基于DSP實現(xiàn)可并機的逆變電源??

摘要：介紹了一種可并機的逆變電源的結(jié)構(gòu)和原理，并以Motorola公司的DSP56F805型數(shù)字信號處理器作為控制核心，且給出了硬件和軟件的設(shè)計方案。實驗結(jié)果證明此系統(tǒng)的控制獲得了良好的效果。

關(guān)鍵詞：逆變器；并聯(lián)；數(shù)字信號處理器

1? 引言

???? 信息技術(shù)的迅速發(fā)展，對供電系統(tǒng)的容量、性能和可靠性要求越來越高，也推動著電力電子技術(shù)的研究不斷深入。多模塊并聯(lián)實現(xiàn)大容量電源被公認(rèn)為當(dāng)今電源變換技術(shù)發(fā)展的重要方向之一。

???? 對于實現(xiàn)大容量的逆變電源，同樣也可以采用并聯(lián)技術(shù)。由于逆變電源常采用新型全控功率開關(guān)器件構(gòu)成單元模塊，受功率開關(guān)器件容量限制，單個逆變電源模塊的容量是十分有限的，通過多個模塊并聯(lián)進行擴容，不僅可以充分利用新型全控功率開關(guān)器件的優(yōu)勢，減少系統(tǒng)的體積，降低噪聲，還可以提高系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)速度和逆變器的通用性。

1.1? 逆變電源并機的原理

???? 交流電源間的并聯(lián)運行遠比直流電源并聯(lián)運行復(fù)雜，由于是正弦波輸出，必須要解決以下問題：

???? 1）兩臺或多臺投入并聯(lián)運行時，相互間及系統(tǒng)的頻率、相位、幅度必須達到一致或小于容許誤差時才能投入，否則會引起系統(tǒng)不穩(wěn)定或各逆變單元間產(chǎn)生環(huán)流；

???? 2）并聯(lián)工作過程中，各逆變單元輸出必須保持一致，否則，頻率微弱差異的積累將造成系統(tǒng)輸出幅度的周期性變化和波形畸變，相位不同使輸出幅度不穩(wěn)；

???? 3）均流要求高，均流包括有功和無功均流，即功率的平均分配包括有功功率和無功功率的平均分配；

???? 4）故障保護除單元內(nèi)部故障保護外，當(dāng)均流或同步異常時，要將相應(yīng)有故障的逆變單元切除，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定。

???? 解決上述問題的關(guān)鍵是解決均流問題，鑒于此，采用有功和無功并聯(lián)控制方式。

???? 該控制方式實際上是實現(xiàn)并聯(lián)功率偏差控制。當(dāng)并聯(lián)逆變單元出現(xiàn)輸出有功或者輸出無功不一致時，通過檢測出本單元的有功或無功偏差值，來調(diào)節(jié)逆變單元輸出電壓的相位和幅值，保證每一個逆變單元輸出的有功與無功相等，達到均流的目的。圖1是兩個逆變單元并聯(lián)給負(fù)載供電的網(wǎng)絡(luò)模型。逆變單元1的輸出有功P1和無功Q1分別為：

???? P₁=E₁Usinδ₁/X（1）

???? Q₁=(E₁Ucosδ₁－U²)/jX（2）

???? 逆變單元2的輸出有功P₂和無功Q₂分別為：

???? P₂=E2Usinδ₂/X（3）

???? Q₂=(E₂Ucosδ₂－U²)/jX（4）

???? 由式（1）～式（4）可知，有功的大小主要取決于功率角δ，無功的大小主要取決于逆變單元的輸出幅值E₁和E₂，因此可以通過調(diào)節(jié)功率角δ來調(diào)節(jié)輸出有功功率的大小，通過調(diào)節(jié)逆變單元輸出電壓的幅度來調(diào)節(jié)無功的大小，從而可實現(xiàn)各輸出電源模塊的均流。

圖1? 兩個逆變單元并聯(lián)給負(fù)載供電的網(wǎng)絡(luò)模型

1.2? 逆變電源并機的數(shù)字控制

???? 早期的微處理器運算速度有限，通常只具有給定正弦波的發(fā)生、控制逆變電源的開關(guān)及實現(xiàn)保護顯示等功能，逆變電源的核心——逆變器的控制仍然需要模擬電路的參與。隨著電機控制專用DSP的出現(xiàn)和控制理論的發(fā)展，使得逆變電源的控制技術(shù)朝著全數(shù)字化的方向發(fā)展。

???? 逆變電源采用數(shù)字控制，具有以下明顯優(yōu)點：

???? 1）每個并聯(lián)運行的逆變單元模塊都采用全數(shù)字化控制，易于在模塊之間更好地進行均流控制和通信，或者在模塊中實現(xiàn)復(fù)雜的均流控制算法，從而實現(xiàn)高可靠性、高冗余度的逆變單元并聯(lián)運行系統(tǒng)；

???? 2）易于采用先進的控制方法和智能控制策略，使得逆變電源的智能化程度更高，性能更完美；

???? 3）控制靈活，維護方便，系統(tǒng)的一致性好，成本低。

???? 正弦波逆變電源的控制策略有PLD控制、無差拍控制、模糊控制等。對于高性能的逆變電源的設(shè)計，模糊控制器有著以下優(yōu)點：

???? 1）模糊控制器的設(shè)計過程中不需要被控對象的精確數(shù)學(xué)模型，模糊控制器有著較強的魯棒性和自適應(yīng)性；

???? 2）查找模糊控制表只須占用處理器很少的時間，因而可以采用較高采樣率來補償模糊規(guī)則和實際經(jīng)驗的偏差。

2? 系統(tǒng)概述

2.1? 系統(tǒng)特性

???? 1）基于DSP56F805全數(shù)字化設(shè)計，控制元器件少，可靠性高，穩(wěn)定度高；

???? 2）高可靠性SPWM設(shè)計；

???? 3）采用CAN總線技術(shù)，并機安裝方便；

???? 4）可實現(xiàn)N＋1逆變單元并聯(lián)擴容；

???? 5）各逆變單元獨立工作，民主均流；

???? 6）采用獨特調(diào)控原理，“均流不平衡度”≤2％；

???? 7）可帶電熱更換，操作維護方便；

???? 8）輸出電壓精度高，為220(1±1％)V；

???? 9）輸出頻率精度高，為50±0.001Hz；

???? 10）全LCD數(shù)字顯示、測量，菜單控制操作，便于對系統(tǒng)狀態(tài)進行在線實時監(jiān)測；

???? 11）智能化控制，RS-232標(biāo)準(zhǔn)接口，可方便實現(xiàn)本地和遠程集中監(jiān)控管理；

???? 12）保護功能全，具有直流輸入極性反接保護，直流輸入電壓過高、過低保護，輸出電壓過高保護，過載保護，短路保護，過熱保護等。

2.2? 系統(tǒng)概述

2.2.1? 逆變電源并聯(lián)系統(tǒng)

???? 本逆變電源以DA2000HP（2000VA）逆變單元為核心，配以監(jiān)控器、靜態(tài)開關(guān)等，組成一個完整的逆變電源并聯(lián)系統(tǒng)。DA-HP逆變電源并聯(lián)系統(tǒng)工作原理框圖見圖2。

圖2? DA-HP逆變電源并聯(lián)系統(tǒng)工作原理框圖

???? 本系統(tǒng)工作時，首先每臺逆變單元DA2000HP進行自檢，當(dāng)檢測到輸入電壓、溫度和硬件都正常后進行同步和鎖相，最后逆變單元送出交流電壓。當(dāng)檢測到輸入電壓超低或超高、溫度超高或硬件故障，逆變單元停止輸出。逆變單元正常工作時，實時通過CAN總線檢測系統(tǒng)的電壓、電流、相位等參數(shù)，及時進行控制，實現(xiàn)逆變單元之間同相及均流，同時并聯(lián)CAN總線與同步總線實時地把系統(tǒng)的參數(shù)、狀態(tài)送給監(jiān)控器，監(jiān)控器通過RS?232接口把系統(tǒng)的參數(shù)、狀態(tài)送給微機。在工作過程中，若逆變單元檢測到故障，則快速進行“脫機”處理，即把出故障的逆變單元從系統(tǒng)中脫離，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定，同時發(fā)出告警信號及信息，提醒用戶及時處理。

???? 系統(tǒng)中的靜態(tài)開關(guān)的作用是保證用戶負(fù)載供電的不間斷，當(dāng)逆變系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，靜態(tài)開關(guān)及時接通市電，斷開逆變系統(tǒng)，負(fù)載由市電供電。

2.2.2? 逆變單元

???? DA2000HP逆變單元采用DSP芯片DSP56F805及先進的數(shù)字信號處理（DSP）技術(shù)，使得逆變單元的變換、控制、反饋、測量、顯示、通信等實現(xiàn)數(shù)字化控制和管理。同時運用先進的軟件技術(shù)，控制和保護關(guān)鍵電路，盡可能減少整機元器件的數(shù)量，降低由于溫度、老化等問題引起的不穩(wěn)定因素，提高逆變單元的穩(wěn)定性和可靠性。

???? DA2000HP逆變單元工作原理框圖見圖3。

圖3? DA2000HP逆變電源工作原理框圖

???? DA2000HP逆變單元主變換電路采用高可靠性的單端高頻功率變換電路，變換頻率為64kHz。直流輸入通過輸入濾波器、輸入斷路器、輸入接觸器送入單端高頻功率變換電路，經(jīng)過變換，變壓器次級輸出高壓正弦調(diào)制波形。高壓正弦調(diào)制波形經(jīng)過高頻濾波器濾去高頻成分，得到100Hz半橋正弦波。100Hz半橋正弦波經(jīng)過50HzIGBT逆變橋變換得到50Hz220V純凈的正弦波。最后，50Hz220V純凈的正弦波通過輸出接觸器、輸出斷路器、輸出濾波器送給負(fù)載。

???? 為了提高逆變單元的可靠性和負(fù)載適用性，在50HzIGBT逆變橋前增加補償器及損耗器。

???? DA2000HP逆變單元采用的算法是模糊控制算法，把電壓誤差和電流作為輸入模糊變量，實現(xiàn)逆變單元模糊控制。

2.3? DSP56F805簡介

???? Motorola公司開發(fā)的數(shù)字信號處理器DSP56F805具有16位高速定點運算能力，既有單片機（MCU）靈活控制功能和豐富的外設(shè)，又有DSP高速運算能力，非常適合電源控制、電機控制、工業(yè)控制、儀表制造等領(lǐng)域。這種型號的數(shù)字信號處理芯片具有如下優(yōu)點：

???? 1）很高的處理速度

???? ——單指令執(zhí)行周期為25ns（工作頻率為80MHz時），即每s可執(zhí)行40M條指令；

???? ——單周期16×16并行乘-累加器；

???? 2）特有的并行結(jié)構(gòu)

???? ——采用Harvard結(jié)構(gòu)，程序區(qū)與數(shù)據(jù)區(qū)的存儲單元是分開的，高效16位DSP56800DSP內(nèi)核；

???? ——3條內(nèi)部地址總線和1條外部地址總線；

???? ——4條內(nèi)部數(shù)據(jù)總線和1條外部數(shù)據(jù)總線；

???? 3）編程靈活

???? ——具有類似單片機的編程方式；

???? ——支持高級C語言編程；

???? ——開發(fā)方便，靈活的EVM板及豐富的SDK軟件包；

???? 4）高度集成的內(nèi)部資源

???? ——片上集成閃存（Flash）及RAM，計有31.5K×16位的程序Flash，512×16位程序RAM，4K×16位的數(shù)據(jù)Flash，2K×16位數(shù)據(jù)RAM，2K×16位的啟動Flash；

???? ——2個獨立的PWM模塊，每個PWM模塊帶有6個可獨立編程PWM輸出腳，3個電流傳感取樣腳和4個故障檢測輸入腳，支持中心對準(zhǔn)PWM和邊沿對準(zhǔn)PWM工作方式；

???? ——可同時工作的2個12位ADC模塊，每個ADC模塊包含4路輸入腳，ADC模塊可與PWM模塊同步工作；

???? ——14路獨立的輸入輸出口，18路復(fù)用的輸入輸出口；

???? ——1個CAN2.0模塊；

???? ——2個異步串行口（SCI）和1個同步串行口（SPI）；

???? ——2個微分解碼器；

???? ——4組計數(shù)定時器；

???? ——內(nèi)置COP模塊，方便完成看門狗（Watchdog）功能；

???? ——2個外部中斷源；

???? ——可編程的PLL時鐘；

???? ——JTAG/OnCE接口，方便調(diào)試及生產(chǎn)。

3? 系統(tǒng)硬件

???? 系統(tǒng)硬件電路包括主控單元，A/D電路，PWM電路，并機與同步電路，檢測、控制及顯示電路，JTAG/OnCE電路，RS-232、時鐘及電源電路等。主控芯片用了一片144-pinLQFP封裝的DSP56F805數(shù)字信號處理器，具體電路如圖4。

圖4? 系統(tǒng)硬件

3.1? 主控單元

???? 硬件以DSP56F805為中心，充分利用其 A/D、PWM、內(nèi)部Flash、CAN等自帶功能，簡化了設(shè)計。

???? 系統(tǒng)工作正常時，PWMA0～PWMA1腳輸出一對SPWM波形，通過隔離與驅(qū)動電路驅(qū)動單端變換電路功率管（MOSFET），再經(jīng)過主變壓器升壓，次級得到高壓SPWM正弦調(diào)制波形，經(jīng)過L、C濾波得到純凈的100Hz半橋正弦波。PWMA2～PWMA3腳輸出一對PWM波形，通過隔離與驅(qū)動電路驅(qū)動功率管（IGBT），得到50Hz220V純凈的正弦波。PWMA4作為D/A轉(zhuǎn)換，經(jīng)濾波成直流信號，通過隔離與驅(qū)動電路驅(qū)動損耗器。PWMB0～PWMB2作為輸出口，根據(jù)無功功率，選擇適當(dāng)?shù)?a href="http://www.3532n.com/tags/電容/" target="_blank">電容，通過隔離與驅(qū)動電路驅(qū)動補償器。A/D電路時刻檢測輸入電壓、輸出電壓、輸出電流、機內(nèi)溫度等參數(shù)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)一個或多個參數(shù)超過軟件的設(shè)定值，DSP立即關(guān)斷SPWM信號，并發(fā)出報警信號。另外，F(xiàn)AULTA0作為輸出過流取樣，一旦FAULTA0電壓超過閾值，DSP立即關(guān)斷PWM輸出。

3.2? A/D電路

???? DSP56F805的ADC模塊具有下述特點：

???? 1）12位精度；

???? 2）同時或連續(xù)采樣工作方式；

???? 3）同時采樣工作方式下，8個通道轉(zhuǎn)換時間為26.5ADC時鐘周期，即26.5×0.2μs=5.3μs；

???? 4）可由PWM的內(nèi)部同步信號或定時器或外部信號觸發(fā)ADC轉(zhuǎn)換。

???? 為提高轉(zhuǎn)換速度，本系統(tǒng)采用同時采樣工作方式，并由PWMA內(nèi)部同步信號觸發(fā)進行A/D轉(zhuǎn)換。2個ADC模塊的配對情況如下：

???? AN0（100Hz電流取樣）——AN4（100Hz電壓取樣）；

???? AN1（輸出交流電流取樣）——AN5（輸出交流電壓取樣）；

???? AN2（輸入直流電壓取樣）——AN6（吸收管電流取樣）；

???? AN3（溫度取樣）——AN7（參考電壓1.25V）。

???? 由于ADC采樣的量有直流量和交流量，故對兩種不同的量需進行分別處理。

???? 直流量（輸入直流電壓、溫度及參考電壓1.25V）采用一般的數(shù)字濾波處理方式，表達式如式（5）。

???? X=（5）

式中：X為A/D采樣結(jié)果；

????? X（n－1）為第n－1次的采樣結(jié)果；

????? X（n）為第n次的采樣結(jié)果；

????? K₁、K₂為修正系數(shù)。

???? 交流分量包括100Hz電壓、電流、輸出電壓、電流、吸收管電流。在一個周期內(nèi)（10ms）采樣160次，根據(jù)式（6）～式（8）算出有關(guān)的功率值。

???? S=K_s[|U(i)|×|I(i)|]（6）

???? P=K_p[U(i)×I(i)]（7）

???? Q=（8）

式中：S為視在功率；

????? P為有功功率；

????? Q為無功功率；

????? K_s、K_p為修正系數(shù)。

3.3? PWM電路

???? DSP56F805 PWM模塊具有以下主要特點：

???? 1）3組互補的PWM對或6個獨立的PWM；

???? 2）死區(qū)可調(diào)；

???? 3）半周期重裝載能力；

???? 4）20mA輸出驅(qū)動能力。

???? 本系統(tǒng)2個PWM模塊工作方式如下：

???? PWMA0，PWMA1（SPWM0，SPWM1）工作于互補的PWM對，用于產(chǎn)生SPWM調(diào)制波，載波為64kHz，調(diào)制波為100Hz；

???? PWMA2，PWMA3（PWM0，PWM1）工作于軟件控制的I/O，產(chǎn)生50Hz方波信號。把100Hz半波變換為50Hz全波；

???? PWMA4（D/A）工作于D/A，根據(jù)機內(nèi)溫度或損耗產(chǎn)生修正的信號調(diào)整吸收功率管；

???? PWMB0，PWMB1，PWMB2（F0～F2）工作于軟件控制的I/O，用以控制補償電路。

3.4? 并機與同步電路

???? 同步電路由PA0，PA1完成，其中PA0為輸入腳，檢測外部（其它的逆變單元）的50Hz同步信號，PA1為輸出腳，用以送出本機的50Hz同步信號。當(dāng)系統(tǒng)上電后，本機先檢測有無外部同步信號，若有則本機跟蹤外部的信號，并發(fā)出一個同步信號，若無則工作于本機的同步信號。

???? 并機由CAN完成。CAN模塊負(fù)責(zé)收集其它逆變單元的狀態(tài)值（電壓、電流、頻率、有功功率、無功功率等）并發(fā)送本身的狀態(tài)值。

3.5? 檢測、控制及顯示電路

???? 1）PD2設(shè)置為輸入口，當(dāng)S1開關(guān)合上后電源才啟動；

???? 2）PD6，PD7設(shè)置為輸入口，分別檢測輸入接觸器狀態(tài)及輸出斷路器狀態(tài)，只有兩個都正常逆變單元才工作；

???? 3）PB0～PB7，PD0，PD1，PE2為LCD顯示控制電路，其中PE2為輸入口，為顯示菜單按鍵S2，PD0，PD1為輸出口，控制LCD的RS及E，PB0～PB7為輸出口，送出信號給LCD的數(shù)據(jù)口DB0～DB7；

???? 由于采用16×2位字符型LCD模塊，查手冊知LCD的門限電壓為

???? V_ih(min)=2.2V，V_il(max)=0.6V，

???? 符合DSP芯片的邏輯，故DSP56F805可直接驅(qū)動LCD，不須電平轉(zhuǎn)換；

???? 4）PD3～PD5，PE4～PE7為輸出口，分別控制有關(guān)指示燈及繼電器等。

3.6? JTAG/OnCE電路

???? DSP56F805提供JTAG/OnCE電路可方便用戶把程序?qū)懭肫瑑?nèi)的Flash閃存，也方便用戶在線編程、修改和升級軟件。

3.7? RS-232、時鐘及電源電路

???? DSP56F805內(nèi)帶兩組SCI，本系統(tǒng)用了SCI0作為RS232接口，若單機使用時RS232作為通信口與PC機相連，若并機使用，則該口不用，由主監(jiān)控器負(fù)責(zé)與PC機通訊。

???? DSP56F805有一個帶PLL鎖相環(huán)時鐘單元，通過軟件編程可方便改變DSP的時鐘。

???? DSP56F805主電路由＋3.3V供電。

???? 為防止噪聲干擾影響A/D轉(zhuǎn)換精度，A/D采用獨立供電系統(tǒng)。

???? 若外部的數(shù)字電路有＋5V供電系統(tǒng)，與DSP接口必要時須進行電平轉(zhuǎn)換。

4? 系統(tǒng)軟件

4.1? 軟件原理

???? 系統(tǒng)軟件的主要任務(wù)是實現(xiàn)數(shù)字正弦信號，并穩(wěn)定輸出信號電壓，管理各種設(shè)備，并且完成并機的協(xié)調(diào)工作。

???? 系統(tǒng)軟件通過查表的方式把數(shù)字信號送到脈沖寬度調(diào)制電路形成正弦信號Us，通過對輸出信號的采樣反饋得到U_f，經(jīng)過修正輸出正弦信號的幅值以達到穩(wěn)定輸出的目的。其結(jié)構(gòu)圖如圖5所示。

圖5? 穩(wěn)壓反饋原理圖

???? 考慮到電感性負(fù)載對逆變器工作的損害，本機采用電容補償。在對輸出電壓和電流進行密集采樣之后，算出視在功率S、有功功率P及無功功率Q，

???? S=K_s[|U(i)|× |I(i)|]（9）

???? P=K_p[U(i)×I(i)]（10）

????? Q=（11）

????? 根據(jù)無功功率的大小和本機的特性參數(shù)，設(shè)定無功功率允許窗口，利用查表方法投入適當(dāng)?shù)碾娙萁M合，達到補償?shù)哪康摹?

4.2? 軟件模塊結(jié)構(gòu)

???? 本系統(tǒng)軟件采用模塊化設(shè)計，根據(jù)任務(wù)可分為7個模塊：系統(tǒng)初始化模塊、數(shù)字正弦信號產(chǎn)生及輸出穩(wěn)定模塊、補償模塊、并機均流模塊、故障檢測處理模塊、顯示模塊、通信模塊。其流程如圖6所示。

圖6? 軟件模塊框圖

4.2.1? 系統(tǒng)初始化模塊

???? 系統(tǒng)初始化模塊包括：中斷及優(yōu)先權(quán)設(shè)置、PWM設(shè)置、定時設(shè)置、A/D設(shè)置、通用輸入輸出口設(shè)置、通信口設(shè)置等。系統(tǒng)初始化模塊是DSP工作的開始，程序放在DSP_ init()子程序及appcofig.h程序中。

4.2.2? 數(shù)字正弦信號產(chǎn)生及輸出穩(wěn)定模塊

???? 數(shù)字正弦信號產(chǎn)生及輸出穩(wěn)定模塊，又分為信號采樣及處理模塊、輸出穩(wěn)定模塊、PWM重加載中斷服務(wù)模塊等3個子模塊。

???? 其中信號采樣及處理模塊又分為：A/D采樣，有功功率計算，無功功率計算，功率因數(shù)計算，輸出電壓有效值計算，輸出電流有效值計算等。

???? 輸出信號穩(wěn)定模塊主要任務(wù)是根據(jù)給定的標(biāo)準(zhǔn)信號（輸出220V）和輸出的反饋信號之差采用模糊算法，以最快的速度把輸出電壓調(diào)整到標(biāo)準(zhǔn)值。

???? PWM重加載中斷優(yōu)先級最高。為保證以最快的速度完成PWM重加載工作，此程序采用匯編語言，利用DSP56F805的快速16位數(shù)的乘法，在約3μs內(nèi)完成重加載的計算工作。

4.2.3? 補償模塊

???? 逆變器在帶感性負(fù)載時，一方面功率因數(shù)降低，降低了逆變器的有功功率，另一方面滯后的電流會給逆變器帶來危害。補償模塊的作用是在帶感性負(fù)載時，用投入適當(dāng)電容的方法對感性負(fù)載進行補償。根據(jù)信號采樣模塊計算出無功功率Q和本機最大允許無功功率ΔQ，采用模糊算法以最快的速度把無功功率調(diào)整到允許范圍內(nèi)。

4.2.4? 并機均流模塊

???? 并機均流模塊是為多單元并聯(lián)輸出時用的。它不僅保證各單元輸出電壓的幅度、頻率、相位一致，而且還要求各單元的輸出負(fù)載均流。通過CAN總線對參與并機的各單元電流進行分析、計算，使本單元電流為總電流的1/N，達到均流的目的。

???? 定時鎖相電路用來檢測相位和頻率，使數(shù)字正弦信號產(chǎn)生器輸出的相位和頻率一致。

4.2.5? 故障檢測處理模塊

???? 故障檢測處理模塊分別對輸入電壓太高或太低、輸出電壓太高或太低、輸出過載，PWM電路故障、機內(nèi)溫度、開關(guān)管狀態(tài)進行檢測。對所檢測的故障分為兩類分別進行不同情況處理：對于非致命性故障采用故障顯示及報警；對于致命性故障除采用故障顯示及報警外，還關(guān)閉PWM工作以防進一步損害其它器件。

4.2.6? 顯示模塊

???? 顯示模塊是用來顯示逆變電源的工作狀態(tài)和參數(shù)，顯示的參數(shù)主要有V_in、I_in、V_out、I_out、P_out、θ等。由于采用16X2的LCD，每次只能顯示V_out及另一個參數(shù)，通過循環(huán)按動S₂鍵可顯示其它參數(shù)。

4.2.7? 通信模塊

???? 通信模塊是獨立于其它模塊單獨工作的，通過CAN總線管理進行多單元通信工作。各并聯(lián)運行的單元之間，采用數(shù)據(jù)包的方式進行通信。數(shù)據(jù)包中包含有一個數(shù)據(jù)包標(biāo)志及若干個數(shù)據(jù)塊。每個數(shù)據(jù)中又包含了參與并聯(lián)單元的標(biāo)識號、輸出電流值等信息。通信模塊就是負(fù)責(zé)管理數(shù)據(jù)包的發(fā)送和接收工作，它是獨立工作的。它和并機均流模塊采用通信的方式傳送數(shù)據(jù)，并機均流模塊計算出本機的輸出電流后把它放在緩沖區(qū)內(nèi)，并通知通信模塊發(fā)送信號，當(dāng)通信模塊收到并機均流模塊的發(fā)送信號后，等到數(shù)據(jù)包到達本機后，本機狀態(tài)加入數(shù)據(jù)包中并發(fā)送出去，同時也向并機均流模塊發(fā)送有效數(shù)據(jù)包信號。并機均流模塊收到通信模塊發(fā)送來的信號后就到緩沖區(qū)中取走數(shù)據(jù)。

???? 本系統(tǒng)采用Motorola公司的MSCAN軟件進行CAN通信軟件的編程，方便快捷。

4.3? 主程序清單

???? 主程序框圖見圖7，主程序清單如下：

main ( )

{

Dsp_init ( ) ; /＊ 系 統(tǒng) 初 始 化 ＊ /

adc_tans ( ) ; /＊ 輸 入 電 壓 采 樣 ＊ /

chech_VI _ IAI_TT( ); /＊ 檢 查 輸 入 電 壓 是 否 合 適 ＊ /

while ( 1 )

{

if ( PWMA_INT_F!=0 ) /＊ 是 否 有 PWM重 加 載 中 斷 到 來 ＊ /

{

adc_trans ( ) ; /＊ 把 A/D采 樣 結(jié) 果 送 入 相 應(yīng) 緩 沖 區(qū) ＊ /

bace_hot_protect( ); /＊ 送 出 脈 沖 調(diào) 寬 波 形 到 PWMA4 ＊ /

if(OP_FLAG!=0 ) /＊ 判 斷 是 否 過 零 ＊ /

{

phase_Output_U2_Change ( ) ; /＊ 橋 式 開 關(guān) 倒 相 ＊ /

Move_Buffers ( ) ; /＊ 將 第 一 級 緩 沖 區(qū) 內(nèi) 容 轉(zhuǎn) 存 到 第 二 級 緩 沖 區(qū) ＊ /

Multiple_count ( ); /＊ 計 算 有 功 功 率 P， 視 在 功 率 S、 電 壓 有 效 值 、 電 流 有 效 值 ＊ /

If ( STRAT_FLAG = 0 ) /＊ 是 否 剛 開 機 ＊ /

{

Narmal_V2_corr_kh ( ); /＊ 正 常 計 算 脈 寬 ＊ /

}

else

{

Start_V2_corr_kk ( )； /＊ 慢 起 動 ， 計 算 脈 寬 ＊ /

}

count_IACP ( ) ; /＊ 均 流 計 算 ＊ /

count_power_compensate ( ) ; /＊ 功 率 因 素 補 償 計 算 ＊ /

check_VI_IAI_TT ( ); /＊ 檢 測 輸 入 電 壓 是 否 異 常 ， 是 否 過 載 ， 溫 度 是 否 過 高 ＊ /

}

}

}

}

中 斷 程 序 如 下 ：

void PWM_Reload_A_callback ( void ) ; /＊ PWMA重 加 載 中 斷 ， 根 據(jù) 相 位 送 出 不 同 指 令 ＊ /

void SX_callback ( void ) ; /＊ 鎖 相 中 斷 ＊ /

void HSCAN_Callback ( void ) ; /＊ MSCAN 中 斷 收 發(fā) 程 序 ＊ /

圖7? 主程序流程圖

4.3? 特殊軟件算法說明

???? 本機需要調(diào)整的量有：輸出電壓幅度、頻率、相位、功率因數(shù)、均流等，所有的算法都采用模糊算法。

???? 輸出電壓調(diào)整的輸入變量有電壓偏差E和變化率ΔE，輸出控制量為脈沖寬度Z_c，因此對輸入變量

???? 定義了兩個語言：電壓偏差和變化率。電壓偏差其模糊值為5個，即低、較低、中等、較高、高。對于變化率有3個模糊值，即減小、不變和增大。根據(jù)以上定義作相應(yīng)的模糊判決。

???? 功率因數(shù)補償?shù)妮斎胱兞繛橛泄β势睿捶答仧o功功率和允許無功功率之差），其模糊值有3個，即負(fù)、正好、過大。其輸出控制量為投入電容的容量，電容的容量組合有8種，可根據(jù)有功功率偏差來確定電容的容量組合。

5? 實驗結(jié)果

???? 我們采用DSP56F805做出2臺逆變電源樣機，試驗結(jié)果令人滿意。

???? 圖8為50Hz驅(qū)動波形，圖9為100Hz半波波形，圖10、圖11為SPWM波形。

圖8? 50Hz驅(qū)動波形

圖9? 100Hz半波波形

圖10? SPWM調(diào)制波形（低頻）

圖11? SPWM調(diào)制波形（高頻）

???? 主要技術(shù)參數(shù)如下：

???? 輸入電壓???? DC40～60V

???? 輸出電壓???? AC220（1±1％）V

???? 輸出頻率???? 50Hz±0.001Hz

???? 輸出功率???? 2000VA

???? 均流偏差???? ≤2％

???? 整機效率???? ≥89％

6? 結(jié)語

???? 本文介紹了基于DSP56F805數(shù)字化控制的可并機的逆變電源原理，提出了控制信號的產(chǎn)生過程。實驗結(jié)果證明了數(shù)字化實現(xiàn)的正確性，取得了較好的結(jié)果。基于DSP56F805控制的可并機的逆變電源具有實時性好、控制精度高、開發(fā)方便和成本低等優(yōu)點。