【摘 要】EPS高频逆变器是消防应急电源的核心部位。而在现阶段的国内市场上由于EPS逆变器一般使用的控制模式一般都为模拟电路和主电路拓扑，从而导致了EPS产品的体积大、效率低、成本高、可靠性差等复杂的一系列问题。针对以上问题，如何做好EPS高频逆变技术的控制措施，成为了业内人士所关注的热点。本文从EPS高频逆变技术的概念和原理出发，对EPS高频逆变技术进行深刻的研究和分析，从而提出有效的控制措施。
【关键词】EPS高频；逆变；技术；控制；研究
EPS主要是以弱电控制为主，对强电输出的储能式进行控制的电能变换型备用的电源装置。它是在UPS的基础上产生的消防行业产品。其主要的功能为：当市电正常时，EPS市电旁的蓄电池通过EPS无输或者是EPS市电旁路对其进行充电管理，成为后备状态；当市电发生异常时，EPS就会自动切换到蓄电池逆变输出状态，为所负载的电路进行供电。由此可见，作为EPS工作状态的逆变，它不仅是整个EPS的核心部分，而且在整个EPS中占有者非常重要的地位[1]。
1 EPS高频逆变器的特点
一般来说EPS逆变器的工作原理与传统逆变电源的工作原理是相似的，但由于EPS逆变器是在消防中进行使用，为了对人们的生命安全提供更好的保障，在紧急情况下有所作为，从而使其具有区别于传统逆变器的特殊性：当人们对EPS逆变器运行的可靠度要求越来越高的时候，在对重要元器件进行检测和电路拓扑的选用时，就必须格外的慎重；当EPS在越来越多的学校、医院、机场等公共场合广泛的应用时，就必须要对EPS产品的运输、安装和维护进行考虑，最好是使用重量轻、体积小的EPS逆变器；其中EPS逆变器的储电池储存的电能安时数是有限制的，只有对逆变器的效率进行提高，才能使得EPS在最关键的时刻发挥最大的效用；同时由于EPS主要用于消防行业中的备用电源，需要对照明负载、混合负载和动力负载进行电能的提高，因此，人们对EPS逆变器的稳定性要求也是越来越高。
目前，国内厂家所生产的EPS逆变器主要是采用传统逆变器的设计方法，其具有以下4个特点：
1.1 传统的工频变压器对EPS逆变器的前后级电压分别进行隔离和匹配
在传统逆变器的生产过程中，工频电压器的应用是非常成熟的，不仅产品的型号规格都全部齐全，而且它的成本也相对较低。但是由于工频变压器其本身的质量和体积较大，使得其在运行过程中，工作在低频段的电路所需输出端的滤波器的体积也越来越大，从而导致整个EPS产品的体积、损耗、成本、噪音等都相对较大。
所谓充电电路的设计使用旁路的方法就是指逆变器对逆变输出的主电路和充电主电路进行分开，它是UPS广泛使用的方法。同时在线式UPS一直处于工作的状态，从而使得逆变器对市电电能的质量有着优化的作用。但EPS却不一样，当EPS使用的频率非常低时，EPS的绝大部分时间就处于后备的状态，从而导致逆变器不在对负载进行供电，而是使用定购的充电器和旁路设计对蓄电池进行充电，从而造成EPS系统资源的浪费，生产的成本增加。
1.3 采用模拟控制的方式
虽然模拟的控制方法在生产的过程中应用最为官方，控制结构也相对成熟、并积累了丰富的设计经验，但是在使用过程中也有一定的局限性。如：在生产的过程中由于模拟控制电路使用大量的电路板和分散的元件，使得系统的设计相对复杂，硬件的成本过高以及系统的可靠性降低；其中由于人工调试器的存在，造成了系统的生产效率下降以及控制的一致性相对较差；同时由于热漂移问题以及器件老化的出现，造成了逆变输出的性能降低，使得产品升级换代越来越困难，从而使得先进的智能控制算法无法实现以及自动监控的功能无法得到拓展。
1.4 使用PID闭环控制策略
PID闭环控制作为经典的控制方式，不仅具有技术成熟、实现简单的优点，而且将其适用于逆变器输出电压的控制是非常可行的。但是在使用的过程中必须要对滤波器和负载在逆变器输出的电压波形进行考虑，当逆变器所接的负载性质发生变化时，EPS逆变器的输出电压就会随着变化。在现阶段许多的逆变器中一般都是使用一组固定的PID参数对逆变器所输出的误差电压进行处理，如果其不能对在线进行调节时，就会导致EPS产品的稳定性、通用性和精度下降，从而导致逆变器对负载动态响应差的问题出现。
由此可见，传统的控制策略和逆变技术直接使用在EPS逆变器的设计之中，无法对EPS产品的小体积、高效率、低成本、高稳定性以及智能化的需求进行满足。因此在EPS逆变器设计的过程中，就需要引进先进的控制策略和逆变电路的拓扑，对传统逆变器的性能进行改进，从而满足EPS产品的特殊要求。
2 EPS逆变器的整体结构
EPS逆变器的硬件设计目标为简单、稳定和可靠。其电路系统是由功率的主电路、控制电源和控制电路三大部分组成。如图1所示。
功率的主电路是能量进行双向传输的回路。当EPS处于上线的状态时，在蓄电池储存的电能经过功率的主电路向负载进行供电；当EPS处于后备的状态以及电量不足的情况之下，市电通过功率主电路对蓄电池进行充电。同时在对EPS逆变器的功率主电路进行设计时，就需要对充电时的参数以及逆变进行考虑，从而使EPS双向能量流动时的充放电得到满足。
其中控制电路主要包括隔离驱动电路、采样调理电路和DSP最小系控制板。而DSP控制板则是由DSP和附加的外围电路所组成的。该部分主要是对电压采样和输出电流、工作状态的切换、数字PID的控制策略、SPWM的信号输出以及CAN的总线通讯功能进行实现；隔离驱动电路的主要作用是把DSP输出的驱动信号进行适当的隔离和放大，然后对电路中的功率开关管的关断和导通进行控制；采样调离电路则是将主电路上的电流信息和电压进行隔离采样，将其调离成符合DSP输入的直流电压，从而对系统的数字闭环控制和智能切换的功能进行实现。
同时辅助电源电路是整个EPS系统中不可缺少的一个造成部分，其主要为控制电路不同等级的电压源提供各种芯片，提高EPS系统的可靠性。
3 EPS高频逆变技术的控制策略
3.1 双闭环控制策略
传统的PID控制多使用单闭环的控制措施，而单闭环控制在对负载扰动方面进行抵抗的缺点与直流电机转速的单闭环控制是相似的。都是负载扰动的影响在系统的输出端表现以后，才能对误差的信号进行相应的控制。因此，为了有效的抑制负载扰动的影响，可以对直流电机的转速实行双闭环的控制措施。双闭环控制具备动、静态的特性，是高性能的波形控制方法，其中由于电流内环对非线性的负载扰动进行防御，因此其必须具备足够的带宽，从而提高数字控制器的控制速度。
3.2 模糊控制器策略
常规的PID控制器在参数固定、非线性不是很严重的被控对象中，可以得到满意的控制效果。但是，由于在现代的被控对象中其负荷的多变以及复杂的干扰因素，使得其不能得到很好的控制，要想获得满意的控制效果，就必须对PID参数进行在线的修正。而这些系统由于没有确定的数学模型，在进行控制的过程中，只有使用简便、可行以及实用的模糊控制器调节。模糊控制策略不仅能够对专家的知识库进行充分的利用，而且还能对PID控制器的经验进行良好的发挥，从而使得EPS系统得到最佳的控制效果。
4 结语
由此可见，EPF逆变器不仅适用于特殊的消防场合，而且其在进行工作时所带的负载具有复杂的以及非线性的特点。因此，要想使得EPS高频逆变技术得到很好的控制，就必须对其进行深刻的分析和研究，从而引进先进的模糊控制策略和双向闭环策略，为EPS逆变器的智能控制提供先进的科学技术和理论。
参考文献：
[2]易龙强.数字化UPS/EPS系统控制关键技术及其应用研究[J].电路与系统.2007（4）.
