ups逆变器数字化控制技术.pdf

《电工技术杂志》2001年第12期 ·绦述· UPS逆变器数字化控制技术 高 军 黎 辉 杨 旭 王兆安(两安交通大学710049 摘 要 个绍了uPs逆变电源实现由模拟控制向数字陀控制方向转变的重要意义．兮听了 三节世5-袁用畛段或研究阶疑的各种uPs逆变器数字化控制方法，指出今后ups逆变器控制策 萼的发展方向。， 关键词 uPs正弦波逆变器数字控制 性【1。： 1 引言 (1)算法蕴涵了动态控制过程中过去、现在和 随着{：fBj断电源(uPS)应用越来越广泛，对将来的主要信息。：其中，比例(P)代表r当前的 L’PS的研究也日益深入。在ups的各个组成部分信息，起校正偏差的作用，使过程反应迅速。微分 中．最关键的部分是逆变器，它在很大程度上决定 (D)在信号变化时有超前控制作用，代表r将来 了整个电源的性能 目前，UPS逆变器输出波形 的信息。在过程开始时强迫过程加速进行，过程结 的控制多采用模拟电路．控制方法为传统的PID 束时减小超谰．克服振荡，提高系统的稳定性，加 调节器：传统模拟控制的局限性为：①电源的生产 快系统的过渡过程。积分(I)代表了过去积累的 一致性不好。②设计周期长，调试复杂，③无法采 信息，它能消除静差．改善系统的静态特性。此= 用一尴先进的控制方法。 个作用配合得当．可使动态过程快速、平稳、准 近年来．随着大规模集成电路ASIC、现场可确，收到良好的效果， 编程逻辑器件FPGA及数字信号处理器DSP技术 (2)PID控制算法在设汁过程中不过分依赖系 的发展，UPS逆变器的控制逐渐由模拟转向数字， 统参数，因此系统参数的变化埘控制效果的影响很 即向数宁化方向发展。UPS逆变器实现数字化可 小．控制的适应性好，有较强鲁棒性： 带来以下好处：①减少控制元件数量，提高系统抗 (3)PID算法简单明了，已经形成一窭完整的 干扰能／J 当没计和制造灵活，每台电源间的一致 设汁和参数调整方法。 性灯，一是控制方法改变，只需要修改程序即可， 但是，数字PII)控制算法应用到UPS逆变器 无需变动硬件电路．大大缩短r设计嗣期。③可以 中，不可避免的产生了一些局限性。首先，PID算 采用更先进的控制方法。输出屯能质量好，可靠性 法控制的精度取决于比例项和积分项的选取，这两 高．便于实现智能控制。④由于控制方法灵活，便 项越大，控制精度越高。但是，积分项的加入会使 于几台UPS的并联运行控制，从而实现UPS的并输出电压与给定信号之间产牛jffj位偏移。在UPS 饥． 中，由于锁相同步的要求，这种相位偏移是绝对不 与UPS的数字化相对应，各种各样的离散控 允许的．这样，算法中积分作用必须取得很小甚至 制与法成为研究的热点．如无差拍控制、重复控 不加。其次，输出电压信号经采样离散化后，不可 制、离散滑模控制及人工神经网络控制等。总之， 避免存在量化误差，即算法可以觉察到的误差最小 数字化控制技术是UPS的一个必然发展方向。 值为一个量化单位：由于最化误差的影响．比例作 用不能取得太大，否则系统不稳定。最后．由于采 2 UPS逆变器数字控制技术 样和计算延时的影响，控制信号要延迟一个采样周 2．1数字PID控制 期输出。这等同于在系统中串联了一个纯延迟环 I，ID控制是目前为止应用最为广泛