基于三閉環(huán)控制的UPS前端整流器研究.pdf

1、不間斷電源UPS（UninterruptedPowerSupply）以前端整流器、儲能裝置（常以蓄電池組儲能）和逆變器為核心，可在電網(wǎng)輸入發(fā)生故障時短時間內(nèi)為后級用戶繼續(xù)供電。前端整流器作為UPS電源的核心裝置之一，在為后級逆變電路提供高質(zhì)量電能的過程中起著關(guān)鍵作用。
　　本文以UPS電源中整流充電技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用為背景，在深入了解PWM整流器和蓄電池充電器的基本原理、結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)等相關(guān)理論知識的基礎(chǔ)上，以TI公司生產(chǎn)的數(shù)字信號處理器

2、TMS320F2812為控制芯片，設(shè)計(jì)了一種基于三閉環(huán)控制的UPS電源前端整流裝置。本文主要工作內(nèi)容如下:
　　首先，對UPS電源的組成、功能、分類和基本原理做了簡單介紹，描述了PWM整流器和蓄電池充電電路的工作原理、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和控制策略。并分別在三相靜止坐標(biāo)系、兩相靜止坐標(biāo)系和兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下建立了UPS電源前端整流器的數(shù)學(xué)模型。對UPS電源前端整流器中的關(guān)鍵控制原理如空間矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)原理、功率因數(shù)校正和諧波抑制等技

3、術(shù)進(jìn)行了深入研究和分析。
　　其次，以三相電壓型PWM整流器拓?fù)錇橹麟娐吠負(fù)浣Y(jié)構(gòu)，摒棄了傳統(tǒng)UPS中蓄電池充電電路后級的DC/DC變換電路，集整流和充電于同一拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。在整流環(huán)節(jié)植入傳統(tǒng)預(yù)測電流控制技術(shù)，對網(wǎng)側(cè)輸入進(jìn)行功率因數(shù)校正和諧波抑制。在蓄電池充電環(huán)節(jié)引入三段式充電方式，即限流充電、均充充電和浮充充電。限流充電為恒流充電，在傳統(tǒng)預(yù)測電流控制策略的雙閉環(huán)基礎(chǔ)上添加充電電流PI環(huán)形成三閉環(huán)控制，即主電路電流外環(huán)、直流電壓PI內(nèi)環(huán)

4、和充電電流PI內(nèi)環(huán)。主電路電流外環(huán)應(yīng)用相位跟蹤技術(shù)，矯正網(wǎng)側(cè)電壓電流相位，直流電壓PI內(nèi)環(huán)和充電電流PI內(nèi)環(huán)組成雙級PI調(diào)節(jié)器，使直流輸出電壓跟蹤指令電壓值、直流充電電流跟蹤指令電流值，實(shí)現(xiàn)直流輸出電壓穩(wěn)定可調(diào)以及蓄電池穩(wěn)流充電環(huán)節(jié)。均充充電和浮充充電均為恒壓充電過程，UPS電源前端整流器在傳統(tǒng)預(yù)測電流算法控制下工作于PWM整流狀態(tài)為蓄電池組充電。
　　最后，針對設(shè)計(jì)要求，在實(shí)驗(yàn)室搭建UPS前端整流器實(shí)驗(yàn)樣機(jī)，在40kW阻性負(fù)載條