基于單片機(jī)的UPS數(shù)字化鎖相技術(shù)

(3)周期中斷程序 在旁路電壓捕獲中斷程序中，已得到一個逆變器輸出電壓周期總的載波周期調(diào)節(jié)量。此時，采用文獻(xiàn)[4]中提到的分組順序插補(bǔ)方式再調(diào)制SPWM，可大大提高一個正弦周期的最小相位差與相位控制分辨率之比。

圖5示出逆變器輸出電壓CAP的中斷程序、周期中斷程序、數(shù)字鎖相程序流程圖?？梢?，相臨的兩次輸入輸出捕獲中斷獲取輸入輸出的相位值。在輸入中斷中，兩值相減得到相位差，繼而判斷相位差處于何種范圍，在程序中對于相位差的大小劃分成大中小3個區(qū)間，采用分段式變PI調(diào)節(jié)，在大區(qū)間，P和I的參數(shù)值都較大;在中區(qū)間，P的值保持不變，I的值減小;在小區(qū)間，P和I的值都較小。這樣可滿足快而準(zhǔn)的鎖相要求。經(jīng)過PI調(diào)節(jié)器計算得到一個輸出周期的調(diào)節(jié)量△-pll，把它累加到上次的T2PR上。在周期中斷中，通過分組線性插補(bǔ)的再調(diào)制方式，將該程序分為兩組，計算每次載波周期的周期值 Tc，并賦給PMOD。其中，市電相位相當(dāng)于給定，而逆變器的輸出電壓相位相當(dāng)于反饋，PI的輸出用以微調(diào)載波周期Tc。設(shè)計合理的PI調(diào)節(jié)器參數(shù)，可確保鎖相過程快速、穩(wěn)定和準(zhǔn)確。

2.5 分組線性插補(bǔ)與鎖相精度[5]

一個UPS系統(tǒng)中，當(dāng)晶振頻率為f，載波最小數(shù)單位為1，則最小時基對應(yīng)1/f，記為T1。載波由采用連續(xù)增減技術(shù)方式的計數(shù)器形成，每個載波周期的最小控制誤差為2T1，載波比為N，則每個輸出正弦周期的最小相位差為2NTl，相位控制分辨率為2NT1/T(T為輸出正弦周期)。由文獻(xiàn)[4]可知，采用分組線性插補(bǔ)再調(diào)制方法后，最小相位差為2DTl，相位控制分辨率為2DTl/T。由此可見，采用分組線性插補(bǔ)再調(diào)制方法后，相位控制分辨率提高了N/D倍，所分組數(shù)D越小，控制分辨率越高。這里，N=64，f=8MHz，則T1=125ns，逆變器的輸出正弦周期T=20ms，若不采用分組線性插補(bǔ)，則每個正弦周期最小相位差為 64×2×125ns=16μs，即(16μs/20ms)×3600=0.2880，相位控制分辨率為2×64×125ns/20ms=0.08%。若采用分組線性插補(bǔ)的方法，取D=2，則每個正弦周期最小相位差為2×2×125ns=0.5μs，即(0.5μs/20ms)×3600=00090，相位控制分辨率為2×2×125ns/20ms=0.0025%。采用分組線性插補(bǔ)后，每個周期的最小相位差減小了，同時相位控制分辨率也有很大的提高，可以實(shí)現(xiàn)高精度的鎖相控制。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

該鎖相方法已成功用于50Hz/220V在線式UPS的鎖相控制中。圖6示出逆變器的輸出電壓uoi和旁路電壓ub實(shí)驗(yàn)波形。

4 結(jié)論

探討了采用單片機(jī)的數(shù)字鎖相控制技術(shù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，其鎖相精度高，易于實(shí)現(xiàn)，而且可以很好地實(shí)現(xiàn)逆變器輸出電壓的同步鎖相。實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了該方法的可行性和有效性。