基于DSP的逆變電源控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.3 模塊間并聯(lián)控制部分的設(shè)計(jì)

分散邏輯并聯(lián)控制方式可使各逆變電源模塊不依賴于集中控制單元或某個(gè)主模塊，能獨(dú)立的檢測(cè)和控制本模塊在系統(tǒng)中的工作狀態(tài)而實(shí)現(xiàn)模塊間的輸出功率合理分配，并能很好的抑制模塊間的環(huán)流，從而實(shí)現(xiàn)模塊化逆變電源在并聯(lián)電源系統(tǒng)中的獨(dú)立運(yùn)行控制。

根據(jù)以上的分散邏輯控制理論分析，本設(shè)計(jì)中采用的分散控制的并聯(lián)冗余逆變器控制系統(tǒng)。在該系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，模塊之間的CAN總線作為均流互聯(lián)線，同時(shí)從工程實(shí)際應(yīng)用的角度考慮，在系統(tǒng)的中有引入了一組同步母線，由于同步母線和相應(yīng)的同步控制策略大幅簡(jiǎn)化了分散邏輯控制并聯(lián)冗余控制方案的實(shí)現(xiàn)。

（1）并機(jī)部分硬件結(jié)構(gòu)

單機(jī)控制部分由DSP控制UC3524輸出產(chǎn)生PWM波形，從而控制單個(gè)逆變模塊輸出220Y，50HZ的交流電。檢測(cè)部分由DSP和各檢測(cè)電路組成，DSP實(shí)時(shí)檢測(cè)逆變器的輸出電壓、輸出電流、直流輸入電壓以及模塊溫度等各項(xiàng)參數(shù)，根據(jù)模塊當(dāng)前的工作狀態(tài)控制模塊功率輸出。并機(jī)部分由DSP及并機(jī)接口電路組成，并機(jī)接口電路采用抗干擾能力強(qiáng)的CAN總線進(jìn)行各逆變模塊之間的數(shù)據(jù)通信，DSP通過CAN總線發(fā)送本模塊的電壓、電流和功率等信息給其他逆變器模塊或者接收其它模塊傳送過來的電壓、電流和功率等信息，并將這些信息按均流控制算法，使各逆變模塊之間均衡負(fù)載。

（2）并機(jī)線的設(shè)計(jì)

圖3 并機(jī)控制部分的硬件結(jié)構(gòu)圖

由上圖3可知，在本系統(tǒng)中，逆變模塊間的并機(jī)線主要包括CAN總線和同步母線兩部分：

1）并機(jī)通信線

在本系統(tǒng)中，每個(gè)模塊采集各自逆變橋輸出端的電壓和電流，經(jīng)過一定的計(jì)算后，通過CAN總線主動(dòng)向其他的模塊傳送自己的電壓，電流和功率，由于CAN總線的傳輸速度高達(dá)1Mbps，幾乎是在每個(gè)模塊在其他模塊信息的同時(shí)，也獲取了其他模塊的信息。

假設(shè)逆變器并聯(lián)系統(tǒng)共16個(gè)模塊并聯(lián)，CAN總線的通信波特率為1Mbps，采用廣播的通信方式。由于CAN總線傳送一個(gè)數(shù)據(jù)幀共有10個(gè)字節(jié)，因此單個(gè)逆變器模塊將本模塊的數(shù)據(jù)傳送到其它逆變器模塊的時(shí)間為：信方式。由于CAN總線傳送一個(gè)數(shù)據(jù)幀共有10個(gè)字節(jié)，因此單個(gè)逆變器模塊將本模塊的數(shù)據(jù)傳送到其它逆變器模塊的時(shí)間為：t1＝10*8b／1Mbps＝80us。

在系統(tǒng)8個(gè)逆變器模塊并聯(lián)的情況下，所有模塊相互之間數(shù)據(jù)傳送完成共需要時(shí)間為：t＝8*80us＝0.64ms。

逆變器輸出一個(gè)50HZ的正弦波周期為20ms，模塊之間相互傳送信息一次需要的時(shí)間僅為0.64ms。這使得各個(gè)逆變電源模塊根據(jù)可以達(dá)到實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)。根據(jù)無(wú)功電流（無(wú)功功率）的差異調(diào)整輸出電壓、電流的給定值和改變SPWM的調(diào)制波，調(diào)節(jié)模塊間因輸出電壓差異造成的無(wú)功電流差異，從而解決了無(wú)功功率的均衡問題。

2）同步母線

本系統(tǒng)中運(yùn)用少許模擬器件設(shè)計(jì)了一種高效的同步母線，下圖是兩臺(tái)逆變器為例說明同步母線的連接圖。

圖4 同步母線連接圖

兩個(gè)逆變模塊間只需一根模擬線相接，圖中每個(gè)模塊中的DSP控制器都有兩個(gè)通用I/O、分別用于對(duì)同步母線進(jìn)行檢測(cè)和控制。每個(gè)模塊在對(duì)同步的電平信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，與此同時(shí)通過端口OUT詳同步母線上發(fā)送本模塊的同步脈沖，實(shí)質(zhì)上是，通過同步母線，各模塊之間的同步信號(hào)相互影響、相互跟蹤，從而達(dá)到同步。

3 結(jié) 論

本文設(shè)計(jì)了一套基于DSP控制的逆變電源并聯(lián)控制系統(tǒng)，并進(jìn)行了各種性能實(shí)驗(yàn)研究，實(shí)驗(yàn)表明了本設(shè)計(jì)的可行性和有效性，可以實(shí)現(xiàn)多臺(tái)逆變模塊非聯(lián)電源系統(tǒng)可靠的運(yùn)行以及功率均分。

文章的創(chuàng)新之處是實(shí)現(xiàn)多個(gè)逆變器模塊的并聯(lián)供電電源系統(tǒng)，以滿足不同的負(fù)載功率及供電可靠性要求。