在线UPS设计

摘要

不间断电源(UPS)广泛应用在消防、建筑、通讯、电力以及交通等各行各业。它有两个基本作用:第一，停电时，通过DC/AC变换，把蓄电池的直流电逆变为交流电，为用电设备继续提供不间断交流电源；第二，在电网和用电设备之间加一道隔离网，避免两者之间的相互冲击和干扰。正是由于这种双重功能，UPS近年来得到飞速发展，出现了很多新兴技术和发展趋势。其中有两个发展趋势尤为引人注目：第一，串并联电路拓朴结构，远优于目前的单独的串联或并联；第二，信号处理控制技术(DSP)，无论从实时性、还是从精度和可靠性方面比较，都远优于现有的控制技术。

本文不但是本人对以上两种技术与在线补偿式UPS的结合产物一基于DSP的串并联在线补偿式UPS所做研究的总结，也是在与企业合作从事相关项目所做工作的整理。论文首先分析了UPS(Uninterruptable Power Supply)的作用、分类以及发展趋势，及串并联UPS电路结构的特点、工作原理，以及UPS的控制策略，和电压电流的精确性、实时性控制;接着提出了以DSP (Digital Signal Processing)为控制CPU来实现这一电路的设计方案，包括硬件设计(电路原理图的设计、芯片选型等)、软件设计(主要包括UPS逆变器PWM波形的重复控制算法的软件设计、DSP与以太控制器接口的软件设计、DSP与液晶显示器接口的软件设计);然后进行了算法研究，确定了以自适应重复控制算法为核心的算法体系，并运用Pspice, Matlab等软件进行了仿真、实验，验证了算法的合理性。

本文旨在为厂家和校方合作开发的项目“基于DSP的串并联在线补偿式UPS控制解决方案”提供完备的理论体系和设计方案，对涉及到的电路结构、算法、以及编程进行定性、定量研究，最终提供了一套较为实用的电路模型、软件模型等数学模型，使该项目后继工作者能据此迅速展开后续工作。

关键词：不间断电源；数字信号处理；重复控制

摘要………………………………………………………………………………………………………………. 1

第一章绪论………………………………………………………………………………………………….. 3

（一）选题背景……………………………………………………………………………………… 3

（二）UPS基础及国内外研究现状、发展趋势……………………………………….. 4

第二章基于DSP的串并联UPS的总体设计方案…………………………………………. 11

（一）UPS逆变器控制策略………………………………………………………………….. 11

（二）基于DSP的串并联UPS的总体设计………………………………………….. 15

第三章基于DSP的串并联UPS的硬件设计……………………………………………….. 28

（一）DSP概述……………………………………………………………………………………. 28

（二）DSP硬件系统设计……………………………………………………………………… 28