1、引言

　　本文介紹一種基于TI公司的TMS320C240 DSP控制器構成的大功率并聯型UPS同步控制方案。與電網的同步、并聯系統中各臺UPS間的同步，成為并聯UPS系統控制的關鍵。UPS并聯系統中的核心部分是精度很高的鎖相環，模擬鎖相環是一門成熟的技術，以它獨特的優良性能在許多領域得到了廣泛地應用。但隨著數字技術的發展，UPS的全數字化控制是大勢所趨，因此，鎖相環也逐漸過渡為數字化，數字DSP控制鎖相環相對于模擬鎖相環實現起來更方便，同時用軟件代替硬件實現，還可以結合系統的其他功能統一設計，節省成本。

　　2、TMS320C240 DSP控制器介紹

　　TMS320C240是美國TI公司專為數字電機控制運用而推出的一種16位定點運算的DSP，為控制系統應用提供了一種理想的解決方案。它具備以下的主要性能：3個通用定時器，可輸出3路比較/PWM脈沖;3個全比較單元，可輸出3對帶死區控制的比較/PWM脈沖;3個單比較單元，可輸出3路比較/PWM脈沖;4個捕獲引腳CAP，用于高速I/O管理;兩組各8路10位10微妙的A/D轉換器;看門狗定時器和定時中斷定時器;片內ROM或Flash存儲器等。

　　3、并聯系統UPS的同步控制方案

　　1）、UPS的鎖相控制原理

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　　　　2）、并聯UPS系統同步鎖相的實現

　　并聯系統UPS在市電與逆變切換時，若在切換的瞬間二者的輸出波形不一致，會造成供電的中斷，另一方面也可能會因兩個電壓源之間的環流過大而損壞UPS。為確保UPS系統市電與逆變的切換時不存在環流，需保證市電波形與逆變波形保持相位接近;因此需要一種裝置用來檢測市電的相位變化，并用于控制逆變器輸出電壓的相位和頻率，使逆變器與市電保持同步運行。

　　對于并聯系統UPS的鎖相可采用兩級鎖相結構，其中，一級鎖相環又稱外同步，是指并聯系統各UPS跟蹤市電相位和頻率并進行相互間的相位同步控制，即實現UPS與旁路市電的同步。二級鎖相環又稱內同步，是指基于各臺UPS輸出電壓的頻率及相位跟蹤和同步控制，它實現各臺UPS間的同步。兩級鎖相環都采用了PI調節器，其中，內同步速度較快，精度很高（±10μs以內），它確保了UPS之間的并聯環流可達到最小。外同步的PI調節器速度較慢，它確保了旁路和逆變器之間的平滑切換。每級鎖相環包括相位誤差檢測、調節器的調節，以下分別介紹各級鎖相環是如何實現的。

　　并聯系統中的鎖相框圖為：

　　外同步：兩臺UPS的輸入即市電經比較器電路整形為方波，經過同步母線綜合后，將該方波信號送到每臺UPS的DSP的捕獲單元CAP1引腳，設置上升沿或下降沿捕獲，則在方波信號發生相應跳變時進入捕獲1中斷讀取計數器T2CNT的值作為PI調節器的反饋信號，通過與設定值相比較即可得相位差，再經PI調節器的運算形成調節量，用于改變T2PR的值，從而使逆變輸出跟蹤市電基準。

　　內同步：T2計數器作為UPS正弦輸出的相位和頻率基準，為保證所有UPS之間同步，所有UPS都利用T2CNT發生一個方波，方波經同步母線綜合后，送到所有UPS的CAP2端口，在方波信號發生相應跳變時進入捕獲2中斷中對T2CNT清零，保證內同步的給定是同步的。

　　在正弦中點時對應的中斷中讀取T2CNT值作為反饋量，與T2PR/2相比較，再經PI調節器運算后得到的調節量用于改變T1PR的值，使逆變輸出正弦波和T2計數器同步，從而逆變輸出保持同步。

　　鎖相的軟件算法如下圖1、圖2：

　　圖1