基于DSP控制的25Hz逆变电源抗负荷冲击策略
图2 不同负载时输出电压变化曲线
2.2 控制策略
基于上述分析，系统在过流、短路、变压器接入时电路应该有相应的保护，因而，DSP必须对这3种情况加以区别，采取不同的保护措施。对于正弦波输出电压而言，过载情况只能通过检测输出电流在一个周波内的有效值才能确定，并且，短时间的过载也是允许的，不应该对输出有所影响。而负载短路这样的情况是要求逆变器能迅速作出反应的。基于此，程序在每一个开关周期检测输出电流值，判断是否短路，而在每个工频周期计算输出电流的有效值，判断输出是否过载。
DSP在每个开关周期中断时对输出电流进行采样，当输出电流大于设定值Ilim时，便是负载短路或者负载端接入了变压器，程序便通过限制开关管的门极信号，保证输出电流小于Ilim。由于此时对于负载是短路还是变压器接入这两种情况无法区分，因而，在前几次检测到冲击时需再次恢复门极重试，以保证变压器接入之后输出没功率电感器有大的反应。当进行几次重试后，若输出电流还是超过Ilim，便是负载短路的情况，不再重试。当接入的是变压器时，只是在接入瞬间才有电流过冲，几次重试后逆变器便重新正常工作了，不会对输出电压产生非常大的影响。
在每一个工频周期中，程序计算输出电流的有效值，当输出电流的有效值超过额定值的120％时，便属于过载情况。当判断到过载的时间超过设定值（10s），便根据过载的情况适当地降低输出电压，过载越严重，电压下降越低。整个控制策略的流程如图3所示。
图3 DSP控制流程图
2.3 故障解除后的自动恢复
当故障解除后，系统应该在最短的时间内恢复正常。通过检测输出电流有效值和输出电压有效值可以正确地判断出负载的情况。当短路故障或过载故障解除后，DSP通过计算输出电压有效值与电流有效值之比得出负载的等效阻抗，若发现故障已经解除，便恢复开关管的门极信号，逆变器便重新恢复工作，而无须人工恢复。
3 实验结果
上述策略在一台25Hz/1kVA逆变电源上得到了验证。逆变电源的参数如下：输入市电220V/50Hz，输出电压分两路，一路电感生产为轨道电源，输出220V/25Hz，另一路为局部电源，输出110V/25Hz，两路电压相位相差90°，局部超前轨道。本文以局部电压为例，其输出滤波电感为4mH，输出滤波电容为5μF。DSP控制器采用的是TI公司的TMS320F241。电流使用霍尔器件进行采样，以提高响应速度绕行电感。
电感厂家图4（a）为过载10s以后的电压和电流波形，图4（b）为过载消失后逆变器恢复正常工作的波形。从图4中可以看出，当负载过载时，输出电压只是适当降低，并没有完全切断输出。
（a） 输出过载时的电压电流波形
（b） 过载解除后的电压电流波形
图4 过载时的波形
图5（a）为负载短路时电压和电流波形，当DSP检测到输出电流超过设定值时，便立即将输出电流限到安全值，为了适应变压器接入的情况，进行了4次重试，从图5中可以看出，通过限流保护，输出电流已经限到了设备工作的安全值以下，使得设备能够承受长期短路的情况。图5（b）为短路切除以后输出电压电流恢复的波形。
（a） 输出短路时的电压电流波形
（b） 短路解除后的电压电流波形
图5 短路时的波形
图6是接入变压器之后输出电压波形，从波形上可以看出，输出电压只是有了短暂的跳动，能够迅速恢复正常，并不会对整个输出造成恶劣的影响。平面变压器厂家 | 平面电感厂家
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