嵌入式系统/ARM技术中的基于μC/OS-II的数字化UPS设计与实现方案
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2020-10-21
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嵌入式系统嵌入式系统/ARM技术中的基于技术中的基于μC/OS-II的数字化的数字化UPS设计与设计与
实现方案实现方案
摘 要： 针对数字化UPS,给出了系统总体设计框图，为提高系统控制程序的实时性，提出一种基于实时操作系统
μC/OS-II的嵌入式UPS 系统控制方案。通过对UPS控制系统结构与功能的分析，实现了μC/OS-II在
TMS320LF2407A上的移植，对UPS系统控制项目以任务的形式进行设计并实现调度，给出了部分参数设定和主
程序清单。实验结果证明，本文的设计有效的增强了系统控制软件的模块性、实时性，提高了系统运行的可靠
性与稳定性。 1 引言 随着信息技术的发展，不间断应急电源（UPS）向着数字化、智能化、网络化、
大容量多机冗余化和绿色化的方向发展。高性能专用DSP芯片为UPS的数字化提
摘 要： 针对数字化UPS,给出了系统总体设计框图，为提高系统控制程序的实时性，提出一种基于实时操作系统μC/OS-II
的嵌入式UPS 系统控制方案。通过对UPS控制系统结构与功能的分析，实现了μC/OS-II在TMS320LF2407A上的移植，对
UPS系统控制项目以任务的形式进行设计并实现调度，给出了部分参数设定和主程序清单。实验结果证明，本文的设计有效
的增强了系统控制软件的模块性、实时性，提高了系统运行的可靠性与稳定性。
1 引言引言
随着信息技术的发展，不间断应急电源（UPS）向着数字化、智能化、网络化、大容量多机冗余化和绿色化的方向发
展。高性能专用DSP芯片为UPS的数字化提供了良好的硬件基础，而嵌入式实时软件操作系统是数字化产品的核心。
针对数字化UPS,本文给出了一种基于实时多任务操作系统μC/OS-II 的系统控制设计。设计采用μC/OS-II为内核，实现其
在TMS320LF2407A上的移植，通过对UPS控制系统结构与功能的分析，各部分控制功能划分为不同优先级的任务来调度实
现，给出了部分参数设定和主程序清单。实践证明，基于μC/OS-II 的数字化UPS 系统提高了控制系统的实时性以及系统运行
的可靠性及稳定性。
2 数字化数字化UPS控制系统结构控制系统结构
TMS320LF2407A 是TI 推出的专门针对工业控制领域的16 位高性能微控制器，其运算速度高、片内资源丰富，能够很好
的满足数字化UPS电源控制系统功能的需要。数字化UPS 系统总体设计框图如图1 所示，虚线框内为主控制模块，按功能划
分为A/D转换、PWM（Pulse Wide Modulate）逆变控制、锁相控制、保护控制、键盘及液晶显示、通信接口、实时时钟等功
能模块。
图 1 数字化UPS系统总体框图
（1）A/D转换：完成对市电输入的交流电压、电流信号、逆变输出的交流电压、电流信号、电池电压和电流信号的采
样，是系统数字化控制实现以及UPS远程监控功能的基础。根据LF2407A A/D转换电平要求，被采样信号必须通过信号检测
模块变换为0~3V直流电平。为提高系统性能，对输入/输出电压、电流进行瞬时值采样，采样频率为10kHz.
（2） PWM 逆变控制：PWM 逆变控制算法是UPS系统控制的核心算法，它决定了UPS系统输出性能。
逆变算法利用LF2407A 强大的数值运算性能以及高速计算能力实时在线计算出PWM信号脉宽，然后由A事件管理模块
（EVA）的全比较单元输出4 路带死区控制的PWM 信号（PWM1~4），这4 路PWM 信号经隔离驱动模块驱动逆变器。
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