淺析UPS控制中DSP技術的運用

劉洋

摘要：數字化控制（DSP）軟件的產生和發展逐漸取代了模擬和數字器件，提分高了產品的集成度，增強了系統的穩定性和智能型，并逐漸成為不間斷電源系統（USP）技術的主要發展趨勢之一。本文基于現實的基礎上對USP控制中DSP技術的發展歷史進行概述，并多角度分析了其在現代工業生產中的發展和應用，希望對我國自動化產業技術的發展有一定的指導意義。

關鍵詞：USP DSP 數字化技術 應用 發展前景

中圖分類號：TN86 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）12-0019-01

1 引言

進入21世紀以來，依托于數字技術和自動控制技術的發展，USP（uninterruptible power system，不間電源系統）已經成為網絡系統安全運行的重要保障，特別是在當今互聯網規模的不斷擴大的背景下，USP技術系統在網絡與電子商務飛速發展中扮演著重要的角色，也迎來了一個發展的黃金時期。但是時代的發展也給USP技術的發展帶來了機遇與挑戰，對其自動化、智能化和網絡化的發展水平提出了更高的要求。數字信號處理技術（DSP）是今后USP技術系統中發展的核心，具有高速、靈活、可編程以及低功耗等特點，將DSP技術應用于USP電源控制環節是實現USP技術長久發展的關鍵。

2 DSP技術的發展歷程

總結來說，DSP技術的發展經歷了以下三個階段：

（1）數字信號處理技術產生于上世紀五六十年代的美國，當時以信息技術和網路技術為代表的第三次工業革命正在美國興起，當時人們只能在微處理器上實現數字信號的處理，處理結果的穩定性和可靠性都較低。直到七十年代人們才開始逐漸提出給予DSP理論的計算方法與理論，基于這些數字化理論的發展，AMI公司在1987年成功研制成了第一個單片DSP芯片S2811，1989年美國因特爾公司生產了第一批可編程器件S2920，被認為是DSP芯片技術發展的一個里程碑。但是兩款芯片都沒有現代DSP芯片所必須的單周期乘法器。直到1980，日本的NEC公司才制作出了第一款具有單周期乘法器的DSP芯片mPD7720，被認為是現代第一款商用DSP器件。

（2）隨著大規模集成電路技術的發展，美國德州儀器公司（TI）推出了世界上第一代DSP芯片TM32010，標志著實時數字處理技術發展的重大突破。在隨后的幾年時間內TI公司相繼推出了第二、第三代DSP數字模式處理芯片，并在進入90年代以后又推出了第四、第五代DSP芯片，德州儀器公司也由此逐漸發展成為世界上首屈一指的DSP芯片生產和技術研發企業，取得了豐厚的市場利潤，產品銷往世界各地。同樣在1982年，世界著名DSP芯片生產廠家Hitachi公司研發出了第一款基于CMOS芯片工藝的浮點DSP芯片，并在1983年相繼推出了指令周期為120ns的MB8764芯片，極大地提升了芯片的單位時間內的信息處理量，同樣標志著世界數字控制技術的發展進入了一個新的時代。

（3）高性能浮點DSP芯片DSP32以及IEEE浮點格式兼容的浮點DSP芯片MC96002的生產和應用標志著數字控制技術真正走向了大規模工業化生產，AT&T公司和Motorola公司在1984年和1990年先后推出了這兩款芯片，并迅速占有了巨大的市場份額，同時DSP芯片逐漸成為電子產品更新換代的決定性因素。經過了幾十年的發展，DSP芯片的計算能力提升了幾十倍，單位運算時間從80年代的400ns下降到了20ns，片內的RAM總數也增加了一個數量級，同時芯片引腳數也實現了一個跨越式提升。標志著DSP芯片技術更加靈活，數據傳輸和處理能力更加強勁。

3 USP控制中DSP技術的應用分析

3.1 DSP技術技術在變電站自動化系統中的應用

變電站自動化系統中的控制元件較多，開關量、檢測量較為分散，且對系統數據采集的實時傳輸的質量要求也較高。DSP技術在變電站系統中的應用可以極大地改善傳統的控制技術所帶來的弊端，利用其集成度高、控制方便以及編程簡單的特點增加了系統的可靠性與完整性，為變電站自動化和智能化工作的發展提供了必要的技術支持。同時DSP芯片的多借口為通訊以及實現多機任務提供了容易的擴展，使得勵磁、調速器以及繼電保護等系統的工作準備了條件。

3.2 DSP技術在軟件無線電中的應用

軟件無線電技術是一種基于同一平臺的、利用多種軟件硬件實現多功能無線電信號傳輸的新型無線電通訊技術。近幾年隨著DSP技術的飛速發展，使得軟件無線電技術的研和應用成為自動控制領域的焦點話題。DSP技術以其穩定性好、可靠性高、互操作性良好以及可編程能力強等特點可以代替專用的數字電路，可以實現軟、硬件功能的相互獨立，這也是傳統的無線電技術實現軟件無線電發展的關鍵和先決條件。

3.3 DSP在機器人控制中的應用

隨著計算機技術、控制技術、機械設備制造技術、網絡技術以及傳感器科學技術的不斷發展，機器人作為先進科技的典型代表已經走進了人們的日常工作和生活中，很多工作領域中機器人完全可以代替人力完成。但是隨著工業技術的不斷發展，對機器人控制系統的實時性、穩定性、自動性以及計算速度等都提出了更高的要求，DSP技術作為一種高性能的控制技術，其在機器人控制中的應用成為一項熱門的研究話題，利用其運算速度快的特點可以構成并行處理網絡，無疑會大大提升機器人控制系統的綜合性能。

4 結語

綜上所述，USP控制中的DSP技術可以向用戶提供更加穩定的、精確的、高質量的電壓波形，同時使得控制也更加柔化、智能化和網絡化，對于智能技術的發展具有重要的現實意義。DSP技術在其他發達國家的發展已經取得了突出的成績，但是在我國還處于起步階段，因此國家技術部門應該抓住歷史發展機遇，向其他發達國家學習先進的DSP技術，并在此基礎上投入大量的人力、物力、財力進行新技術的研發和推廣工作，為我國經濟技術的發展提供必要的技術支持。

參考文獻

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