在线式UPS电源的数字化控制技术研究

王雷

摘 要：当前，随着科学技术的不断发展，在线UPS电源得以广泛应用，在此背景下，为了确保其能够充分的发挥出自身的优势性能，就需要落实相应的技术来实现对其输出波形的有效控制。而将数字化控制技术应用于其中，则能够通过完善的设计来实现这一问题的有效解决。文章首先对在线式UPS电源进行了综述，其次在分析当前数字化控制技术应用于在线式UPS电源中所需解决问题的基础上，为如何实现完善的控制系统设计提出对策，以供参考。

关键词：在线式UPS电源；数字化控制技术；研究

前言

随着社会主义经济的不断发展，社会生产与人们日常生活的开展都对供电质量提出了更高的要求，在此背景下，为了确保实现安全、稳定的供电模式，以在满足实际需求的基础上，提高电力系统的供电质量与综合效益，进而将在线UPS电源应用在供电系统中，以试图通过对供电电压波形输出的有效控制来提高供电的质量。而要想充分的发挥出在线UPS电源的优势作用，就需要将数字化控制技术完善的应用于其中，进而通过行之有效的设计来确保实现对逆变器部分的有效控制。

1 在线式UPS电源综述

首先，这一电源运行的原理。根据其内部结构，整个系统的运行需以滤波器为基来实现市电电源的传输，在此基础上来实现对电磁与射频干扰的抑制，然后以四路划分形式来实现对后续电路运行的有效控制。具体来讲：市电电源的电流通过供电通道到达转换继电器常闭触点的位置上，而电流则要通过充电器来实现对电池组的充电工作，在此种条件下，能够确保在供电中断时实现电源的正常运作，同时，电流在传输到整流滤波器输入端时能够实现自动校正控制，而整个系统能够将相应同步跟踪信号传送到UPS同步电路中。在此过程中，要想确保UPS电源能够实现安全、可靠且高效的运行，就需要确保逆变器与市电下的电源处于相应的运行频率、相位以及电压下，而这就需要以相应控制技术的融入来满足这样实际所需。

2 当前这一电源数字化控制下所需解决的问题

在实际落实这一控制技术的过程中，一般情况下，能够与DSP来实现对逆变器的控制，以解决数字PWM所产生的问题。而模拟PWM的产生则是由三角波与控制信号对比而生成的，在此過程中，定时器所产生的是锯齿波以及三角波，数字比较器则决定了相应输出信号的稳定程度，事实上，PWM的产生原理在理论上讲并不存在差别，但是其中的数字PWM具备了自身的特点。在实际落实这一数字化控制问题的过程中，一般能够采用DPS芯片，进而实现PWM发生模块的集合，其中包括了对称与非对称两种，文章研究的在线UPS电源系统则是以对称式PWM来实现的。在实际运行的过程中，随着计时器的增值与递减，计数值就会随之产生相应的变化，进而分别实现高、低电平的控制与输出，但是，其中会出现逆变桥共通的问题，所以需要实现相应信号死区的设计。在实际落实的过程中，能够通过对模拟电路的应用来落实，或者是通过DSP内部死区模块来实现，而为了充分提高控制的精准度，需要确保结合实际逆变器选择的型号来确定相应开关的控制频率。当PWM处于对称状态下，系统的分辨率能够使相应PWM的分辨率迎合UPS控制精度的实际需求。

3 在线UPS电源系统的实际设计与实验分析

3.1 实际设计

在采用数字化控制技术来落实这一设计内容的过程中，采用的控制芯片型号为TM320LF2406，与其配套的在线UPS电源的标准为：电压为100伏、功率为50赫兹。采用这一芯片的原因为：其能够实现对信号的快速处理与控制功能，并能够以相应的技术软件来落实复杂控制算法。具体设计的过程中，主要是从系统结构以及系统软件应用两方面着手：

首先，在结构设计上。以所选取的芯片型号来明确这一电路所输出电压功率的有效变换，主要包括了输入、输出、充电以及升压四个环节，由于在实际操作的过程中，每一个环节间并不存在联系，而是作为独立个体而呈现出来的，因此，便能够实现对每一环节独立控制操作。基于DSP在输送指令过程中所需要时间较短，因此可以应用其作为对电流与电压环的控制，而由于UPS电源下四个不同变化功率需要以6路信号来实现相应的信号反馈。在实现对信号采集的过程中，需要以DSP芯片的运用来实现，对应功能部分为A/D转换模式，其是由两个模块组建而成的，并分别承担着各自的职能。

其次，在内部软件设计上。在实际落实这一设计内容的过程中，需要为实现电压以及稳压值的输出，而这就需实现对正弦波幅值的校正，进而才能够为实现对输出电压的有效控制、并发挥出在线UPS的优势性能奠定基础。在落实这一内容的过程中，需要以恰当的计算方法如比例控制算法等来实现，进而在解决内部所存在问题的基础上，提高系统的运行与响应速度，实现电源的稳定、可靠供电。

3.2 实验分析

在如上系统结构与软件设计分析的基础上，为了能够确保数字化控制技术的应用能够切实发挥出自身的功能，进而为确保实现可靠且稳定的供电奠定基础，就需要实现对这一系统的实验分析，以通过实验模拟来证明这一技术的应用价值与完善程度。在实际落实实验的过程中，所输入的市电电压标准为：电压为110伏、功率为50赫兹，而BUS的电压则为170伏，而相应输出的电容与电压分别4.7uF以及2mH，相应负载为七百瓦的白炽灯；闭环控制器下，前馈控制系数以及比例控制系数均为1、增益系数为0.25，将死区时间设置为2us，频率为8kHz。以上条件下进行实验的结果表明：当整体加载量在一瞬间迅速升高时，那么要想使系统恢复到稳定状态之下，则需要的时间相对较长，且稳态误差也相对较大；而即使系统在瞬间的加载量并不高，且能够在短时间内实现稳定的状态，但是其所呈现出的稳态误差也还是相对较大。因此，为了全面提升系统的实际反应速度，实现电压的迅速调节以确保供电的稳定性，则需要以比例调节器的加入来实现。

而为了实现对系统稳态误差这一问题的有效处理，则要在加入比例调节器的同时，加入积分调节器。在整个实验的过程中，BUS电压是处于恒定状态下的，但是，在实际运行的过程中，这一电压并不能够处于仿真试验中的理想状态之下，因此，这就会在实际运行的过程中，因重载的突然性施加或者减少而致使电压受到影响，进而无法确保实现稳定的供电。所以，为了充分的发挥出数字化控制技术在在线UPS电源中的完善且高效应用，就需要根实际情况所需来实现有针对性的解决，进而才能够满足实际使用需求。

4 结束语

综上所述，在信息技术迅速发展的背景之下，在线UPS电源的普及性应用为提高供电的可靠性与安全性提供了技术基础，进而为提高供电质量、提升电力企业的综合效益奠定了基础。而在实际应用这一电源的过程中，需要结合所需解决的问题，针对系统的结构以及软件进行完善设计，并要结合实际情况所需，确保这一控制技术的融入能够从根本上提高这一电源的性能，进而充分的发挥出自身的技术优势，为促进电力企业实现稳健发展奠定基础。

参考文献

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