基于DSP控制的25Hz逆變電源抗負(fù)荷沖擊策略

2.2 控制策略

基于上述分析，系統(tǒng)在過流、短路、變壓器接入時(shí)電路應(yīng)該有相應(yīng)的保護(hù)，因而，DSP必須對這3種情況加以區(qū)別，采取不同的保護(hù)措施。對于正弦波輸出電壓而言，過載情況只能通過檢測輸出電流在一個(gè)周波內(nèi)的有效值才能確定，并且，短時(shí)間的過載也是允許的，不應(yīng)該對輸出有所影響。而負(fù)載短路這樣的情況是要求逆變器能迅速作出反應(yīng)的。基于此，程序在每一個(gè)開關(guān)周期檢測輸出電流值，判斷是否短路，而在每個(gè)工頻周期計(jì)算輸出電流的有效值，判斷輸出是否過載。

DSP在每個(gè)開關(guān)周期中斷時(shí)對輸出電流進(jìn)行采樣，當(dāng)輸出電流大于設(shè)定值Ilim時(shí)，便是負(fù)載短路或者負(fù)載端接入了變壓器，程序便通過限制開關(guān)管的門極信號(hào)，保證輸出電流小于Ilim。由于此時(shí)對于負(fù)載是短路還是變壓器接入這兩種情況無法區(qū)分，因而，在前幾次檢測到沖擊時(shí)需再次恢復(fù)門極重試，以保證變壓器接入之后輸出沒有大的反應(yīng)。當(dāng)進(jìn)行幾次重試后，若輸出電流還是超過Ilim，便是負(fù)載短路的情況，不再重試。當(dāng)接入的是變壓器時(shí)，只是在接入瞬間才有電流過沖，幾次重試后逆變器便重新正常工作了，不會(huì)對輸出電壓產(chǎn)生非常大的影響。

在每一個(gè)工頻周期中，程序計(jì)算輸出電流的有效值，當(dāng)輸出電流的有效值超過額定值的120％時(shí)，便屬于過載情況。當(dāng)判斷到過載的時(shí)間超過設(shè)定值（10s），便根據(jù)過載的情況適當(dāng)?shù)亟档洼敵鲭妷?，過載越嚴(yán)重，電壓下降越低。整個(gè)控制策略的流程如圖3所示。

圖3 DSP控制流程圖

2.3 故障解除后的自動(dòng)恢復(fù)

當(dāng)故障解除后，系統(tǒng)應(yīng)該在最短的時(shí)間內(nèi)恢復(fù)正常。通過檢測輸出電流有效值和輸出電壓有效值可以正確地判斷出負(fù)載的情況。當(dāng)短路故障或過載故障解除后，DSP通過計(jì)算輸出電壓有效值與電流有效值之比得出負(fù)載的等效阻抗，若發(fā)現(xiàn)故障已經(jīng)解除，便恢復(fù)開關(guān)管的門極信號(hào)，逆變器便重新恢復(fù)工作，而無須人工恢復(fù)。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

上述策略在一臺(tái)25Hz/1kVA逆變電源上得到了驗(yàn)證。逆變電源的參數(shù)如下：輸入市電220V/50Hz，輸出電壓分兩路，一路為軌道電源，輸出220V/25Hz，另一路為局部電源，輸出110V/25Hz，兩路電壓相位相差90°，局部超前軌道。本文以局部電壓為例，其輸出濾波電感為4mH，輸出濾波電容為5μF。DSP控制器采用的是TI公司的TMS320F241。電流使用霍爾器件進(jìn)行采樣，以提高響應(yīng)速度。

圖4（a）為過載10s以后的電壓和電流波形，圖4（b）為過載消失后逆變器恢復(fù)正常工作的波形。從圖4中可以看出，當(dāng)負(fù)載過載時(shí)，輸出電壓只是適當(dāng)降低，并沒有完全切斷輸出。

（a） 輸出過載時(shí)的電壓電流波形

（b） 過載解除后的電壓電流波形

圖4 過載時(shí)的波形