【正文】 ....................... 37 芯片 TMS320LF2407A 簡(jiǎn)介 .................................................................................................... 39 TMS320LF2407A 的主要特點(diǎn)如下 .................................................................................... 39 體系結(jié)構(gòu)和功能特性 ...................................................................................................... 39 5 UPS 蓄電池的種類、選擇及維護(hù) ............................................................................................ 45 蓄電池的種類 .................................................................................................................. 45 蓄電池的選擇 .................................................................................................................. 45 恒壓限流充電方式的研究 ...................................................................................................... 50 6 軟件設(shè)計(jì) ................................................................................................................................... 50 控制主程序 ...................................................................................................................... 50 用 EV 模塊產(chǎn)生空間矢量 PWM 波形 ...................................................................................... 51 蓄電池充放電軟件設(shè)計(jì) ......................................................................................................... 54 7 結(jié) 論 ......................................................................................................................................... 56 參考文獻(xiàn) ....................................................................................................................................... 58 中文翻譯 ....................................................................................................................................... 59 英文翻譯 ....................................................................................................................................... 71 致 謝 ........................................................................................................................................... 85 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 1 頁(yè) 1 緒論 概述 UPS(Uninterruptible power Supply)是一種能提供優(yōu)質(zhì)電源并保證電源連續(xù)供應(yīng)的電力電子裝置。從注重系統(tǒng)的可靠性向注重系統(tǒng)的可用性變化 。如何消除形形色色的干擾對(duì)用電 設(shè)備造成的影響，為用電設(shè)備提供高可靠性，高質(zhì)量的純凈的電源，是各 UPS 廠商面對(duì)的問題。 隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用的需要， UPS 逐漸向兩邊發(fā)展。逆變器是 UPS 的核心，必須具有輸出高質(zhì)量正弦電壓的能力。例如電源中斷，可能造成硬件損壞 。 UPS 的功能除了是一個(gè)備用電源外，它還具備 電力凈化的作用。在線式 UPS 電源的輸出是高質(zhì)量的正弦波交流電源，頻率和電壓的穩(wěn)定度、精度都很高。在線式 UPS 向用戶提 供的交流電源是高質(zhì)量的純凈正弦波電源。因此在線式 UPS 廣泛地應(yīng)用到各種對(duì)電源要求 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 3 頁(yè) 圖 1－ 2 在線結(jié)構(gòu)框圖 較高的大中型系統(tǒng)中。當(dāng)市電電壓在 180～240V的范圍內(nèi)時(shí)，它經(jīng)由一條傳輸電纜所組成的交流旁路直接向用戶提供市電電源 (180～240V)。在線互動(dòng)式 UPS 的逆變器并聯(lián)連接在市電與負(fù)載之間。這種電源的缺點(diǎn)是穩(wěn)壓性能不高，尤其是動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度低，其次是抗干擾能力不強(qiáng)，自身很難抑制諧波干擾和調(diào)制干擾。這種 UPS 電源，在市電正常時(shí)，負(fù)載完全由市電直接供電，逆變器不做任何電能變換，蓄電池由獨(dú)立的充電器供電；當(dāng)市電不正常時(shí)，負(fù)載則由逆變器提供電能。 五 、 Delta 變換型 UPS 電源 Delta 變換型 UPS 電源：其單機(jī)輸出功率為 10～ 480kVA。 UPS 功能 UPS 的主要功能有以下 5 種 : (l)雙電源之間 的無(wú)間斷切換。 (5)后備功能， UPS 帶有蓄電池，貯存一定的能量，一方面在電網(wǎng)停電或發(fā)生故障時(shí)可繼續(xù)供電一段時(shí)間來(lái)保護(hù)負(fù)載 。 UPS 蓄電池的額定電壓和額定容量是兩個(gè)最常用的技術(shù)指標(biāo)，額定電壓指 UPS 蓄電池正負(fù)極間的電壓，也稱端電壓。 UPS 電源功率延時(shí)時(shí)間 /UPS 電源啟動(dòng)直流電壓 =所需蓄電池安時(shí)數(shù) 基于 DSP 控制的數(shù)字式 UPS 的優(yōu)越性 一、 傳統(tǒng)的逆變電源采用模擬電路控制，但模擬控制存在許多固有的缺點(diǎn)： 1）因采用大量的分散元件和電路板，導(dǎo)致硬件成本偏高，系統(tǒng)的可靠性下降； 2）由于人工調(diào)試器件的存在，如可調(diào)電位器，導(dǎo)致生產(chǎn)效率降低及控制系統(tǒng)的一致性差； 3）器件老化及熱漂移問題的存在，導(dǎo)致逆變電源輸出性能下降，甚至導(dǎo)致輸出失敗； 4）產(chǎn)品升級(jí)換代困難，對(duì)同一型號(hào)的模擬控制逆變電源，若不改動(dòng)硬件，則無(wú)法升級(jí)，每一個(gè)新型的逆變電源都要重新設(shè)計(jì)、制造控制系統(tǒng)； 5）模擬控制的逆變電源的監(jiān)控功能有限，一旦出現(xiàn)故障，技術(shù)人員必須親赴場(chǎng)排查。逆變電源采用數(shù)字控制，具有以下明顯優(yōu)點(diǎn)： （ 1） 易于采用先進(jìn)的控制方法和智能控制策略，使得逆變電源的智能化程度更高，性能更優(yōu)越。 （ 4） 系統(tǒng)維護(hù)方便，一旦出現(xiàn)故障，可以很方便地通過串行接口或者并行接口進(jìn)行調(diào)試，故障查詢。傳統(tǒng)的模擬控制的局限性為 :一 、 控制電路復(fù)雜，使用元器件多，因器件特性差異造成各電源的一致性不好 。 由于 UPS 的系統(tǒng)很復(fù)雜，涉及的方面也很多。 當(dāng)市電出現(xiàn)故障（無(wú)市電，市電電壓過低或過高）時(shí)， UPS 工作在后備狀態(tài)，靜態(tài)開關(guān)仍然切換在逆變器端，此時(shí) UPS 由逆變器將蓄電池的直流電壓轉(zhuǎn)換成交流電壓，通過靜態(tài)開關(guān)輸出到負(fù)載。另外，由于在線式 UPS 有輸入和輸出濾波器，再加上市電的交流輸入經(jīng)整流后變?yōu)橹绷鳎儆赡孀兤髂孀優(yōu)榻涣?，所以幾乎所有?lái)自電網(wǎng)的干擾經(jīng)過 UPS 以后都能得到很大程度的衰減；同時(shí)逆變器的穩(wěn)壓功能很強(qiáng)，所以在線式 UPS 能給負(fù)載提供干擾小、穩(wěn)壓精度高的電源 。三相不可控整流的濾波方式及其負(fù)載的輕重直接影響著其諧波和功率因數(shù)。共陰極組中陽(yáng)極電位最高的二極管將優(yōu)先導(dǎo)通，共陽(yáng)極組中陰極電位最低的二極管將優(yōu)先導(dǎo) 通。而 VD6 導(dǎo)通后，又使 VD2 和 VD4 的陽(yáng)極電位接近 b 點(diǎn)的電位，故 VD2 和 VD4 也截止 。導(dǎo)通特點(diǎn)是各組二極管每隔 1/6 周期交換導(dǎo)通一次，每個(gè)二極管導(dǎo)通 1/3 周期，任何時(shí)刻負(fù)載上的電壓均為電源的線電壓。 將式改寫成 ?????????? 0ln CCUUt? 按照上面的要求，設(shè)放電到 3ms時(shí)，應(yīng)當(dāng) UC = ，代入這些數(shù)據(jù)后，上式就變成： ? ?sUUtCC330 103ln?? ??????????????? 即： CR= 310?? 式中， R 是整流濾波電源輸出最大容量時(shí)的等效負(fù)載電阻值，于是電容 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 11 頁(yè) RC ??? 功率因數(shù)校正（無(wú)源） 采用這種方式的無(wú)源功率因數(shù)校正法，由于電感元件在能量的傳遞中起載體的作用，因此電感器元件的選型是一個(gè)關(guān)鍵，其參數(shù)的大小直接影響著功率因數(shù)校正的效果。然而，實(shí)際上開關(guān)頻率 fs受開關(guān)器件自身的限制，高的開關(guān)頻率意味著高的開關(guān)損耗以及高的開關(guān)應(yīng)力。當(dāng)晶體管 VT 導(dǎo)通時(shí)，電感中電流呈線性上升，因而有 Ui ? UO = L(i0(max) ? io(min))ton= L?ionton 式中， ton為晶體管導(dǎo)通時(shí)間； io(max)為輸出電流最大值； io(min)為輸出電流最小值； ?ion為晶體管導(dǎo)通時(shí)間輸出電流變量。300L ? ?10。 (二 )充電電路 MATLAB 仿真 本次設(shè)計(jì)主要調(diào)節(jié) BUCK 電路 中 給定輸入電壓值和占空比，對(duì)輸出電壓是否和理論值相同給予驗(yàn)證。當(dāng) VT 截止時(shí)，電感電流減小，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為左負(fù)右正，電 感能量釋放，與輸入電壓順極性一起經(jīng)二極管向負(fù)載供電，并同時(shí)向電容充電。穩(wěn)態(tài)時(shí)， 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 15 頁(yè) uvT = { 0 0 ≤ t ≤ DTUd DT ?? ≤ ?? 據(jù)電路工作狀態(tài)，各電量間數(shù)量關(guān)系為 ? ?DT IILUeUU L M INL M A XLd ?????? 1 DT IILU LM INLM AX ?? 求解可得輸入電壓 U與輸出電壓 Ud的變換關(guān)系為 UDUd ?? 1 1 要想輸入 300V輸出 515V的直流電壓，此時(shí)： 515 = 11 ?D ?300 可以求得： D= （一） 放電電感電容的選擇： 設(shè)開關(guān)頻率為 1KHz，電流變化值為 1A， 脈沖 下降時(shí)間為 1ms；由于放電電路輸入電壓為300V，輸出電壓為 515V，則 ?U = 515 ?300 = 215V 據(jù) ?U = L ?I?t (?U為瞬時(shí)反電動(dòng)勢(shì)電壓； ?t 為脈沖下降時(shí)間 ) 則 L = ?U?T?I = 215?10?31 = 215mH 取電感 L 為 215 mH。 Pulse取的參數(shù)如圖 2－ 9所示 圖 2－ 9 Pulse參數(shù)設(shè)置 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 16 頁(yè) 圖 2－ 10 充電電路的仿真模型 圖 2－ 11 BOOST電路的輸出電壓及諧波 智能功率模塊 把 MOS 管技術(shù)引入功率半導(dǎo)體器件的思想開創(chuàng)了革命性的器件 :絕緣柵雙極晶體管IGBT。 IPM 使產(chǎn)品的體積減小 ,縮短了開發(fā) 時(shí)間 ,簡(jiǎn)化了開發(fā)步驟。 IPM 一般使用 IGBT 作為功率開關(guān)元件 ,并內(nèi)藏電流傳感器及驅(qū)動(dòng)電路的集成結(jié)構(gòu)。 IPM 內(nèi)部的 IGBT 導(dǎo)通壓降低 ,開關(guān)速度快 ,故 IPM 功耗小。 在靠近 IGBT 的絕緣基板上安裝了一個(gè)溫度傳感器 ,當(dāng)基板過熱時(shí) ,IPM 內(nèi)部控制電路將截止柵級(jí)驅(qū)動(dòng) ,不響應(yīng)輸入控制信號(hào)。 (6)抗干擾能力強(qiáng)。 IPM 自動(dòng)檢測(cè)驅(qū)動(dòng)電源 ,當(dāng)?shù)陀谝欢ㄖ党^ 10μ s 時(shí) ,將截止驅(qū)動(dòng)信號(hào)。 (10)大大減少了元件數(shù)目。 IPM 內(nèi)置驅(qū)動(dòng)和保護(hù)電路，隔離接口電路需用戶自己設(shè)計(jì)。 IG