CN202050256U - 基于dsp的ups控制系统 - Google Patents
基于dsp的ups控制系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN202050256U CN202050256U CN2011200695248U CN201120069524U CN202050256U CN 202050256 U CN202050256 U CN 202050256U CN 2011200695248 U CN2011200695248 U CN 2011200695248U CN 201120069524 U CN201120069524 U CN 201120069524U CN 202050256 U CN202050256 U CN 202050256U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- ups
- dsp
- control system
- subsystem
- control
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 28
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims abstract description 14
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 16
- 230000007274 generation of a signal involved in cell-cell signaling Effects 0.000 claims description 11
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 abstract description 2
- 230000006855 networking Effects 0.000 abstract description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 abstract description 2
- 206010063385 Intellectualisation Diseases 0.000 abstract 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 2
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 2
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000010365 information processing Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Inverter Devices (AREA)
Abstract
本实用新型公开了一种基于DSP的UPS控制系统。包括DSP主控子系统、人机交互子系统、通信子系统和故障保护系统，DSP主控子系统与人机交互子系统、通信子系统和故障保护系统双向连接，故障保护系统与UPS控制系统双向连接，DSP主控子系统接入UPS控制系统。本实用新型提供的基于DSP的UPS控制系统使需要配置UPS不间断电源的场合的交流电能够满足电压波动小、频率波动小和波形失真小的要求，并对过压、过流等特殊情况迅速地产生保护信号保护系统，使得对于UPS的研究向着数字化、高频化、网络化、智能化、绿色化的有利方向发展。
Description
技术领域
本实用新型涉及数字化UPS不间断电源，具体是基于数字信号处理器(DSP)的小功率数字化单相在线式UPS控制系统。
背景技术
随着计算机的普及和信息处理技术的广泛应用，社会的各行各业都对市电供电质量提出了更高的要求，实际的市电电网本身难以满足这些要求，这是因为电压波动，频率变化以及来自电网外部、内部的各种噪音和干扰都会造成电网污染，它们主要有：电压浪涌、电压尖峰、电压瞬变、噪声电压、电压跌落、持续低电压、电源中断等。另外电网的电压波形也不干净，存在着过压、欠压、尖峰、浪涌等干扰。UPS是一种恒频、稳压、纯净、不间断的高品质电源，随着现代科学技术的飞速发展，其重要性也变得不言而喻。
传统的UPS系列产品多采用传统模拟控制技术。而模拟控制就必然会采用大量的分立元件和电路板，而过多的分立元件则会导致硬件成本的增加；而且由于人工调试器件的存在，导致生产效率降低及控制系统一致性差；同时也存在器件老化及热漂移问题，这些问题必然会造成逆变电源输出性能下降的结果。
实用新型内容
针对现有技术存在的缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是，提出一种无论是在可靠性、稳定性，还是在智能化程度上都大大优于传统UPS的控制系统来保证对用户供电的不间断性，从而起到两个作用：一是应急使用，防止突然断电而影响正常工作，给计算机造成损害；二是消除市电上的过压、欠压、尖峰、浪涌等污染，改善电源质量，为各个行业的系统提供恒频、稳压、纯净的高品质电源。
为解决上述问题，本实用新型的技术方案是，UPS控制系统包括DSP主控子系统、人机交互子系统、通信子系统和故障保护系统，DSP主控子系统与人机交互子系统、通信子系统和故障保护系统双向连接，故障保护系统与UPS控制系统双向连接，DSP主控子系统接入UPS控制系统。
所述DSP主控子系统包括A/D转换电路、PWM信号发生电路、市电/逆变相位检测电路和保护控制信号接口，市电/逆变相位检测电路与PWM信号发生电路相连，PWM信号发生电路与A/D转换电路连接，A/D转换电路于保护控制信号接口连接。
所述人机交互子系统包括LCD显示模块以及键盘输入控制模块。
所述故障保护系统包括输入电压、电流检测模块，输出电压、电流检测模块，电池电压、电流检测模块，逆变器温度检测和逆变输出短路检测模块，各模块之间并联接入所述的DSP主控子系统。
所述DSP主控子系统采用TI(Texas Instruments)公司的TMS320LF2407A作为主控芯片。
所述人机交互子系统选择Altera公司的MAX3000A系列CPLD芯片EPM3032ALCC44-10来实现LCD和键盘的输入输出控制。
所述通信子系统采用RS-485通信接口，采用Modbus通信协议作为所述UPS控制系统的RS-485上层通信协议。
本实用新型的工作原理详述如下：
第一个部分是DSP主控子系统，它的核心任务是执行数字控制算法，分为包括了A/D转换电路、PWM信号发生电路、市电/逆变相位检测电路、保护控制信号接口。A/D转换电路完成交流电和直流电的转化，TMS320LF2407A具有一个A/D转换模块，它有多达16个模拟输入通道，能够满足高速采样及实时系统的需求。PWM信号发生电路利用TMS320LF2407A的一个事件管理模块来实现PWM输出。在本实用新型市电/逆变相位检测采用了一种过零检测电路，保证UPS逆变锁相控制中两个与市电/逆变同频同相的方波输出。保护控制信号接口能够保证系统的安全运行，实现硬件故障保护的作用；当过流、过压、过载等特殊情况时，TMS320LF2407的通用输入/输出引脚产生相应的保护控制信号来保护整个系统。
第二个部分是人机交互子系统，它是由可编程逻辑器件(CPLD)来实现的。该电路提供了LCD显示及键盘输入控制，并能产生保护控制信号。其中LCD显示模块能够显示UPS运行过程中的多个状态参量，输入的市电电压/频率、逆变输出电压/频率及电流、逆变器工作状态与故障状态、系统运行负载大小和UPS旁路/逆变运行状态等都能在LCD上显出出来；键盘可对系统的状态以及运行方式进行控制。
第三个部分是通信子系统，包括用来实现系统远程监测的RS-485通信接口和为并机通信所保留的CAN通信接口。功能设计中，采用了TMS320LF2407的异步通讯口SCI和RS-485通信协议，从而通过实现UPS与上位机的远程通讯完成上位机对UPS的查询和设置；同时，远程网络监控系统亦可利用此接口实现与UPS的通信。而CAN接口主要功能是建立多台逆变器并联运行的局域网络(CAN总线)，达到各个逆变器之间数据通信的目的。
第四个部分是故障保护系统，一个稳定而完善的系统离不开一套完整的保护控制方案。当出现过压、过流等意外情况时候，系统通过输入电压、电流检测，输出电压、电流检测，电池电压、电流检测，逆变器温度检测和逆变输出短路检测对运行中可能出现的故障进行精确定位，并采取相应的措施来保护系统。
本实用新型提供的基于DSP的UPS控制系统将数字信号处理技术、EDA技术与软件可编程技术相结合，使需要配置UPS不间断电源的场合的交流电能够满足电压波动小、频率波动小和波形失真小的要求，并对过压、过流等特殊情况迅速地产生保护信号保护系统，使得对于UPS的研究向着数字化、高频化、网络化、智能化、绿色化的有利方向发展。
附图说明
图1是基于DSP的UPS控制系统的总体结构图；
图2是基于DSP的UPS控制系统的电路设计图；
图3是基于DSP的UPS控制系统的功能框图。
具体实施方式
参见图1，所述UPS控制包括DSP主控子系统、人机交互子系统、通信子系统和故障保护系统，DSP主控子系统与人机交互子系统、通信子系统和故障保护系统双向连接，故障保护系统与UPS控制系统双向连接，DSP主控子系统通过PWM输出接入UPS控制系统。
所述UPS控制系统分为四个模块：
第一个部分是DSP主控子系统，根据实现功能将其分为A/D转换电路、PWM信号发生电路、市电/逆变相位检测电路、保护控制信号接口，参见图2。A/D转换电路完成直流电和交流电的转化，TMS320LF2407A具有一个A/D转换模块，它有多达16个模拟输入通道，足够满足高速采样及实时系统的要求。PWM信号发生电路利用TMS320LF2407A的一个事件管理模块来实现PWM输出。UPS中，逆变输出要求在50Hz±5％频率范围内必须保持与市电相位严格一致，市电/逆变相位检测采用了过零检测电路保证UPS逆变锁相控制中两个与市电/逆变同频同相的方波输出。保护控制信号接口能够保证系统的安全运行，实现硬件故障保护的作用；当发生过流、过压、过载等情况时，TMS320LF2407的通用输入/输出引脚产生相应的保护控制信号，从而起到保护系统的作用。
PWM信号发生电路是本系统的核心部分，本实用新型采用脉宽调制(PWM)技术来实现直流电转换为交流电的目的，脉宽调制技术就是采用宽度与距离不同的一组脉冲来等效市电正弦波电压。要产生一个PWM信号，需要一个合适的定时器来重复产生一个与PWM周期相同的计数周期，一个比较寄存器保持着调制值，比较寄存器的值不断地与定时计数器的值相比较，当两个值匹配时，在相应的输出上就会产生一个变换(从高到低或从低到高)。当两个值之间的第二个匹配产生或一个定时周期结束时，相映的输出上会产生又一个转换(从低到高或从高到低)。通过这种方法，所产生的输出脉冲的开关时间就会与比较寄存器的预存的值成比例。PWM的产生是利用TMS320LF2407事件管理模块的比较单元来产生的，比较单元以通用定时器为时基，通用定时器的计数值与比较寄存器不断进行比较来产生相应PWM波。
第二个部分是人机交互子系统，本实用新型采用可编程逻辑器件实现键盘扫描控制以及各种控制/译码逻辑功能，它是由复杂可编程逻辑器件(CPLD)来实现的。该电路提供了LCD显示及键盘输入控制以及保护控制信号的产生。其中LCD显示模块显示了UPS运行过程中的各状态参量，其中包括输入市电电压/频率的显示、逆变输出电压/频率及电流的显示、逆变器工作状态与故障状态的显示、系统运行负载大小显示和UPS旁路/逆变运行状态的显示等；键盘操作主要工作是进行显示页面的选择和系统参数的设定，可对系统开关状态、运行方式进行控制。
第三个部分是通信子系统，包括用来实现系统远程监测的RS-485通信接口和为并机通信所保留的CAN通信接口。功能设计中，利用TMS320LF2407的异步通讯口SCI和RS-485通信协议来实现UPS与上位机的远程通讯，以便上位机对UPS进行查询和设置；同时远程网络监控系统也可利用此接口实现与UPS的通信，RS-485总线采用差分传输方式，又称平衡传输，它使用一对双绞进行传输。CAN接口主要功能是建立多台逆变器并联运行的局域网络(CAN总线)，实现各个逆变器之间的数据通信。
第四个部分是故障保护系统，通过输入电压、电流检测，输出电压、电流检测，电池电压、电流检测，逆变器温度检测和逆变输出短路检测对运行中可能出现的故障采取相应的措施：(1)当市电输入过压或者欠压时，能够断开市电由逆变输出。(2)当负载过载时，能够使系统自动切至旁路工作。(3)当逆变输出短路时，系统封锁PWM禁止逆变输出。(4)直流母线过流或者逆变器过热时，能够停止逆变，切至旁路输出。
Claims (7)
1.一种基于DSP的UPS控制系统，包括DSP主控子系统、人机交互子系统、通信子系统和故障保护系统，其特征是，DSP主控子系统与人机交互子系统、通信子系统和故障保护系统双向连接，故障保护系统与UPS控制系统双向连接，DSP主控子系统接入UPS控制系统。
2.根据权利要求1所述的基于DSP的UPS控制系统，其特征是，所述DSP主控子系统包括A/D转换电路、PWM信号发生电路、市电/逆变相位检测电路和保护控制信号接口，市电/逆变相位检测电路与PWM信号发生电路相连，PWM信号发生电路与A/D转换电路连接，A/D转换电路于保护控制信号接口连接。
3.根据权利要求1所述的基于DSP的UPS控制系统，其特征是，所述人机交互子系统包括LCD显示模块以及键盘输入控制模块。
4.根据权利要求1所述基于DSP的UPS控制系统，其特征是，所述故障保护系统包括输入电压、电流检测模块，输出电压、电流检测模块，电池电压、电流检测模块，逆变器温度检测和逆变输出短路检测模块，各模块之间并联接入所述的DSP主控子系统。
5.根据权利要求2所述基于DSP的UPS控制系统，其特征是，所述DSP主控子系统采用TI(Texas Instruments)公司的TMS320LF2407A作为主控芯片。
6.根据权利要求3所述基于DSP的UPS控制系统，其特征是，所述人机交互子系统选择Altera公司的MAX3000A系列CPLD芯片EPM3032ALCC44-10来实现所述LCD和键盘的输入输出控制。
7.根据权利要求1-6所述的任一基于DSP的UPS控制系统，其特征是，所述通信子系统采用RS-485通信接口，采用Modbus通信协议作为所述UPS控制系统的RS-485上层通信协议。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2011200695248U CN202050256U (zh) | 2011-03-16 | 2011-03-16 | 基于dsp的ups控制系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2011200695248U CN202050256U (zh) | 2011-03-16 | 2011-03-16 | 基于dsp的ups控制系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN202050256U true CN202050256U (zh) | 2011-11-23 |
Family
ID=44990549
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2011200695248U Expired - Fee Related CN202050256U (zh) | 2011-03-16 | 2011-03-16 | 基于dsp的ups控制系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN202050256U (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103217918A (zh) * | 2013-04-28 | 2013-07-24 | 华南理工大学 | 三相ups并机系统的同步实现方法及同步控制装置 |
| CN104333078A (zh) * | 2014-11-14 | 2015-02-04 | 福建农林大学 | Ups的蓄电池在线检测和显示的方法及装置 |
| WO2019153686A1 (zh) * | 2018-02-09 | 2019-08-15 | 蔚来汽车有限公司 | 电动汽车充电控制装置和方法 |
| CN120222590A (zh) * | 2025-03-21 | 2025-06-27 | 华能会理风力发电有限公司 | 一种基于ups电源的智能保护与调控系统 |
-
2011
- 2011-03-16 CN CN2011200695248U patent/CN202050256U/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103217918A (zh) * | 2013-04-28 | 2013-07-24 | 华南理工大学 | 三相ups并机系统的同步实现方法及同步控制装置 |
| CN103217918B (zh) * | 2013-04-28 | 2015-06-03 | 华南理工大学 | 三相ups并机系统的同步实现方法及同步控制装置 |
| CN104333078A (zh) * | 2014-11-14 | 2015-02-04 | 福建农林大学 | Ups的蓄电池在线检测和显示的方法及装置 |
| WO2019153686A1 (zh) * | 2018-02-09 | 2019-08-15 | 蔚来汽车有限公司 | 电动汽车充电控制装置和方法 |
| CN120222590A (zh) * | 2025-03-21 | 2025-06-27 | 华能会理风力发电有限公司 | 一种基于ups电源的智能保护与调控系统 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102931684A (zh) | 一种光伏交直流智能配电箱 | |
| CN205160090U (zh) | 具有稳态不间断微电网并网接口一体化装置 | |
| CN103066684A (zh) | 高压直流供电系统 | |
| CN202142865U (zh) | 多功能svg配合fc控制电路 | |
| CN202050256U (zh) | 基于dsp的ups控制系统 | |
| CN205646843U (zh) | 用于可再生能源发电的并网逆变器及可再生能源发电系统 | |
| CN105717399A (zh) | 电网适应性测试装置 | |
| CN103532444A (zh) | 一种大型冲击发电机组变频启动装置 | |
| CN211089207U (zh) | 一种并联充电模块及其应用的双混合型直流屏系统 | |
| CN205665322U (zh) | 电网适应性测试装置 | |
| CN203104085U (zh) | 高压直流供电系统 | |
| CN201466734U (zh) | 智能相控式低压电力电容器 | |
| CN103066618A (zh) | 薄膜太阳能光伏发电站接入系统及其孤岛监测方法 | |
| CN202550540U (zh) | 一种分相储能装置无串联变压器的电能质量控制装置 | |
| CN201956686U (zh) | 有源电力滤波装置 | |
| CN202550538U (zh) | 一种逐周限流保护电能质量控制装置 | |
| CN204258325U (zh) | 一种新型混合储能变流器控制装置 | |
| CN204696691U (zh) | 一种模块化的谐波治理及无功补偿装置 | |
| CN202550548U (zh) | 一种电压质量调节装置 | |
| CN202455094U (zh) | 全功率变流器、控制系统及直驱式风力发电机组 | |
| CN202550547U (zh) | 一种综合过流保护电流质量调节装置 | |
| CN205811555U (zh) | 一种用于风电机组并网时的动态拓扑 | |
| CN202550542U (zh) | 一种逐周限流保护电流质量调节装置 | |
| CN202565186U (zh) | 一种igbt构成的vsc换流器 | |
| CN202550534U (zh) | 一种综合过流保护电能质量控制装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20111123 Termination date: 20140316 |