在線式UPS電源的數字化控制技術研究

王雷

摘 要：當前，隨著科學技術的不斷發展，在線UPS電源得以廣泛應用，在此背景下，為了確保其能夠充分的發揮出自身的優勢性能，就需要落實相應的技術來實現對其輸出波形的有效控制。而將數字化控制技術應用于其中，則能夠通過完善的設計來實現這一問題的有效解決。文章首先對在線式UPS電源進行了綜述，其次在分析當前數字化控制技術應用于在線式UPS電源中所需解決問題的基礎上，為如何實現完善的控制系統設計提出對策，以供參考。

關鍵詞：在線式UPS電源；數字化控制技術；研究

前言

隨著社會主義經濟的不斷發展，社會生產與人們日常生活的開展都對供電質量提出了更高的要求，在此背景下，為了確保實現安全、穩定的供電模式，以在滿足實際需求的基礎上，提高電力系統的供電質量與綜合效益，進而將在線UPS電源應用在供電系統中，以試圖通過對供電電壓波形輸出的有效控制來提高供電的質量。而要想充分的發揮出在線UPS電源的優勢作用，就需要將數字化控制技術完善的應用于其中，進而通過行之有效的設計來確保實現對逆變器部分的有效控制。

1 在線式UPS電源綜述

首先，這一電源運行的原理。根據其內部結構，整個系統的運行需以濾波器為基來實現市電電源的傳輸，在此基礎上來實現對電磁與射頻干擾的抑制，然后以四路劃分形式來實現對后續電路運行的有效控制。具體來講：市電電源的電流通過供電通道到達轉換繼電器常閉觸點的位置上，而電流則要通過充電器來實現對電池組的充電工作，在此種條件下，能夠確保在供電中斷時實現電源的正常運作，同時，電流在傳輸到整流濾波器輸入端時能夠實現自動校正控制，而整個系統能夠將相應同步跟蹤信號傳送到UPS同步電路中。在此過程中，要想確保UPS電源能夠實現安全、可靠且高效的運行，就需要確保逆變器與市電下的電源處于相應的運行頻率、相位以及電壓下，而這就需要以相應控制技術的融入來滿足這樣實際所需。

2 當前這一電源數字化控制下所需解決的問題

在實際落實這一控制技術的過程中，一般情況下，能夠與DSP來實現對逆變器的控制，以解決數字PWM所產生的問題。而模擬PWM的產生則是由三角波與控制信號對比而生成的，在此過程中，定時器所產生的是鋸齒波以及三角波，數字比較器則決定了相應輸出信號的穩定程度，事實上，PWM的產生原理在理論上講并不存在差別，但是其中的數字PWM具備了自身的特點。在實際落實這一數字化控制問題的過程中，一般能夠采用DPS芯片，進而實現PWM發生模塊的集合，其中包括了對稱與非對稱兩種，文章研究的在線UPS電源系統則是以對稱式PWM來實現的。在實際運行的過程中，隨著計時器的增值與遞減，計數值就會隨之產生相應的變化，進而分別實現高、低電平的控制與輸出，但是，其中會出現逆變橋共通的問題，所以需要實現相應信號死區的設計。在實際落實的過程中，能夠通過對模擬電路的應用來落實，或者是通過DSP內部死區模塊來實現，而為了充分提高控制的精準度，需要確保結合實際逆變器選擇的型號來確定相應開關的控制頻率。當PWM處于對稱狀態下，系統的分辨率能夠使相應PWM的分辨率迎合UPS控制精度的實際需求。

3 在線UPS電源系統的實際設計與實驗分析

3.1 實際設計

在采用數字化控制技術來落實這一設計內容的過程中，采用的控制芯片型號為TM320LF2406，與其配套的在線UPS電源的標準為：電壓為100伏、功率為50赫茲。采用這一芯片的原因為：其能夠實現對信號的快速處理與控制功能，并能夠以相應的技術軟件來落實復雜控制算法。具體設計的過程中，主要是從系統結構以及系統軟件應用兩方面著手：

首先，在結構設計上。以所選取的芯片型號來明確這一電路所輸出電壓功率的有效變換，主要包括了輸入、輸出、充電以及升壓四個環節，由于在實際操作的過程中，每一個環節間并不存在聯系，而是作為獨立個體而呈現出來的，因此，便能夠實現對每一環節獨立控制操作。基于DSP在輸送指令過程中所需要時間較短，因此可以應用其作為對電流與電壓環的控制，而由于UPS電源下四個不同變化功率需要以6路信號來實現相應的信號反饋。在實現對信號采集的過程中，需要以DSP芯片的運用來實現，對應功能部分為A/D轉換模式，其是由兩個模塊組建而成的，并分別承擔著各自的職能。

其次，在內部軟件設計上。在實際落實這一設計內容的過程中，需要為實現電壓以及穩壓值的輸出，而這就需實現對正弦波幅值的校正，進而才能夠為實現對輸出電壓的有效控制、并發揮出在線UPS的優勢性能奠定基礎。在落實這一內容的過程中，需要以恰當的計算方法如比例控制算法等來實現，進而在解決內部所存在問題的基礎上，提高系統的運行與響應速度，實現電源的穩定、可靠供電。

3.2 實驗分析

在如上系統結構與軟件設計分析的基礎上，為了能夠確保數字化控制技術的應用能夠切實發揮出自身的功能，進而為確保實現可靠且穩定的供電奠定基礎，就需要實現對這一系統的實驗分析，以通過實驗模擬來證明這一技術的應用價值與完善程度。在實際落實實驗的過程中，所輸入的市電電壓標準為：電壓為110伏、功率為50赫茲，而BUS的電壓則為170伏，而相應輸出的電容與電壓分別4.7uF以及2mH，相應負載為七百瓦的白熾燈；閉環控制器下，前饋控制系數以及比例控制系數均為1、增益系數為0.25，將死區時間設置為2us，頻率為8kHz。以上條件下進行實驗的結果表明：當整體加載量在一瞬間迅速升高時，那么要想使系統恢復到穩定狀態之下，則需要的時間相對較長，且穩態誤差也相對較大；而即使系統在瞬間的加載量并不高，且能夠在短時間內實現穩定的狀態，但是其所呈現出的穩態誤差也還是相對較大。因此，為了全面提升系統的實際反應速度，實現電壓的迅速調節以確保供電的穩定性，則需要以比例調節器的加入來實現。

而為了實現對系統穩態誤差這一問題的有效處理，則要在加入比例調節器的同時，加入積分調節器。在整個實驗的過程中，BUS電壓是處于恒定狀態下的，但是，在實際運行的過程中，這一電壓并不能夠處于仿真試驗中的理想狀態之下，因此，這就會在實際運行的過程中，因重載的突然性施加或者減少而致使電壓受到影響，進而無法確保實現穩定的供電。所以，為了充分的發揮出數字化控制技術在在線UPS電源中的完善且高效應用，就需要根實際情況所需來實現有針對性的解決，進而才能夠滿足實際使用需求。

4 結束語

綜上所述，在信息技術迅速發展的背景之下，在線UPS電源的普及性應用為提高供電的可靠性與安全性提供了技術基礎，進而為提高供電質量、提升電力企業的綜合效益奠定了基礎。而在實際應用這一電源的過程中，需要結合所需解決的問題，針對系統的結構以及軟件進行完善設計，并要結合實際情況所需，確保這一控制技術的融入能夠從根本上提高這一電源的性能，進而充分的發揮出自身的技術優勢，為促進電力企業實現穩健發展奠定基礎。

參考文獻

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