导言
跟着计算机的遍及和信息处理技能的广泛使用，不间断电源UPS在要害负载衔接至公共电网方面扮演着重要人物。它们旨在为处于任何正常或反常有用电源条件下的负载供应清洁、继续的电源。德州仪器(TI)TMS320F28335 DSP为在线UPS规划供应增强的、经济高效的解决方案，能够高速履行多种操控算法，然后使完结高采样速率成为或许。
本文完结了依据TMS320F28335的不间断电源操控体系的规划，该体系能够在单芯片中完结在线UPS的多操控环路，然后进步集成度并下降体系本钱。数字操控还为每个操控器带来可编程性、抗噪声搅扰和防止冗余电压及电流传感器的运用等长处。DSP可编程性意味着能够运用增强的算法更新体系以进步牢靠性。
体系介绍 UPS首要按作业办法来分类，它分为后备式、在线互动式、在线式三大类。在线式UPS输出多为正弦波，且电压及频率安稳，所以它多被用在供电质量要求很高的场所。本文所介绍的UPS供电体系是归于在线式的，首要由输入滤波器、充电器、DC/DC改换器、微操控器、逆变电路、输入功率要素调理电路、RS232通讯接口、报警电路等部分组成。
UPS体系的操控器选用TI公司推出的业界首款浮点TMS320F28335 DSP，它具有150MHz高速处理才能，具有32位浮点处理单元，单指令周期32位累加运算，可满意使用于更快代码开发与集成高档操控器的浮点处理器功用的要求。与前代抢先的DSP比较，最新的F2833x浮点操控器不只可将功用均匀进步50%，还具有精度更高、简化软件开发、兼容定点C28xTM操控器软件的特色。该体系整体框图如图1所示。
图1 体系整体框图 当市电正常时，在线式UPS输入220V沟通电压，经过EMI/RFI滤波后，被送到继电器RY2。当市电电源的电压正常时，RY1继电器处于闭合状况。在此条件下，市电电源将分以下几路去操控后级电路的运转： (I)市电直接经沟通旁路被送到常闭触点继电器RY2，然后向负载供电。这种状况一向保持到UPS履行开机“自确诊”检测操作后，经过微处理器的调控将UPS从市电供电状况切换到逆变器供电状况停止。
(II)经充电器对UPS的内置蓄电池组进行充电。
(III)市电电源经由保险丝后，再经带输入功率因数调理功用的整流滤波器，变成两路直流电源。该直流高压电源在逆变器内经正弦脉宽调制功率放大和高频滤波后，变成一路幅值安稳，频率和相位同步盯梢市电电网频率和相位的高质量的纯粹正弦电源，终究经过输出滤波器送到负载。
(IV)当市电供电反常时，电池的电压经过DC/DC改换器变成幅值高达±390V的直流高压电源，然后再经过逆变器，改换成沟通正弦波供应负载。
体系的硬件规划 本方案是运用TMS320F28335微操控器来规划UPS操控板的体系的电路。该体系是由母线电压检测电路模块，幅值检测电路模块，电流峰值维护电路模块，辅佐电源监测电路模块，开、关机电路模块，电压检测电路模块，PWM发生电路模块，继电器操控电路模块，外扩存储器模块以及峰鸣发生电路模块等组成。
母线电压检测模块 母线电压检测电路模块如图2所示。分压后的+BUS电压经RC滤波后送往DSP的AD转化引脚ADCINA2。分压后的-BUS电压经反相器后，再经RC滤波器送往DSP的AD转化引脚ADCINA3。
幅值检测电路模块 幅值检测电路如图3所示，它用于逆变器输出电压、市电输入电压、负载电流幅值检测。该电路选用正值单向有源精细检波器完结的，选用有源精细检波器的意图是保证从该检波器输出端得到的单极性信号的幅值总是与输入到检波器的正弦波信号的幅值保持着严厉的线性关系，用以消除一般二极管检波器在小信号输入时或许发生的非线性失真。
图2 母线电压检测电路模块
图3 幅值检测电路模块 电流峰值维护电路模块 电流峰值维护电路如图4所示，功率板上的UPS输出电源经过电流互感器后，以电压办法表现电流巨细的信号经过信号放大器后分三路走。一路经过幅值检测电路，送往DSP的ADCINA0引脚;一路经过电流过零检测电路后，送往DSP的GPIO75引脚;另一路经过过载、短路维护电路。当负载过载或短路时，PWM_OFF变为低电平信号，就会当即关断逆变器所需的两路PWM波输出，一起DSP将体系切换到旁路作业形式，起到敏捷维护效果。
图4 电流峰值维护模块 辅佐电源监测电路模块 辅佐电源监测电路如图5所示，正常状况下，运放的输出经上拉电阻箝位为5V，若12V电源因某种原因低于10V或5V电源因某种原因高于5V，则运放的输出会变为低电平，那么因为二极管D的效果，PWM_OFF将会被拉到低电平，这样就会关断PWM输出，起到维护效果。
开、关机电路模块 体系的开、关机电路如图6所示。当按下开机按键时，经分压后的电池正极电源经开机按键、限流电阻、二极管送到功率板上的开机电路，然后功率板发生12V、5V直流辅佐电源，给操控板供电。当DSP发动后，就扫描GPIO78引脚，检查是否真实开机。假如确认是开机键被按下，那么就进行“自检”。当按下“关机”键时，GPIO77为高电平，DSP扫描到该引脚为高电平的时分，就进行关机操作。
电压检测电路模块 电池电压检测电路模块如图7所示。电池组电压经分压后，送往DSP的AD转化引脚ADCINA4。
图5 辅佐电源监测电路模块
图6 开、关机电路模块
图7 电压检测电路模块 PWM发生电路模块 三角波发生电路的输入信号是来自DSP的EPWM1A的引脚,该信号是PWM信号，它经过积分后，变为三角波，送入PWM发生电路。来自TMS320F28335的PWM信号EPWM2A经过二阶低通滤波后，发生正弦参阅波信号，该信号与逆变输出的电压反应信号反相。EPWM2A引脚所输出的PWM信号是盯梢市电输入的，该电路具有对输出的正弦波信号进行调控效果。如图8所示是三角波和正弦波的发生电路。
PWM发生电路模块如图9所示，它选用正弦脉宽调制(SPWM)法来完结脉宽调制的意图。依据调制原理能够在比较器的输出端得到一个脉宽等于三角波大于正弦波部份所对应的时刻距离的正脉冲。图中PWM_OFF信号用于操控PWM的输出，当该信号为低电平时无PWM输出。
图8 三角波和正弦波的发生电路
图9 PWM发生电路模块 继电器操控电路模块 继电器操控电路模块，是用NPN三极管来完结对继电器的驱动，其操控信号来自TMS32028335的GPIO64引脚。当GPIO64输出高电平时，继电器RY1动作。相同，继电器RY2也运用该驱动电路。
外扩存储器模块 外扩的存储器电路，该电路首要用于记载体系的作业状况，比方每天体系的负载量、市电电压、作业时刻等。所记载的数据经过RSR232通讯接口供应PC端软件剖析，完结人机界面的多功用性。外扩存储器具有512K8Bits FLASH和4K8bits SRAM存储空间，DSP与外扩存储器经过通讯协议进行数据传输。
峰鸣发生电路模块 峰鸣发生电路模块，当来自TMS32028335的GPIO63引脚输出高电平时，体系峰鸣。
体系的软件规划 整个体系程序流程如图10所示。
图10 体系程序流程图 定时器周期中止流程图如图11。
图11 定时器周期中止流程图 A/D采样子程序 首要完结线电流采样和线电压采样。为保证电压与电流信号间没有相对相移，本部分运用TMS320F28335片上ADC的同步采样办法。为进步采样精度，在A/D中止子程序中选用了均值滤波的办法。
interrupt void adc_isr(void) { if(counter==0) { receive_a0_data[i++] = AdcRegs.ADCRESULT0>>4; //右移四位 receive_b0_data[j++] = AdcRegs.ADCRESULT1>>4; //右移四位 } if(counter>=1) { /⁄对成果取均匀，滑润滤波 receive_a0_data[i++] = (receive_a0_data[i0++]+(AdcRegs.ADCRESULT0>>4))/2; receive_b0_data[j++] = (receive_b0_data[j0++]+(AdcRegs.ADCRESULT1>>4))/2; } if(i==512) {i=0;i0=0;} if(j==512) {j=0;j0=0; counter++;} AdcRegs.ADCTRL2.bit.RST_SEQ1 = 1; /⁄复位排序器 AdcRegs.ADCST.bit.INT_SEQ1_CLR = 1; /⁄清中止标志位 PieCtrlRegs.PIEACK.all = PIEACK_GROUP1; /⁄开中止应对 实验成果 在实验过程中，运用示波器检测安稳状况下逆变器输出电压盯梢沟通电网电压的波形，由成果可知逆变器体系根本能够完结无静差盯梢。电网忽然掉电时，体系切换维护波形，切换时刻<10ms，标明该UPS电网失电检测速度快，切换时刻短;沟通电网欠压<190V时，UPS输出由电网转化为逆变器对负载供电的波形，切换过程中电压波形动摇小。逆变器输出电压失真度小，切换时刻<10ms，UPS突加负载时输出电压动态呼应波形，可见输出电压动摇小，恢复时刻<40ms ，动态呼应速度快，满意了安稳、动态功用要求。
体系的根本参数
结束语
在线式UPS不间断电源操控体系以TMS320F28335作为主控芯片较以往传统的模仿体系具有结构紧凑、牢靠性好、精度高、调试便利，以及本钱低一级长处，彻底表现了数字操控的优势。从实验成果看，彻底满意体系要求。终究可向用户供应牢靠、精确、安稳的电源电压，完结了在线式UPS 的数字化、智能化和网络化，具有较好的商场使用远景。
