基于DSP实现可并机的逆变电源

为提高转换速度，本系统采用同时采样工作方式，并由PWMA内部同步信号触发进行A/D转换。2个ADC模块的配对情况如下：

AN0（100Hz电流取样）——AN4（100Hz电压取样）；

AN1（输出交流电流取样）——AN5（输出交流电压取样）；

AN2（输入直流电压取样）——AN6（吸收管电流取样）；

AN3（温度取样）——AN7（参考电压1.25V）。

由于ADC采样的量有直流量和交流量，故对两种不同的量需进行分别处理。

直流量（输入直流电压、温度及参考电压1.25V）采用一般的数字滤波处理方式，表达式如式（5）。

X=（5）

式中：X为A/D采样结果；

X（n－1）为第n－1次的采样结果；

X（n）为第n次的采样结果；

K₁、K₂为修正系数。

交流分量包括100Hz电压、电流、输出电压、电流、吸收管电流。在一个周期内（10ms）采样160次，根据式（6）～式（8）算出有关的功率值。

S=K_s[|U(i)|×|I(i)|]（6）

P=K_p[U(i)×I(i)]（7）

Q=（8）

式中：S为视在功率；

P为有功功率；

Q为无功功率；

K_s、K_p为修正系数。

3.3 PWM电路

DSP56F805 PWM模块具有以下主要特点：

1）3组互补的PWM对或6个独立的PWM；

2）死区可调；

3）半周期重装载能力；

4）20mA输出驱动能力。

本系统2个PWM模块工作方式如下：

PWMA0，PWMA1（SPWM0，SPWM1）工作于互补的PWM对，用于产生SPWM调制波，载波为64kHz，调制波为100Hz；

PWMA2，PWMA3（PWM0，PWM1）工作于软件控制的I/O，产生50Hz方波信号。把100Hz半波变换为50Hz全波；

PWMA4（D/A）工作于D/A，根据机内温度或损耗产生修正的信号调整吸收功率管；

PWMB0，PWMB1，PWMB2（F0～F2）工作于软件控制的I/O，用以控制补偿电路。

3.4 并机与同步电路

同步电路由PA0，PA1完成，其中PA0为输入脚，检测外部（其它的逆变单元）的50Hz同步信号，PA1为输出脚，用以送出本机的50Hz同步信号。当系统上电后，本机先检测有无外部同步信号，若有则本机跟踪外部的信号，并发出一个同步信号，若无则工作于本机的同步信号。

并机由CAN完成。CAN模块负责收集其它逆变单元的状态值（电压、电流、频率、有功功率、无功功率等）并发送本身的状态值。

3.5 检测、控制及显示电路

1）PD2设置为输入口，当S1开关合上后电源才启动；

2）PD6，PD7设置为输入口，分别检测输入接触器状态及输出断路器状态，只有两个都正常逆变单元才工作；

3）PB0～PB7，PD0，PD1，PE2为LCD显示控制电路，其中PE2为输入口，为显示菜单按键S2，PD0，PD1为输出口，控制LCD的RS及E，PB0～PB7为输出口，送出信号给LCD的数据口DB0～DB7；

由于采用16×2位字符型LCD模块，查手册知LCD的门限电压为

V_ih(min)=2.2V，V_il(max)=0.6V，

符合DSP芯片的逻辑，故DSP56F805可直接驱动LCD，不须电平转换；

4）PD3～PD5，PE4～PE7为输出口，分别控制有关指示灯及继电器等。

3.6 JTAG/OnCE电路

DSP56F805提供JTAG/OnCE电路可方便用户把程序写入片内的Flash闪存，也方便用户在线编程、修改和升级软件。

3.7 RS-232、时钟及电源电路

DSP56F805内带两组SCI，本系统用了SCI0作为RS232接口，若单机使用时RS232作为通信口与PC机相连，若并机使用，则该口不用，由主监控器负责与PC机通讯。

DSP56F805有一个带PLL锁相环时钟单元，通过软件编程可方便改变DSP的时钟。

DSP56F805主电路由＋3.3V供电。

为防止噪声干扰影响A/D转换精度，A/D采用独立供电系统。

若外部的数字电路有＋5V供电系统，与DSP接口必要时须进行电平转换。

4 系统软件

4.1 软件原理

系统软件的主要任务是实现数字正弦信号，并稳定输出信号电压，管理各种设备，并且完成并机的协调工作。

系统软件通过查表的方式把数字信号送到脉冲宽度调制电路形成正弦信号Us，通过对输出信号的采样反馈得到U_f，经过修正输出正弦信号的幅值以达到稳定输出的目的。其结构图如图5所示。

图5 稳压反馈原理图

考虑到电感性负载对逆变器工作的损害，本机采用电容补偿。在对输出电压和电流进行密集采样之后，算出视在功率S、有功功率P及无功功率Q，

S=K_s[|U(i)|× |I(i)|]（9）

P=K_p[U(i)×I(i)]（10）

Q=（11）

根据无功功率的大小和本机的特性参数，设定无功功率允许窗口，利用查表方法投入适当的电容组合，达到补偿的目的。

4.2 软件模块结构

本系统软件采用模块化设计，根据任务可分为7个模块：系统初始化模块、数字正弦信号产生及输出稳定模块、补偿模块、并机均流模块、故障检测处理模块、显示模块、通信模块。其流程如图6所示。

图6 软件模块框图