策略。在本系统中,由于同步问题得到了很好的解决,因而可以将输出电流偏差△In直接作为输出电压幅值的控制依据,通过比例积分控制算法,实现各模块的输出均衡。具体方法是:通过CAN总线使每个逆变器都获得其它逆变器的输出电流数据,将各逆变器的负载电流之和IL除以正在运行的逆变器数n得到各逆变器的平均输出电流I,用它作为逆变器输出电流的给定值,把它与各逆变器自己的输出电流In之差△In作为控制依据,通过PI控制,使△In最小。

       1.4 并联运行控制系统的软件结构

       软件系统按照完成的功能划分,主要由主程序和中断服务程序构成。主程序除了完成系统的初始化、数据处理、传输和逆变器运行控制外,最主要的就是进行均流控制。中断服务程序则主要实现同步控制和数据的采集等功能。

       2. TMS320LF2407A数字信号处理器(DSP)介绍

       在本系统中,我们采用了德州仪器公司的数字信号处理器TMS320LF2407A。TMS320系列DSP的体系结构是专为实时信号处理而设计的,它将实时处理能力与控制器外设功能集于一身,为控制系统应用提供了一个理想的解决方案[3]。本系统使用的2407A是16位定点数字信号处理器产品,它具有以下特点:

       30MIPS的执行速度,使指令周期达到了33ns从而保证了控制器的实时控制能力;

       两个事件管理器模块,其中每个都包括两个16位通用定时器、8个16位的脉宽调制(PWM)通道、3个捕获单元以及16通道10位A/D转换器;

       控制器区域网络(CAN)2.0B模块;

       40个可单独编程或复用的通用输入/输出引脚;等等。

       TMS320LF2407A强大的实时数据处理能力、丰富的内部资源和方便灵活的可编程外设接口,为我们的逆变器并联运行控制系统提供了良好的硬件基础。

       本系统中的DSP控制器的结构,主要由2407A芯片及其外围元件、D/A转换器、外接的程序存贮器和接口电路组成。

       3. 并机运行效果

       我们用三台逆变器组成并联运行系统系统,分别对阻性负载、容性负载、感性负载和整流性负载进行了并机调试和实验,取得了令人满意的结果。逆变器参数如下:

       输入电压:40~57V DC ;
       输出电压:220V±5% 50Hz AC ;
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