專(zhuān)利名稱(chēng)：三相ups并機(jī)系統(tǒng)的同步實(shí)現(xiàn)方法及同步控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及三相UPS (不間斷電源)并機(jī)同步實(shí)現(xiàn)的一種方法，具體是通過(guò)32位DSP TMS320F2812的控制，實(shí)現(xiàn)并機(jī)系統(tǒng)各UPS輸出電壓的頻率和相位的高精度同步。
背景技術(shù)：
隨著重要用電設(shè)備和用戶(hù)對(duì)高品質(zhì)電源要求的不斷提高，UPS得到了廣泛的應(yīng)用。全控型電力電子器件、高性能DSP和先進(jìn)控制技術(shù)的發(fā)展，促進(jìn)了 UPS向綠色化、數(shù)字化、智能化和冗余并機(jī)等方向發(fā)展，并機(jī)運(yùn)行可以使UPS供電系統(tǒng)方便擴(kuò)容和實(shí)現(xiàn)冗余，大大提高了系統(tǒng)的可靠性。而并機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)是各臺(tái)UPS輸出電壓的頻率、相位的高精度同步。并機(jī)控制方法應(yīng)用最多的是基于有功功率和無(wú)功功率方法，因?yàn)椴C(jī)系統(tǒng)各UPS的輸出電壓的幅值差Λ V、相位差Δ爐與有功環(huán)流Ph、無(wú)功環(huán)流Qh都有關(guān)系。通過(guò)檢測(cè)QH、Pdt為已知量，就可以求得此時(shí)的輸出電壓幅值差A(yù)V，從而調(diào)節(jié)輸出電壓的幅值；同理可求得此時(shí)的輸出電壓的相位差Δ爐，調(diào)節(jié)輸出電壓的相位，實(shí)現(xiàn)有功功率和無(wú)功功率的均分，從而實(shí)現(xiàn)了 UPS的并聯(lián)均流控制。這種方法可靠性高，擴(kuò)展容易，是一種比較完善的并機(jī)技術(shù)，但這種方法算法較為復(fù)雜，檢測(cè)精度要求很高。為此，本發(fā)明特提出一種較為簡(jiǎn)易的三相UPS并機(jī)系統(tǒng)的同步實(shí)現(xiàn)方法，樣機(jī)實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了這種方法的有效性和可靠性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在基于TMS320F2812的并機(jī)控制的硬件電路基礎(chǔ)這上，提供三相UPS并機(jī)系統(tǒng)的同步實(shí)現(xiàn)方法及同步控制裝置，具體技術(shù)方案如下。三相UPS并機(jī)系統(tǒng)的同步實(shí)現(xiàn)方法，具體是:在并機(jī)系統(tǒng)中的各UPS均設(shè)有基于TMS320F2812的并機(jī)控制電路，通過(guò)DSP的CAPl 口(捕獲口 I)檢測(cè)旁路電壓信號(hào)上升沿，DSP的CAP2 口(捕獲口 2)檢測(cè)并機(jī)同步信號(hào)上升沿；對(duì)于多機(jī)并聯(lián)系統(tǒng)中任意A、B兩機(jī)，在不同運(yùn)行狀態(tài)下，通過(guò)DSP對(duì)同步信號(hào)進(jìn)行分析和綜合，由DSP的TlPWM引腳發(fā)出PWM信號(hào)，調(diào)節(jié)每臺(tái)UPS輸出電壓的頻率與相位，從而實(shí)現(xiàn)各UPS的同步；所述不同運(yùn)行狀態(tài)包括:①A開(kāi)機(jī)、B未開(kāi)，且無(wú)旁路電壓 ’②A(yíng)開(kāi)機(jī)、B未開(kāi)，有旁路電壓A、B機(jī)均開(kāi)機(jī)，有旁路電壓；④A、B機(jī)均開(kāi)機(jī)，無(wú)旁路電壓。進(jìn)一步的，上述的三相UPS并機(jī)系統(tǒng)的同步實(shí)現(xiàn)方法中，同步信號(hào)的分析和綜合具體是:①A機(jī)開(kāi)機(jī)、B機(jī)未開(kāi)，且無(wú)旁路電壓請(qǐng)參見(jiàn)附圖2，開(kāi)機(jī)初始化后，若同步線(xiàn)上無(wú)同步信號(hào)，DSP的TlPWM將發(fā)本機(jī)方波信號(hào)f；，當(dāng)DSP的CAP2 口捕捉到tO時(shí)刻上升沿時(shí)，DSP的CAPl 口開(kāi)始捕捉旁路電壓上升沿信號(hào)，同時(shí)CAP2 口開(kāi)始捕捉tl時(shí)刻下降沿，當(dāng)捕捉到后，又開(kāi)始捕捉t2時(shí)刻上升沿，CAPl口如未捕捉到旁路電壓上升沿信號(hào)，則斷定無(wú)旁路電壓，停止CAPl 口的捕捉，同時(shí)TlPWM繼續(xù)發(fā)出同tO t2時(shí)刻一致的同步信號(hào)； ②A(yíng)單機(jī)開(kāi)機(jī)后、B機(jī)未開(kāi)且有旁路電壓，該狀態(tài)包括兩種:
設(shè)同步信號(hào)頻率為ft，旁路電壓信號(hào)頻率為fp，狀態(tài)之一，A開(kāi)機(jī)、B未開(kāi)，有旁路，在t2時(shí)刻捕捉到tl’時(shí)刻下降沿，CAP2 口捕捉到同步信號(hào)在to時(shí)刻上升沿后，開(kāi)始捕捉在tl時(shí)刻下降沿；同時(shí)CAPl 口捕捉旁路信號(hào)在tO’時(shí)刻的上升沿，捕捉到上升沿后，開(kāi)始捕捉旁路信號(hào)在tl’時(shí)刻下降沿；若在TlPWM開(kāi)始發(fā)送PWM信號(hào)到t2這段時(shí)間CAPl 口仍未捕捉到在tl’時(shí)刻下降沿，則可認(rèn)為f；落后于fp，然后TlPWM在t2時(shí)刻后繼續(xù)發(fā)出同上一周期相同頻率的ft，同時(shí)CAPl 口繼續(xù)捕捉旁路信號(hào)在tl’時(shí)刻的下降沿，在t2 t3間捕捉到旁路在tl’下降沿，此時(shí)計(jì)算出fp的頻率，及tO’與t2之間的相位差ξ ；狀態(tài)之二，A開(kāi)機(jī)、B未開(kāi)，有旁路，在t2時(shí)刻前已捕捉到tl’時(shí)刻下降沿，CAP2 口捕捉到同步信號(hào)在to時(shí)刻上升沿后，開(kāi)始捕捉在tl時(shí)刻的下降沿，同時(shí)CAPl 口開(kāi)始捕捉旁路信號(hào)在tO’時(shí)刻的上升沿，捕捉到上升沿后，開(kāi)始捕捉旁路信號(hào)在tl’的下降沿；若在TlPWM開(kāi)始發(fā)送PWM信號(hào)到t2這段時(shí)間CAPl 口已經(jīng)捕捉到在tl’時(shí)刻下降沿，則可認(rèn)為f；超前旁路信號(hào)頻率fp，此時(shí)計(jì)算出fp的頻率，及to與tO’之間的相位差ξ ；③A機(jī)、B機(jī)均開(kāi)機(jī)，有旁路電壓A機(jī)、B機(jī)均開(kāi)機(jī)并初始化后，B機(jī)的CAP2 口捕捉到下降沿信號(hào)，可確認(rèn)同步線(xiàn)上有其它機(jī)發(fā)出的同步信 號(hào)；當(dāng)B機(jī)的CAP2 口捕捉到tO時(shí)刻下降沿時(shí)，B機(jī)的TlPWM發(fā)出高電平，同時(shí)B機(jī)的CAP2 口開(kāi)始捕捉tl時(shí)刻上升沿，當(dāng)捕捉到后，B機(jī)TlPWM發(fā)出低電平，當(dāng)B機(jī)再次捕捉到下降沿時(shí)，同時(shí)反轉(zhuǎn)電平，若干周期后A機(jī)的TlPWM 口與B機(jī)的TlPWM各自發(fā)出的信號(hào)已同步；此時(shí)，B機(jī)可以根據(jù)“A單機(jī)正常后有旁路電壓”中的運(yùn)行方法開(kāi)始處理B機(jī)的CAPl 口和CAP2 口的捕捉信號(hào)；此時(shí)，A機(jī)或B機(jī)中只要有一臺(tái)有旁路信號(hào)，各自的CAPl 口將會(huì)捕捉到相同的旁路信號(hào)，結(jié)合各自的CAP2 口捕捉到的相同的同步信號(hào)，依據(jù)“A單機(jī)正常后有旁路電壓”的運(yùn)行方法，作相同的處理；④A機(jī)、B機(jī)均開(kāi)機(jī)，且無(wú)旁路電壓設(shè)在tO時(shí)刻前有旁路電壓，頻率為50Hz ;在tO t2間斷開(kāi)旁路電壓，A機(jī)、B機(jī)在tO t2內(nèi)，各自的CAPl 口都捕捉不到旁路電壓下降沿，此時(shí)A機(jī)B機(jī)可同時(shí)認(rèn)為并機(jī)系統(tǒng)中已無(wú)旁路電壓，在t2時(shí)刻后，各自的TlPWM發(fā)出50Hz的同步信號(hào)，在t4時(shí)刻后再次發(fā)出50Hz的同步信號(hào)，若干個(gè)周期后，發(fā)出的同步信號(hào)變?yōu)楸緳C(jī)同步信號(hào)50Hz。本發(fā)明還提供實(shí)現(xiàn)上述方法的三相UPS并機(jī)系統(tǒng)的同步控制裝置，包括基于TMS320F2812的并機(jī)控制電路，所述并機(jī)控制電路包括前置處理電路、主控電路和并機(jī)通信接口電路；前置處理電路實(shí)現(xiàn)對(duì)直流母線(xiàn)電流、電壓，及三相電壓和旁路電壓信號(hào)進(jìn)行電流/電壓轉(zhuǎn)換、降壓和整流處理，得到O 5V的直流電壓信號(hào)，輸入到主控電路中的DSP內(nèi)部A/D轉(zhuǎn)換器；主控電路主要功能是:對(duì)前置處理電路得到的電壓和電流信號(hào)的采樣和檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)UPS逆變器輸出電壓相位、頻率和幅值的調(diào)節(jié)，并實(shí)現(xiàn)旁路/逆變的邏輯控制；并機(jī)通信接口電路用于同步信號(hào)、旁路/逆變的控制信號(hào)、逆變器狀態(tài)信號(hào)、旁路A相電壓追蹤信號(hào)的發(fā)送/接收。進(jìn)一步的，所述主控電路由32位DSP TMS320F2812及外圍電路組成，DSP通過(guò)內(nèi)部A/D轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)對(duì)前置處理電路得到的電壓和電流信號(hào)的檢測(cè)，然后通過(guò)DSP的PWM 口來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)UPS逆變器輸出電壓相位、頻率和幅值的調(diào)節(jié)；DSP通過(guò)GPIO 口與并機(jī)通信接口電路連接，實(shí)現(xiàn)旁路/逆變的邏輯檢測(cè)和開(kāi)關(guān)量的控制。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有益的效果為:通過(guò)這種在不同運(yùn)行狀態(tài)下同步實(shí)現(xiàn)的方法，可以實(shí)現(xiàn)各臺(tái)UPS輸出電壓頻率和相位高精度同步，能將UPS環(huán)流值抑制在輸出總電流的3%以?xún)?nèi)，可實(shí)現(xiàn)10臺(tái)單機(jī)功率等級(jí)為10KVA 500KVA的UPS并機(jī)。


圖1是基于TMS320F2812的UPS并機(jī)控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是TlPWM和同步線(xiàn)信號(hào)示意圖(A機(jī)開(kāi)機(jī)、B機(jī)未開(kāi)，無(wú)旁路)。圖3是T1PWM、同步和旁路信號(hào)示意圖(A開(kāi)機(jī)、B未開(kāi)，有旁路，在t2時(shí)刻前未捕捉到tl’時(shí)刻的下降沿)。圖4是T1PWM、同步和旁路信號(hào)示意圖(A開(kāi)機(jī)、B未開(kāi)，有旁路，在t2時(shí)刻前已捕捉到tl’時(shí)刻的下降沿)。
具體實(shí)施方式
以下從本領(lǐng)域技術(shù)人員的角度結(jié)合附圖本發(fā)明的實(shí)施作進(jìn)一步說(shuō)明，但本發(fā)明的實(shí)施和保護(hù)不限于此。請(qǐng)參見(jiàn)附圖1，圖1是UPS并機(jī)控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)示意圖。同步實(shí)現(xiàn)的方法是建立在此硬件電路的基礎(chǔ)上。硬件包括主控電路、前置處理電路和并機(jī)通信接口電路。主控電路由32位DSP TMS320F2812及外圍系統(tǒng)組成，主要實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓電流等多路信號(hào)采樣和PWM波的輸出，利用DSP內(nèi)部A/D轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)對(duì)這些信號(hào)的檢測(cè)，然后通過(guò)DSP的PWM 口來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)UPS逆變器輸出電壓相位、頻率和幅值的調(diào)節(jié)；通過(guò)GPIO 口(通用輸入輸出口)來(lái)實(shí)現(xiàn)旁路/逆變的邏輯檢測(cè)和控制(開(kāi)關(guān)量)。前置處理電路作用是通過(guò)對(duì)直流母線(xiàn)電流、電壓，三相電壓和旁路電壓進(jìn)行電流/電壓轉(zhuǎn)換、降壓和整流等處理，得到O 5V的直流電壓信號(hào)，使DSP的AD采樣電路精確地采樣所需數(shù)據(jù)。各UPS通過(guò)并機(jī)通信線(xiàn)交換信息，通信線(xiàn)包括了同步、旁路/逆變的控制、逆變器狀態(tài)、旁路A相電壓追蹤等信號(hào)的發(fā)送/接收等，為了防止干擾，各信號(hào)的發(fā)送/接收都采用了光電隔離器。DSP的第106引腳CAPl 口檢測(cè)旁路電壓信號(hào)上升沿，第107引腳CAP2 口檢測(cè)同步信號(hào)上升沿，第102腳TlPWM發(fā)出PWM信號(hào)，通過(guò)逆變器控制電路來(lái)調(diào)節(jié)UPS輸出電壓的頻率與相位的同步。以多機(jī)并聯(lián)系統(tǒng)中的任意A、B兩機(jī)為例，在各機(jī)處于不同的狀態(tài)下，對(duì)同步的實(shí)現(xiàn)的方法如下:(I)A機(jī)開(kāi)機(jī)、B機(jī)未開(kāi)，且無(wú)旁路電壓請(qǐng)參見(jiàn)附圖2，TlPWM和同步信號(hào)示意圖(A機(jī)開(kāi)機(jī)、B機(jī)未開(kāi)，無(wú)旁路)。開(kāi)機(jī)初始化后，在20ms內(nèi)，如果CAPl 口沒(méi)有捕捉到旁路電壓上升沿信號(hào)，可確認(rèn)無(wú)旁路電壓；CAP2 口沒(méi)有捕捉到上升沿信號(hào)，可確認(rèn)同步線(xiàn)上無(wú)同步信號(hào)。這時(shí)，TlPWM發(fā)出頻率為50Hz，占空比一定的本機(jī)方波信號(hào)f,。同時(shí)，CAP2 口上可捕捉到同頻同相的方波信號(hào)。tO t2時(shí)為T(mén)lPWM發(fā)出的第一個(gè)周期信號(hào)，當(dāng)CAP2 口捕捉到tO時(shí)刻上升沿時(shí)，CAPl口開(kāi)始捕捉旁路電壓上升沿信號(hào)，同時(shí)CAP2 口開(kāi)始捕捉tl時(shí)刻下降沿，當(dāng)捕捉到tl時(shí)刻下降沿后，又開(kāi)始捕捉t2時(shí)刻上升沿，當(dāng)捕捉到后，CAPl 口如果仍然未捕捉到旁路電壓上升沿信號(hào)，則可斷定無(wú)旁路電壓，停止CAPl 口的捕捉，同時(shí)TlPWM繼續(xù)發(fā)出同tO t2 —致的同步信號(hào)。可以定義:在TlPWM發(fā)送新的周期信號(hào)在IOms時(shí)刻開(kāi)始，DSP可檢測(cè)得到負(fù)載電流、輸出電壓等，配合50Hz的本機(jī)頻率，經(jīng)過(guò)運(yùn)算可得出逆變器主控電路的控制信號(hào)。(2) A單機(jī)開(kāi)機(jī)后、B機(jī)未開(kāi)且有旁路電壓同步信號(hào)與旁路電壓信號(hào)的相位差、頻率會(huì)有多種情況，對(duì)應(yīng)每一情況會(huì)有不同的處理方法，每次處理完一次情況后，開(kāi)始新的情況判斷及處理，周而復(fù)始。設(shè)同步信號(hào)頻率為ft，旁路電壓信號(hào)頻率為fp。①情況1:請(qǐng)參見(jiàn)附圖3，T1PWM、同步和旁路信號(hào)示意圖(A開(kāi)機(jī)、B未開(kāi)，有旁路，在t2時(shí)刻前未捕捉到tl’時(shí)刻下降沿)。

CAP2 口捕捉到同步信號(hào)在tO時(shí)刻上升沿后，開(kāi)始捕捉在tl時(shí)刻下降沿，同時(shí)CAPl 口開(kāi)始捕捉旁路信號(hào)在tO’時(shí)刻的上升沿，捕捉到上升沿后，開(kāi)始捕捉旁路信號(hào)在tl’時(shí)刻的下降沿。若在TlPWM開(kāi)始發(fā)送PWM信號(hào)到t2這段時(shí)間CAPl 口仍未捕捉到在tl’時(shí)刻下降沿，則為f；落后于旁路信號(hào)頻率fp，則TlPWM在t2時(shí)刻后繼續(xù)發(fā)出同上一周期相同頻率的ft，同時(shí)CAPl 口繼續(xù)捕捉旁路信號(hào)在tl’時(shí)刻的下降沿，在t2 t3間捕捉到旁路在tl’時(shí)刻下降沿，此時(shí)可計(jì)算出fp的頻率，及tO’與t2之間的相位差ξ。當(dāng)fp-f；>0.0lHz時(shí)，則在t4時(shí)刻后，TlPWM發(fā)出f/ =fr+0.0lHz,占空比一定的同步信號(hào)；當(dāng)0〈fp-fr ≤ 0.0lHz 時(shí)，若 ξ>0.01Ηζ，在 t4 時(shí)亥Ij 以后，TlPWM 發(fā)出f； ’ =f； +0.0lHz的同步信號(hào)(與上一周期相同);若0< ξ〈0.01Hz，在t4時(shí)刻后，TlPWM發(fā)出fr’’=fr的同步信號(hào)。當(dāng)f；-fp>0.0lHz時(shí)，則在t4時(shí)刻后，TlPWM發(fā)出f/ =fr-0.0lHz,占空比一定的同
步信號(hào)；當(dāng)0〈fr-fp ≤ 0.0lHz 時(shí)，若 ξ>0.01Ηζ，在 t4 時(shí)亥Ij 以后，TlPWM 發(fā)出f； ’ =f； -0.0lHz的同步信號(hào)(與上一周期相同);若0< ξ〈0.01Hz，在t4時(shí)刻后，TlPWM發(fā)出fr’’=fr的同步信號(hào)。②情況2:請(qǐng)參見(jiàn)附圖4，T1PWM、同步和旁路信號(hào)示意圖(A開(kāi)機(jī)、B未開(kāi)，有旁路，在t2時(shí)刻前已捕捉到tl’時(shí)刻下降沿)。CAP2 口捕捉到同步信號(hào)在tO時(shí)刻上升沿后，開(kāi)始捕捉在tl時(shí)刻下降沿，同時(shí)CAPl 口開(kāi)始捕捉旁路信號(hào)在tO’時(shí)刻的上升沿，捕捉到上升沿后，開(kāi)始捕捉旁路信號(hào)在tl’時(shí)刻的下降沿。若在TlPWM開(kāi)始發(fā)送PWM信號(hào)到t2這段時(shí)間CAPl 口已經(jīng)捕捉到在tl’下降沿，則可認(rèn)為f；超前旁路信號(hào)頻率fp，此時(shí)可計(jì)算出fp的頻率，及tO與tO’時(shí)刻之間的相位差ξ。當(dāng)fp-f；>0.0lHz時(shí)，則在t2時(shí)刻后，TlPWM即發(fā)出f/ =fr+0.0lHz,占空比一定的同步信號(hào)；當(dāng)0<fp-fr ( 0.0lHz時(shí)，調(diào)節(jié)方法同情況I ；當(dāng)f；-fp>0.0lHz時(shí)，則在t2時(shí)刻后，TlPWM即發(fā)出f/ =fr-0.0lHz,占空比一定的同步信號(hào)；當(dāng)0<fr-fp ( 0.0lHz時(shí)，調(diào)節(jié)方法同情況I。(3) A機(jī)、B機(jī)均開(kāi)機(jī)，有旁路電壓A機(jī)、B機(jī)均開(kāi)機(jī)并初始化后，B機(jī)的CAP2 口捕捉到下降沿信號(hào)，可確認(rèn)同步線(xiàn)上有其它機(jī)發(fā)出的同步信號(hào)，可參照附圖2。圖中A機(jī)的CAP2 口捕捉到的同步信號(hào)同樣會(huì)在B機(jī)中被B機(jī)的CAP2 口同時(shí)捕捉至IJ，當(dāng)B機(jī)的CAP2 口捕捉到tO時(shí)刻下降沿時(shí)，B機(jī)的TlPWM發(fā)出高電平，同時(shí)B機(jī)的CAP2口開(kāi)始捕捉tl時(shí)刻上升沿，當(dāng)捕捉到后，B機(jī)TlPWM發(fā)出低電平，當(dāng)B機(jī)再次捕捉到下降沿時(shí)，同時(shí)反轉(zhuǎn)電平，幾個(gè)周期后A機(jī)的TIPWM 口與B機(jī)的TIPWM各自發(fā)出的信號(hào)已同步。此時(shí)，B機(jī)可以根據(jù)“A單機(jī)正常后有旁路電壓”中的方法開(kāi)始處理B機(jī)的CAPl 口和CAP2 口的捕捉信號(hào)。此時(shí)，A機(jī)或B機(jī)中只要有一臺(tái)有旁路信號(hào)，各自的CAPl 口將會(huì)捕捉到相同的旁路信號(hào)，結(jié)合各自的CAP2 口捕捉到的相同的同步信號(hào)，依據(jù)“A單機(jī)正常后有旁路電壓”的方法，可作相同的處理。(4) A機(jī)、B機(jī)均開(kāi)機(jī)，且無(wú)旁路電壓設(shè)在tO時(shí)刻前有旁路電壓，頻率為50Hz。在tO t2間斷開(kāi)旁路電壓，A機(jī)、B機(jī)在tO t2內(nèi)，各自的CAPl 口都捕捉不到旁路電壓下降沿，此時(shí)A機(jī)B機(jī)可同時(shí)認(rèn)為并機(jī)系統(tǒng)中已無(wú)旁路電壓，在t2時(shí)刻后，各自的TlPWM發(fā)出50Hz的同步信號(hào)，在t4時(shí)刻后再次發(fā)出50Hz的同步信號(hào)。幾個(gè)周期后，發(fā)出的同步信號(hào)變?yōu)楸緳C(jī)同步信號(hào)50Hz。通過(guò)這種在不同運(yùn)行狀態(tài)下同步實(shí)現(xiàn)的方法，可以實(shí)現(xiàn)各臺(tái)UPS輸出電壓的頻率和相位高精度同步，能將環(huán)流值控制在輸出總電流的3%以?xún)?nèi)，可實(shí)現(xiàn)10臺(tái)單機(jī)功率為10KVA 500KVA 的 UP·S 并機(jī)。
權(quán)利要求
1.三相UPS并機(jī)系統(tǒng)的同步實(shí)現(xiàn)方法，其特征是:在并機(jī)系統(tǒng)中的各UPS均設(shè)有基于TMS320F2812的并機(jī)控制電路，通過(guò)DSP的CAPl 口檢測(cè)旁路電壓信號(hào)上升沿，DSP的CAP2口檢測(cè)并機(jī)同步信號(hào)上升沿；對(duì)于多機(jī)并聯(lián)系統(tǒng)中任意A、B兩機(jī)，在不同運(yùn)行狀態(tài)下，通過(guò)DSP對(duì)同步信號(hào)進(jìn)行分析和綜合，由DSP的TlPWM引腳發(fā)出PWM信號(hào)，調(diào)節(jié)每臺(tái)UPS輸出電壓的頻率與相位，從而實(shí)現(xiàn)各UPS的同步；所述不同運(yùn)行狀態(tài)包括:①A開(kāi)機(jī)、B未開(kāi)，且無(wú)旁路電壓 ’②A(yíng)開(kāi)機(jī)、B未開(kāi)，有旁路電壓A、B機(jī)均開(kāi)機(jī)，有旁路電壓A、B機(jī)均開(kāi)機(jī)，無(wú)旁路電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三相UPS并機(jī)系統(tǒng)的同步實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于所述的同步信號(hào)的分析和綜合具體包括: ①A機(jī)開(kāi)機(jī)、B機(jī)未開(kāi)，且無(wú)旁路電壓 開(kāi)機(jī)初始化后，若同步線(xiàn)上無(wú)同步信號(hào)，DSP的TlPWM引腳將發(fā)本機(jī)方波信號(hào)f；，當(dāng)DSP的CAP2 口捕捉到tO時(shí)刻上升沿時(shí)，DSP的CAPl 口開(kāi)始捕捉旁路電壓上升沿信號(hào)，同時(shí)CAP2口開(kāi)始捕捉tl時(shí)刻下降沿，當(dāng)捕捉到后，又開(kāi)始捕捉t2時(shí)刻上升沿，CAPl 口如未捕捉到旁路電壓上升沿信號(hào)，則斷定無(wú)旁路電壓，停止CAPl 口的捕捉，同時(shí)TlPWM繼續(xù)發(fā)出同tO t2時(shí)刻一致的同步信號(hào)； ②A(yíng)單機(jī)開(kāi)機(jī)后、B機(jī)未開(kāi)且有旁路電壓，該狀態(tài)包括兩種: 設(shè)同步信號(hào)頻率為ft，旁路電壓信號(hào)頻率為fp， 狀態(tài)之一，A開(kāi)機(jī)、B未開(kāi)，有旁路，在t2時(shí)刻捕捉到tl’時(shí)刻下降沿，CAP2 口捕捉到同步信號(hào)在tO時(shí)刻上升沿后，開(kāi)始捕捉在tl時(shí)刻下降沿；同時(shí)CAPl 口捕捉旁路信號(hào)在tO’時(shí)刻的上升沿，捕捉到上升沿后，開(kāi)始捕捉旁路信號(hào)在tl’時(shí)刻下降沿；若在TlPWM開(kāi)始發(fā)送PWM信號(hào)到t2這段時(shí)間CAPl 口仍未捕捉到在tl’時(shí)刻下降沿，則可認(rèn)為f；落后于fp，然后TlPWM在t2時(shí)刻后繼續(xù)發(fā)出同上一周期相同頻率的ft，同時(shí)CAPl 口繼續(xù)捕捉旁路信號(hào)在tl’時(shí)刻的下降沿，在t2 t3間捕捉到旁路在tl’下降沿，此時(shí)計(jì)算出fp的頻率，及tO’與t2之間的相位 差ξ ； 狀態(tài)之二，A開(kāi)機(jī)、B未開(kāi)，有旁路，在t2時(shí)刻前已捕捉到tl’時(shí)刻下降沿，CAP2 口捕捉到同步信號(hào)在tO時(shí)刻上升沿后，開(kāi)始捕捉在tl時(shí)刻的下降沿，同時(shí)CAPl 口開(kāi)始捕捉旁路信號(hào)在tO’時(shí)刻的上升沿，捕捉到上升沿后，開(kāi)始捕捉旁路信號(hào)在tl’的下降沿；若在TlPWM開(kāi)始發(fā)送PWM信號(hào)到t2這段時(shí)間CAPl 口已經(jīng)捕捉到在tl’時(shí)刻下降沿，則可認(rèn)為f；超前旁路信號(hào)頻率fp，此時(shí)計(jì)算出fp的頻率，及to與tO’之間的相位差ξ ； ③A機(jī)、B機(jī)均開(kāi)機(jī)，有旁路電壓 A機(jī)、B機(jī)均開(kāi)機(jī)并初始化后，B機(jī)的CAP2 口捕捉到下降沿信號(hào)，可確認(rèn)同步線(xiàn)上有其它機(jī)發(fā)出的同步信號(hào)； 當(dāng)B機(jī)的CAP2 口捕捉到tO時(shí)刻下降沿時(shí)，B機(jī)的TlPWM發(fā)出高電平，同時(shí)B機(jī)的CAP2口開(kāi)始捕捉tl時(shí)刻上升沿，當(dāng)捕捉到后，B機(jī)TlPWM發(fā)出低電平，當(dāng)B機(jī)再次捕捉到下降沿時(shí)，同時(shí)反轉(zhuǎn)電平，若干周期后A機(jī)的TlPWM 口與B機(jī)的TlPWM各自發(fā)出的信號(hào)已同步；此時(shí)，B機(jī)可以根據(jù)“A單機(jī)正常后有旁路電壓”中的運(yùn)行方法開(kāi)始處理B機(jī)的CAPl 口和CAP2口的捕捉信號(hào)；此時(shí)，A機(jī)或B機(jī)中只要有一臺(tái)有旁路信號(hào)，各自的CAPl 口將會(huì)捕捉到相同的旁路信號(hào)，結(jié)合各自的CAP2 口捕捉到的相同的同步信號(hào)，依據(jù)“A單機(jī)正常后有旁路電壓”的運(yùn)行方法，作相同的處理；④A機(jī)、B機(jī)均開(kāi)機(jī)，且無(wú)旁路電壓 設(shè)在tO時(shí)刻前有旁路電壓，頻率為50Hz ;在tO t2間斷開(kāi)旁路電壓，A機(jī)、B機(jī)在tO t2內(nèi)，各自的CAPl 口都捕捉不到旁路電壓下降沿，此時(shí)A機(jī)B機(jī)可同時(shí)認(rèn)為并機(jī)系統(tǒng)中已無(wú)旁路電壓，在t2時(shí)刻后，各自的TlPWM發(fā)出50Hz的同步信號(hào)，在t4時(shí)刻后再次發(fā)出50Hz的同步信號(hào)，若干個(gè)周期后，發(fā)出的同步信號(hào)變?yōu)楸緳C(jī)同步信號(hào)50Hz。
3.實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述方法的三相UPS并機(jī)系統(tǒng)的同步控制裝置，其特征在于包括基于TMS320F2812的并機(jī)控制電路，所述并機(jī)控制電路包括前置處理電路、主控電路和并機(jī)通信接口電路； 前置處理電路實(shí)現(xiàn)對(duì)直流母線(xiàn)電流、電壓，及三相電壓和旁路電壓信號(hào)進(jìn)行電流/電壓轉(zhuǎn)換、降壓和整流處理，得到O 5V的直流電壓信號(hào)，輸入到主控電路中的DSP內(nèi)部A/D轉(zhuǎn)換器；主控電路主要功能是:對(duì)前置處理電路得到的電壓和電流信號(hào)的采樣和檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)UPS逆變器輸出電壓相位、頻率和幅值的調(diào)節(jié)，并實(shí)現(xiàn)旁路/逆變的邏輯控制；并機(jī)通信接口電路用于同步信號(hào)、旁路/逆變的控制信號(hào)、逆變器狀態(tài)信號(hào)、旁路A相電壓追蹤信號(hào)的發(fā)送/接收。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的三相UPS并機(jī)系統(tǒng)的同步控制裝置，其特征在于主控電路由32位DSP TMS320F2812及外圍電路組成，DSP通過(guò)內(nèi)部A/D轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)對(duì)前置處理電路得到的電壓和電流信號(hào)的檢測(cè)，然后通過(guò)DSP的PWM 口來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)UPS逆變器輸出電壓相位、頻率和幅值的調(diào)節(jié)；DSP通過(guò)GPIO 口與并機(jī)通信接口電路連接，實(shí)現(xiàn)旁路/逆變的邏輯檢測(cè)和開(kāi)關(guān)量 的控制。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了三相UPS并機(jī)系統(tǒng)的同步實(shí)現(xiàn)方法及同步控制裝置。同步控制裝置包括前置處理電路、主控電路和并機(jī)通信接口電路；同步實(shí)現(xiàn)方法中，主控電路對(duì)前置處理電路得到的電壓和電流信號(hào)的采樣和檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)UPS逆變器輸出電壓相位、頻率和幅值的調(diào)節(jié)，并實(shí)現(xiàn)旁路/逆變的邏輯控制；并機(jī)通信接口電路用于同步信號(hào)、旁路/逆變的控制信號(hào)、逆變器狀態(tài)信號(hào)、旁路A相電壓追蹤信號(hào)的發(fā)送/接收。本發(fā)明根據(jù)UPS的各種不同運(yùn)行狀態(tài)，通過(guò)DSP對(duì)同步信號(hào)進(jìn)行分析和綜合，發(fā)出PWM控制信號(hào)，控制并機(jī)系統(tǒng)中各UPS輸出電壓頻率與相位，從而實(shí)現(xiàn)各臺(tái)UPS輸出電壓頻率和相位高精度同步。
文檔編號(hào)G05B19/042GK103217918SQ20131015787
公開(kāi)日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2013年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月28日
發(fā)明者廖慧, 張波 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)