一种基于DSP的逆变电源并联运行控制系统

1.4 并联运行控制系统的软件结构

软件系统按照完成的功能划分，主要由主程序和中断服务程序构成。主程序除了完成系统的初始化、数据处理、传输和逆变器运行控制外，最主要的就是进行均流控制。中断服务程序则主要实现同步控制和数据的采集等功能。

2. TMS320LF2407A数字信号处理器(DSP)介绍

在本系统中，我们采用了德州仪器公司的数字信号处理器TMS320LF2407A。TMS320系列DSP的体系结构是专为实时信号处理而设计的，它将实时处理能力与控制器外设功能集于一身，为控制系统应用提供了一个理想的解决方案。本系统使用的2407A是16位定点数字信号处理器产品，它具有以下特点：

30MIPS的执行速度，使指令周期达到了33ns从而保证了控制器的实时控制能力；

两个事件管理器模块，其中每个都包括两个16位通用定时器、8个16位的脉宽调制（PWM）通道、3个捕获单元以及16通道10位A/D转换器；

控制器区域网络（CAN）2.0B模块；

40个可单独编程或复用的通用输入/输出引脚；等等。

TMS320LF2407A强大的实时数据处理能力、丰富的内部资源和方便灵活的可编程外设接口，为我们的逆变器并联运行控制系统提供了良好的硬件基础。

本系统中的DSP控制器的结构，主要由2407A芯片及其外围元件、D/A转换器、外接的程序存贮器和接口电路组成。

3. 并机运行效果

我们用三台逆变器组成并联运行系统系统，分别对阻性负载、容性负载、感性负载和整流性负载进行了并机调试和实验，取得了令人满意的结果。逆变器参数如下：

输入电压：40"57V DC ；
输出电压：220V±5% 50Hz AC ；
输出功率：3000VA ；
输出频率：47"51 Hz ；

部分实验结果如下：

（1）公共负载为阻性负载时，三台逆变电源的输出电流特性如下(由于使用的是双踪示波器，故每次只能同时显示两台逆变电源)：

改变负载大小时均流情况的变化如下表：

表1: 逆变模块均流变化情况（阻性负载）
测试项目 1组 2组 3组 4组
输出电压（v） 219 220 220 220
输出总电流(A) 3 10 25 40
模块1电流(A) 0.8 3.5 8.4 13.6
模块2电流(A) 1.2 3.5 8.5 13.3
模块3电流(A) 1 3.0 8.1 13.1
均流误差 (A) 0.4 0.5 0.4 0.5

（2）公共负载为容性负载时，两台逆变电源的输出电流特性：

说明：两台逆变模块并联时，带容性负载（功率因数Q=0.8），总电流15.3A，1号模块输出电流7.5A, 2号模块输出电流7.75A

（3）公共负载为感性负载时，两台逆变电源的输出电流特性：

说明：双机并联、感性负载（功率因数Q=0.6）、电流波形，总电流：7.55A

（4）公共负载为整流性负载时，两台逆变电源的输出电流特性：

从上面的实验结果可以看出：本逆变器并联运行电源系统可以较好地实现功率均分。不论是在线性负载时还是在非线性负载（整流性负载）时都可以保持相当好地供电质量，输出电流的波形畸变也很小，额定负载均流的相对误差小于0.5A，可见系统内的环流影响较小。

4. 结论

理论上说，逆变器并联运行的条件是各模块的输出电压保持严格的同频、同相、等幅。如果不同模块的输出间存在相位和/或幅度的差异，就会引起它们之间的有功和/或无功环流。利用DSP器件提供的高速信息处理能力，结合适当的软件算法，采用改进的主从同步控制策略和按功率偏差的均流控制策略，能够较好地解决逆变器并联运行时面临的主要问题，实现逆变器的并联运行。