基于TMS320F2808的高精度UPS电源锁相技术

　　1. 4 锁相精度

　　本方案中SPWM 波的产生采用双极性同步调制技术， 一周期开关点数N = 400， 2808 的工作频率SYSCLKOU T= 100 MHz( 10 ns) ， 程序中设定定时器的时钟频率和系统频率一样， 即每10 ns 计1， 计数方式采用同步增减计数模式， 基波频率为50 Hz( 即周期20ms) ， 因而每个正弦周期内最小相差为: 400 × 10×2=8 000 ns， 0. 008/ 20 × 360°= 0. 144°， 即锁相精度为:0. 144°/ 360°× 100 % = 0. 04 % 。锁相仿真实验波形如图5 所示。

图5 锁相仿真波形图

　　图5( a) 中CH1 为模拟电网电压过零比较后波形， CH2 为2808 控制板上输出SPWM 波经RC 滤波后得到的正弦波， CH3 为2808 输出的SPWM 波， 图5( b) 为锁相展开图。从图中可以看出， 锁相效果良好。

　　2 实际样机验证

　　利用本文中提到的高精度锁相控制方案， 在一台6 kVA 单相在线式UPS 样机上进行的实际实验， 对UPS 的逆变输出与电网电压进行锁相， 试验结果如图6 所示， 其中图6( a) 为锁相前市电与U PS 样机输出电压的波形图， 经锁相后， 市电与UPS 样机的输出电压波形如图6( b) 所示， 由图中可以看出， 锁相后二者波形很好地吻合， 实现了逆变器输出电压与电网电压高精度的同频同相。

图6 6 kVA 在线式UPS样机实验锁相波形

　　锁相技术是UPS 一项非常重要的技术。本文提出一种基于T I 公司的TMS320F2808DSP 芯片来实现高精度锁相的方法， 该芯片价格便宜、性能优越， 仿真及样机实验充分验证了该方法的正确性和可行性。

　　另外该方法仅需采集一路的电压信号， 也节约了硬件成本， 使实现变得简单， 而且锁相稳定、快速。该方案不仅可以应用于U PS 中， 在其它与锁相相关的设备中都可以用上， 具有极高的实用意义。