基于DSP控制技术的逆变器谐波失真消除

基于DSP控制技术的逆变器谐波失真消除

 

　　随着数字处理系统应用的快速发展，许多设备，如报警系统，健康护理设备和安全照明设备等对高品质不间断电源的需求也就随之增加。而且随着高频静态功率变换器的广泛使用，包括临界载荷在内的许多电力负载都成为了非线性的，并将产生谐波。因此，必须应用附加谐波滤波技术来保证UPS逆变器有高品质的正弦输出电压。

　　本文介绍了UPS系统非线性负载的实时DSP控制，讨论了采用DSP控制的优点，并对DSP控制的UPS逆变器和谐波调节系统进行了分析，最后通过一个1KVA系统验证了该控制方案的正确性。

　　PWM使用模拟信号来调制脉冲的宽度，脉冲的持续时间与模拟信号在此时刻的调制幅度成正比。因为大多数的电力负载都是非线性的，并且还向UPS中注入谐波电流，因此必须采用附加谐波滤波技术，同时必须考虑到逆变器对它输出交流波形的瞬时控制，从而把谐波失真降低到容许的程度。通过使用高速反馈环路可以实现对PWM逆变器的控制，在反馈回路中对实际的输出波形与参考正弦波形进行比较，用两者的误差来修正双极性晶体管产生的用PWM表示的正弦波。

 

　　然后在比例积分补偿器中应用振幅元件来产生谐波失真校正信号，它基本上消除了输出波形的谐波失真。再从误差补偿信号中减去合成的谐波失真校正信号，将其结果输入PWM逆变器，从而产生一个基本上没有谐波失真的输出电压波形。DSP控制的逆变器和谐波调节器能够在变化的非线性负载条件下工作以提供正弦负载电压。

　　所列出的是UPS在每幅图中不同的工作条件。所示为UPS在没有任何谐波调节器时的工作情况。由于谐波电流从非线性整流型负载注入，所以UPS输出电压波形产生畸变且主要包含5次和7次谐波。

　　UPS的工作情况。此时可以得到无谐波失真的正弦电压波形，并且可以看到电压THD的显著降低。最后在图7中给出了伴有5次谐波无缘滤波器的UPS工作情况。由于没有谐波调节器，因此图7中的正弦电压波形的品质比图6中的明显降低了。

　　本文讨论了UPS系统的控制方法，重点分析了DSP控制的UPS逆变器和谐波调节系统。DSP控制的UPS系统使用了软件控制的谐波调节器，它能够动态地适应变化的负载条件，并对负载谐波进行自动补偿。实验结果表明，对于大功率UPS系统中非线性负载所产生的谐波失真，能够通过基于DSP控制的谐波调节器有效地进行消除，从而得到无谐波失真的输出电压波形。