一种基于DSP的逆变电源并联运行控制系统

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摘 要：文中论述了一种基于DSP的逆变电源并联运行控制系统的实现方法，简要地介绍了TMS320LF2407A数字信号处理器芯片的特点，阐明了系统的软、硬件结构和工作原理，并给出了部分实验数据和结果。实验结果表明，该系统能够达到比较理想的并联运行控制效果。

　　关键词： DSP；逆变电源；并联

　　随着社会经济和科学技术的迅猛发展，人们对电源系统的供电质量和可靠性提出了越来越高的要求。采用模块化的逆变器并联运行而构成的电源系统，由于具有高可靠性、大容量的特点，不仅有良好的可维护性和通用性，还可以灵活地组建各种功率容量的系统；而且模块化便于生产的规模化和降低成本，因此其应用前景也越来越广泛。

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　　在多个逆变器的并联运行控制中，不仅需要对每个逆变器的运行参数（如输入电压、中间变量、输出电压和电流等）进行大量的数据采集和实时处理，还要在各逆变器之间进行数据通讯和相应的处理，因而对控制器提出了比较高的性能要求。数字信号处理器（Digital Signal Processor, DSP）由于具有高速、强大的数据处理能力、丰富的内部资源和方便灵活的外部接口，近年来在很多领域获得了越来越广泛的应用。我们在参考了大量国内外文献资料的基础上，采用TI公司的DSP产品TMS320LF2407A芯片，对基于DSP的逆变器并联运行控制系统的实现进行了研究，开发了专用的控制系统并进行了实验。实验结果表明，该系统能够较好地实现各个并联逆变器的输出同步和负载均分。

　　1. 逆变器并联运行系统的原理和结构

　　1.1 多个逆变器并联运行的条件逆变器是将直流电转换成交流电的电能变换器。多个逆变器并联运行的必要条件是各个逆变器的交流输出电压要保持严格地同频率、同相位、等幅值。只有满足这些条件，才能够使负载电流和功率在各个逆变器之间均衡分配。然而，在现实条件下，由于不同逆变器之间存在的各种参数差异，以及各种干扰的影响都在所难免，从而会在各个逆变器之间产生环流，导致负载分配不均恒，甚至烧毁逆变器。因而必须对每个逆变器的运行进行严格的控制，有效地抑制环流，才能达到良好的并联运行效果。其中最主要的是对输出电压的相位和幅值两个方面的控制。理论分析表明[1]：在输出电压和输出阻抗一定的条件下，并联运行的多逆变器供电系统中，各逆变器输出的无功功率差仅取决于它们的输出电压的幅值差；各逆变器输出的有功功率差则主要取决于它们的输出电压的相位差，而且很小的相位差即可引起很大的有功功率的不均衡。以此为依据，我们的控制系统的主要控制任务就是控制逆变器的输出电压幅值和相位。

　　1.2 系统的结构

　　首先，48V直流输入电压经DC/DC变换，成为220V、100Hz半波正弦脉动直流电压，再经过逆变桥进行逐个周期的倒相，成为标准的50Hz正弦交流电压，最后经输出继电器输出。在整个工作过程中，DSP控制器除了为DC/DC变换器提供标准的半正弦波基准信号外，还检测每一步变换的输入、输出参数是否正常，并做出相应的控制操作。

　　各逆变器的输入采用公共的48V直流电源，输出端直接并接在一起向负载供电。不同逆变器之间通过同步并机母线和CAN通信母线连接起来，实现同步信息和运行参数的交流。