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如何提高逆變電源供電質量的硬件控制？

發(fā)布時間： 2016-06-28 10:48:56 關注量：1549

隨著電廠、變電站等機構中逆變電源的普及，逆變電源在處理UPS電源交流負荷的情況越來越多，人們對處理的效率要求也越來越高。因此增加逆變電源的供電質量與供電可靠性就成為了設計者們的研發(fā)重點。在本文中，小編將為大家介紹逆變電源供電質量與可靠性提升設計的硬件部分內容。

逆變電源的并聯策略有很多，有主從結構，用電壓型逆變器作為主模塊控制系統(tǒng)電壓，電流型逆變器提供負載電流。有對等式，并聯的各個逆變器結構功能相同，相互間有信號的傳遞，但不存在隸屬關系。還有基于有功無功調節(jié)的無連線并聯方式。

隨著控制技術的發(fā)展，高速數字處理芯片DSP的出現，實現高質量的交流輸出已經不成問題。但是如何實現逆變器的冗余設計依然是困擾大家的主要問題，目前市場上流行的逆變器的并聯技術是采用系統(tǒng)監(jiān)控器統(tǒng)一產生SPWM信號進行同步和負載均分的，這種逆變器的技術缺點是：單逆變器不能工作，必須配和系統(tǒng)的監(jiān)控器才能工作，因此小系統(tǒng)的性能價格比不高。系統(tǒng)的可靠性取決于系統(tǒng)監(jiān)控器的可靠性，監(jiān)控器一旦損壞，整個系統(tǒng)將癱瘓;交流輸出不能短路，短路將會造成逆變器燒毀的危險。

無主可并聯逆變控制方式

本方案采用各種控制方法相結合的復合控制，自同步和外同步結合的全新原理設計，其優(yōu)點是可靠性高?？蓡螜C使用也可組屏，配置方便。采用電子開關外掛方式，方便組成UPS、EPS等其它形式的逆變電源。系統(tǒng)監(jiān)控有三個可以錯相120度的同步信號，方便組合成三相逆變電源系統(tǒng);并且三相單獨調節(jié)。

硬件設計部分

可并聯逆變模塊硬件電路由功率處理主電路、控制驅動電路、保護電路組成，系統(tǒng)原理框圖如圖1，DC/DC變換電路為BOOST電路，采用高頻環(huán)進行逆變，因而無須采用工頻變壓器，使體積減小，其作用是利用DC-DC全橋高頻隔離升壓將直流220V電壓變換成PWM整流逆變電路所需要的電壓，供后級的全橋逆變使用，其控制系統(tǒng)結果如圖2所示。輸出給定電流Ug與實際的輸出電壓Uk相比較后，其誤差信號經PI調節(jié)器后與鋸齒波比較形成PWM信號，該信號再經驅動電路去控制BOOST電路中的開關器件IGBT，便可使實際的輸出電壓跟蹤給定電壓。本系統(tǒng)采用PWM控制器SG3525獲得PWM控制信號。

逆變器的功率處理采用全橋電路，經過SPWM調制以后，輸出經過濾波電感和電容濾波以后，直接和其它逆變電源的輸出進行并聯，當要求和電網進行快速切換的時候，系統(tǒng)主監(jiān)控指揮電子切換箱的開關動作，實現與電網的旁路切換。

控制電路DSP TMS320F2407A完成SPWM波形的產生、鎖相、控制、均流以及同步信號捕捉、數據采樣等功能。使用DSP內部的模/數轉換模塊對輸出電壓反饋信號進行采樣，通過數字PI控制器完成電壓有效值外環(huán)控制，保證輸出電壓有效值穩(wěn)態(tài)無差。PI控制器的輸出乘以標準給定信號，經數/模轉換后作為控制電路模擬部分的參考輸入信號。

主從設置法和平均電流法都無法實現冗余技術，使并聯電源模塊系統(tǒng)的可靠性得不到很好的保證。而采用自主均流芯片UC3902依據特有的性能，如：“均流精度高，動態(tài)響應好，可以實現冗余技術等”，自主均流法實質上是在N個并聯的模塊中，輸出電流最大的模塊將自動成為主模塊，其余的模塊則成為從模塊，各個從模塊的電壓誤差依次被整定，以調節(jié)負載電流分配的不均衡。由于N個并聯的模塊中，事先沒有人為設定哪個模塊為主模塊，而是按輸出電流的大小隨機排序，輸出電流大的模塊自動成為主模塊。本控制系統(tǒng)采用此芯片可以直接得到均流誤差信號，簡化了控制系統(tǒng)復雜的電流計算，提高了系統(tǒng)可靠性。

UC3902集成芯片通過精確地調整變換器的輸出電壓以匹配所有的輸出電流。另外，此芯片有一個獨特的有利條件是使用了差模均載母線，這種結構大大增強了系統(tǒng)對噪音的抑制能力。UC3902均流芯片應用在電力電源中具有如下的特點：（1）均流精度高。（2）外圍電路設計簡單，不像UC3907那樣過于復雜。（3）易于做熱插拔操作。

客戶感言

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北京合康億盛變頻科技股份有限公司

經人介紹認識了艾德杰，試著從他們那里買了一套產品，性能穩(wěn)定，故障幾乎沒有，即便有點小問題，他們也會過來處理，后來就一直和他們進行友好合作。
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在我們決定與艾德杰電源合作后，他們派出技術骨干和我們的技術部門溝通，充分了解了我司的使用需求后立即準備方案，待我們確認方案后，艾德杰的工作人員馬上將此提上日程，在距預約交貨期還有5天的時候，就已將我司定制的電源送上門，安裝調試，產品使用至今，一切良好，非常感謝艾德杰的鼎力支持，不辭勞苦的幫我們設計開發(fā)新產品，技術可靠，服務周到。
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中國中船重工集團707所

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北京鐵道機車研究所

一次偶然的機會艾德杰的銷售人員聯系到我們，我們抱著試試看的心情從他那里訂購了一臺電源，性能很好，從那之后我們就建立了長期的合作關系，偶爾有一點點的小故障，他們的工作人員都會很快的過來幫忙處理。服務熱情周到，他們才是我們的好兄弟，好幫手。
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李明仕

湖北武漢人 1970年7月出生碩士學歷。從事電源設計研發(fā)工作30年，先后擔任多家電源公司的技術總監(jiān) 技術成果 1． 1996年獲武漢市科學技術研究成果證書武科成證字(96)第014號登記號WK9601003 成果名稱:DTK系列開關型直流穩(wěn)壓電源 2． 1996年武漢高創(chuàng)電子有限公司的電源項目獲得電源行業(yè)的第一個國家火炬計劃 3． 2000年武漢玉星電子有限責任公司<<電壓過零檢控軟開關電源>>項目獲科技部中小型企業(yè)創(chuàng)新基金無償資助,項目代號20004214054563 4.　電源方面各項專利近20項，其中發(fā)明專利2項。 5. 國內電源期刊上發(fā)表多篇論文。

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沈錦飛

1955年出生，現任江南大學物聯網學院教授、碩士生導師。主要從事電力電子電路、裝置與電能質量控制的研究和教學工作，發(fā)表學術論文30多篇，其中EI檢索5篇，獲得教育部科技進步獎、江蘇省教學成果獎、無錫市科技進步獎，多項發(fā)明專利，主編本科教材；被評為無錫市優(yōu)秀教師、市級先進個人。是中國自動化學會會員、江蘇省電工協(xié)會自動控制系統(tǒng)專委會委員、無錫市自動化學會理事、無錫市電機工程學會理事。

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1971 年出生，現任江南大學物聯網工程學院教授，碩士生導師?，F主要從事電力電子技術及智能控制、機電一體化及過程控制等領域的研究和開發(fā)工作，發(fā)表學術論文30篇（其中EI收錄6篇），獲專利12項，參加編制十二五國家級規(guī)劃教材，國家自然科學基金項目，省青年科學基金項目，市級重點實驗室建設，主持方塊地毯自動包裝生產線開發(fā)、2.0MW風力發(fā)電變流器、10kV高壓固態(tài)軟起動器、船舶壓載水物理強化處理核心技術...

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