【正文】 BT 的柵極驅(qū)動(dòng)電路就關(guān)閉，同時(shí)產(chǎn)生一個(gè)故障信號(hào)。電流在 OC 以上但持續(xù)時(shí)間小于 toff(oc)時(shí)，過(guò)流保護(hù)電路不工作。 （ 3） 超溫保護(hù) 靠近 IGBT 芯片的絕緣基板上裝有溫度傳感器， IPM 的超溫保護(hù)單元實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè) IPM 基板的溫度，基板的溫度超過(guò)過(guò)熱斷開(kāi)閾值時(shí)， IPM 內(nèi)的溫度保護(hù)電路就會(huì)中止柵極驅(qū)動(dòng)，對(duì)模塊實(shí)行軟關(guān)斷，不響應(yīng)控制輸入信號(hào)，直至過(guò)熱根源被排除。內(nèi)部控制電路由 15V直流電源供電。在控制電源上電和掉電期間，欠壓鎖定保護(hù)電路都有可能起作用，這屬于正?，F(xiàn)象，系統(tǒng)控制器程序所要考慮的只是所產(chǎn)生的故障輸出信號(hào)的脈沖寬度 （ 5） 誤動(dòng)作報(bào)警輸出信號(hào) 各種故障動(dòng)作時(shí)間如果持續(xù) 1ms 以上， IPM 即向外部 CPU發(fā)出誤動(dòng)作信號(hào)，直到故障撤消為止。IPM 模塊內(nèi)置保護(hù)功能齊全，具有欠壓保護(hù)、過(guò)熱保護(hù)、短路保護(hù)，如果模塊內(nèi)有任何一種保護(hù)電路動(dòng)作， IGBT 柵極驅(qū)動(dòng)單元就會(huì)關(guān)斷，并輸出一個(gè)故障信 號(hào) (FO)，向系統(tǒng)控制器 提供報(bào)替信號(hào)，使控制器的 柵 極 控制信號(hào)為全高或全低，進(jìn)一步封鎖 IGBT的輸出，完成對(duì)系統(tǒng)的保護(hù)。 可以用于向電動(dòng)機(jī)的監(jiān)視程序提供過(guò)電壓 ,過(guò)電流和過(guò)高溫升等故障信息 .如果 DPINTA中斷被使能即 PDPINTA引腳電平變低后 ,所有 PWM 輸出引腳均為高阻狀態(tài) .即 PWM被封鎖 .DSP2407 在 HI時(shí)鐘的下降 沿檢測(cè)中斷引腳 ,并且 2 個(gè) HI 時(shí)鐘周期從同一個(gè)中斷源接收一次中斷 ,為使 DSP 芯片只識(shí)別一次中斷 ,低電平窄脈沖必須至少包含一個(gè) HI 的下降沿 ,至多包含兩個(gè) HI 的下降沿 ,即窄脈沖的寬度 ? 必須滿足 : PP 2??? 其中 P 為 HI 的周期 ,中斷轉(zhuǎn)換電路可用單穩(wěn)態(tài)電路實(shí)現(xiàn) .如圖 2－ 13 為采用 74LS221 觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)的轉(zhuǎn)換電路 .圖中 RC 決定窄脈沖的寬度 , .RC?? 對(duì) ,HI周期為 60 ns ,RC值應(yīng)該在 60～ 120 ns之間 ,取 pFCKR 47,2 ??? 脈沖寬度為 94ns ,可以滿足要求 .對(duì) 40MHZ 時(shí)鐘 ,HI 周期為 50 ns ,RC 值應(yīng)該在 50～ 100ns之間 ,取 pFCKR 47, ??? 脈沖寬度為 ,可以滿足要求 . 圖 2－ 13 采用 74LS221 觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)的轉(zhuǎn)換電路 . 光電隔離電路與驅(qū)動(dòng)電路 由于 IPM 模塊內(nèi)部已經(jīng)包含功率器件的驅(qū)動(dòng)及保護(hù)電路，使用時(shí)只需提供驅(qū)動(dòng)電源和PWM 波形的開(kāi)關(guān)控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)電源需要 4 路相互獨(dú)立的電源，其 3 路獨(dú)立電 源分別提供給逆變器上橋臂的 3 個(gè)開(kāi)關(guān)器件，而下橋臂的 3 個(gè)開(kāi)關(guān)器件由于共地，所以只需要 1 路獨(dú)立的電源。其具體的 實(shí)現(xiàn)原理如圖 2－ 14 所示。 1)LEM 傳感器工作原理 本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)電量傳感器為 LEM 傳感器 。其具體工作過(guò)程為：當(dāng)主回路有一大電流 pI 流過(guò)時(shí)，在導(dǎo)體周?chē)a(chǎn)生一個(gè)強(qiáng)磁場(chǎng)，這一磁場(chǎng)被聚磁環(huán)聚集，并作用于。圖 2－ 15 是 LEM 電流傳感器的工作原理圖 .。需要檢測(cè)的電路信號(hào)包括 :逆變器輸出電壓，逆變器輸出電流；蓄電池的端電壓電壓，充電電流 ；市電的電壓，電流。為了盡量減小光電隔離電路對(duì) PWM 控制信號(hào)的延遲影響，系統(tǒng)采用 6N137高速光電隔離器，這樣就提高了驅(qū)動(dòng)電路參數(shù)的一致性。PDPINTA 是一個(gè)下降沿有效的中斷。 本設(shè)計(jì)中 逆變電路采用三菱公司 PM50RSA120 智能功率模塊。小毛刺干擾電壓的持續(xù)時(shí)間小于規(guī)定的延時(shí)時(shí)間 tdey 時(shí)，控制電路不受影響，欠壓鎖定保護(hù) 電路也不動(dòng)作。 （ 4） 欠壓保護(hù)（ UV） IPM 的欠壓保護(hù)電路實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)控制電源電壓，欠壓時(shí)間超過(guò)允許時(shí)間時(shí)，欠壓保護(hù)電路就輸出動(dòng)作信號(hào)并封鎖輸入信號(hào)，對(duì)模塊實(shí)行軟關(guān)斷。 這個(gè)過(guò)程與過(guò)電流保護(hù)相同，其動(dòng)作時(shí)間更短。在過(guò)流期間， IPM 不再接受輸入信號(hào)；過(guò)流信號(hào)過(guò)后，輸入信號(hào)才能導(dǎo)通。它采用的故障檢測(cè)和關(guān)斷方式使功率芯片的容量得到最大限度的利用。 三、 IPM 的分類 IPM 根據(jù)內(nèi)部功率電路配置的不同可分為 4 類： H 型（內(nèi)部封裝一個(gè) IGBT）、 D 型（內(nèi)部封裝兩個(gè) IGBT）、 C 型（內(nèi)部封裝 6 個(gè) IGBT）和 R 型（內(nèi)部封裝 7 個(gè) IGBT）。 縮短開(kāi)發(fā)了時(shí)間。 (7)驅(qū)動(dòng)電源欠壓保護(hù)。 在串聯(lián)的橋臂上 ,上下橋臂的驅(qū)動(dòng)信號(hào)互鎖。 IPM 實(shí)時(shí)檢測(cè) IGBT 電流 ,當(dāng)發(fā)生嚴(yán)重過(guò)載或直接短路時(shí) ,IGBT 將被軟關(guān)斷 ,同時(shí)送出一個(gè)故障信號(hào)。 IPM 內(nèi)的 IGBT 芯片都選用高速型 ,而且驅(qū)動(dòng)電路緊靠 IGBT 芯片 ,驅(qū)動(dòng)延時(shí)小 ,所以 IPM 開(kāi)關(guān)速度快 ,損耗小。 它由高速低工耗的管芯和優(yōu)化的門(mén)級(jí)驅(qū)動(dòng)電路以及快速保護(hù)電路構(gòu)成。 IGBT 的發(fā)展使集外圍電路內(nèi)置于一塊功率模塊的智能功率 IPM 脫穎而出。 （二）放電電路的仿真 圖 210為 蓄電池放電仿真電路， 該仿真 主要對(duì) BOOST 電路 調(diào)節(jié) 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。在電感電流連續(xù)的條件下，電路工作于如圖 28 所示的兩種狀態(tài)。 圖 2－ 5 充電電路的仿真 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 14 頁(yè) 圖 2－ 6 輸出電壓 Ur的波形 升壓式（ BOOST）變換器 V DV TCL 圖 2－ 7 升壓式電路 上圖 2－ 7 為升壓式（ BOOST）電路，由功率晶體管 VT、儲(chǔ)能電感 L、二極管 VD 及濾波電容 C 組成。 設(shè)輸出電壓變化值為 10V，據(jù)公式：? ?ULV VVTVCinOinO ??? 8 2 即 C = 300?10?6?(515。 由于三相橋式不控整流電路經(jīng)濾波輸出電壓約為 515V；充電電壓為 300V，即 300＝ D*515，可得 D=。通過(guò)電感的電流（ iL）是否連續(xù)，取決于開(kāi)關(guān)頻率、濾波電感 L和電容 C 的值。 由上節(jié)可知，濾波電容為： RC ??? 對(duì) L、 C的選擇：三相橋式不控整流電路輸出電壓 (由 節(jié)可知 ) Ud = 515V，當(dāng)為額定容量時(shí)， S=10KVA， 由公式 S=UI 可得 I = SU = 10000515 = 則等效負(fù)載電阻 R=UI = ≈ 27Ω 故 L = R3ω = 273 314 ≈ 29mH C = 10。這里可以用一個(gè)簡(jiǎn)單的方法計(jì)算出來(lái)，即一般要求在放電結(jié)束時(shí)的哪一點(diǎn)上，電容上的電壓下降不超過(guò) 5%，根據(jù)電容放電公式： UC = UCOe。 （ 2）在 t1~t2 期間， a 點(diǎn)電位最高， b 點(diǎn)電位仍最低，因此 VD1 和 VD6 導(dǎo)通，其余四個(gè)二極管都截至，負(fù)載上的電壓就是線電壓 uab，其電流通路是： a→ VD1→ LC→ VD6→ b。在這段時(shí)間里 c 點(diǎn)電位最高， b 點(diǎn)電位最低，于是共陰極組中 VD5 和共陽(yáng)極組中 VD6 導(dǎo)通。濾波電路除了要有容量足夠大的電容之外還要加一個(gè)大電感構(gòu)成電力濾波器，以減小網(wǎng)側(cè)電流諧波污染，穩(wěn)定直流側(cè)電壓電流。則 UO的平均值可按下式計(jì)算： UO = 3π∫ √2Uabsin(wt +30176。如果靜態(tài)開(kāi)關(guān)的轉(zhuǎn)換由逆變器故障引起， UPS 會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)；如果是由過(guò)載引起，當(dāng)過(guò)載消失后，靜態(tài)開(kāi)關(guān)重新切換回逆變器端。該種工作狀態(tài)時(shí)，靜態(tài)開(kāi)關(guān)切換到逆變器端。三因硬件實(shí)現(xiàn)的局限性，控制方式僅能采用 PID 調(diào)節(jié)等方法，使得性能還有提高的余地。 （ 5） 系統(tǒng)的一致性較好，成本低，生產(chǎn)制造方便，容易實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，并且容易組成高可靠性大規(guī)模逆變電源并聯(lián)供電系統(tǒng)。 （ 3） 控制系統(tǒng)的可靠性提高，易于標(biāo)準(zhǔn)化。隨著電機(jī)控制專用 DSP 的出現(xiàn)和控制理論的普遍發(fā)展，使得逆變電源的控技術(shù)朝著全數(shù)字化、智能化及網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展，逆變電源的數(shù)字控制技術(shù)發(fā)生了一次大飛躍。 在恒流放電的情況下， 容量 Q=IT 式中 Q— 電池放出的電量， Ah； 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 6 頁(yè) I— 放電電流， A； T— 放電時(shí)間， h （ 2）后備延時(shí)蓄電池配置方法。按照用 戶的要求，后備時(shí)間可以是 5 分鐘、 10 分鐘、 30 分鐘，甚至更長(zhǎng)。 (3)電壓變換功能，可以將輸入電壓變換成需要的電壓。補(bǔ)償電源經(jīng)串聯(lián)在主供電電路中的補(bǔ)償變 壓器與輸入電源共同構(gòu)成串聯(lián)穩(wěn)壓電源，其穩(wěn)壓精度為 ?1％ (其中 80％～ 100％來(lái)自市電電源， 15％～ 20％來(lái)自 De1ta 變換器 )。但在市電不正常時(shí)，繼電器將逆變器切換至負(fù)載，切換時(shí)間較長(zhǎng)，一般需幾個(gè) ms 的時(shí)間，所以稍微重要的計(jì)算機(jī)設(shè)備不宜選用被動(dòng)后備式 UPS 電源。 三、 被動(dòng)后備式 UPS 電源 被動(dòng)后備式 (off line)UPS 電源包括后備式正弦波輸出 UPS 電源與后備式方波輸出 UPS電源。這種 UPS 電源，在市電正常時(shí)，負(fù)載由經(jīng)改良后的市電 供電，同時(shí)逆變器作為充電器給蓄電池充電，逆變器工作在 AC／ DC 方式；當(dāng)市電不正常時(shí)，負(fù)載完全由逆變器供電，逆變器工作在 DC／ AC 方式。其幅值為 197～ 250V(用戶實(shí)際使用的電源仍然是來(lái)自市電，電網(wǎng)的具有頻率波動(dòng)，波形畸變度高以及從電網(wǎng)串入的干擾等所困擾的低質(zhì)量電源 )。 此架構(gòu)主要特點(diǎn)如下： 1．電路設(shè)計(jì)適合 1~10KVA 容量，控制結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高； 2．輸出至負(fù)載的電力經(jīng) UPS 處理，輸出電源質(zhì)量高； 3．逆變器始終處于工作狀態(tài)，電路損耗大，需采用質(zhì)量較好的元器件； 4．無(wú)轉(zhuǎn)換時(shí)間，可以給精密設(shè)備提供電源； 5．可同時(shí)改善電壓與頻率變化的電力品質(zhì)問(wèn)題，增加電源供電穩(wěn)定度； 6．保護(hù)性能最好，對(duì)市電 通 訊、突 破 衰減能力最佳。 在眾多的 UPS 中，在線式 UPS 是 UPS 電源的主流產(chǎn)品，具有性能好、電壓與頻率穩(wěn)定度高、功能強(qiáng)、還有備份連接和并聯(lián)冗余聯(lián)結(jié)的功能等優(yōu)點(diǎn)，這種 UPS 不論市電電網(wǎng)供電正常與否，都能向用戶提供連續(xù)的高質(zhì)量的交流電。在線式(online)UPS 供電系統(tǒng)單機(jī)輸出功率從 － 1500kVA。這種 UPS 電源的供電方式如 圖 1－ 2 所示 ：市電正常時(shí)，市電經(jīng)過(guò)整流器之后由逆變器向負(fù)載供電；市電不正常時(shí)，由蓄電器經(jīng)逆變器向負(fù)載供電。過(guò)壓或者欠壓以及電壓浪涌，可能導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)器，內(nèi)存和邏輯的損壞，還可能產(chǎn)生不可預(yù)料的軟件故障 。 電網(wǎng)的干擾及危害 電網(wǎng)的干擾主要有以下幾種 : 1）市電電壓不穩(wěn)，有時(shí)甚至還會(huì)發(fā)生市電中斷； 2）市電頻 率波動(dòng)范圍過(guò)大； 3）由于用戶在電網(wǎng)上投入計(jì)算機(jī)、通信設(shè)備和家用電器之類的非線性負(fù)載對(duì)電網(wǎng)污染而造成市電電壓正弦波形的嚴(yán)重畸變； 4）從電網(wǎng)串入的各種干擾和高能浪涌經(jīng)常造成設(shè)備損毀。 智能化 網(wǎng)絡(luò)化 模塊化 數(shù)字化 高頻化 綠色化 UPS 控制技術(shù) 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 2 頁(yè) 由于中大功率 UPS 在性價(jià)比方面的優(yōu)勢(shì)與周邊設(shè)備的發(fā)展，中大功率 UPS 的應(yīng)用越來(lái)越廣，需求越來(lái)越大。 UPS 電源以它可以同時(shí)向用戶提供具有以下優(yōu)點(diǎn)的高質(zhì)量電源而獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷 :輸出電壓的精度高；工作頻率穩(wěn)定；電壓失真度小的純正正弦波電源； 輸出波形不存在干擾以及不管市電供電是否正常，它都能夠?yàn)橛脩籼峁└哔|(zhì)量的無(wú)間斷的交流電源。隨著信息技術(shù)、電子技術(shù)、控制技術(shù)的發(fā)展，各種先進(jìn)技術(shù)已廣泛應(yīng)用在 UPS 的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)中，因而 UPS 技術(shù)進(jìn)一步朝著模塊化、智能化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、高頻化、綠色化等幾個(gè)主要方向發(fā)展，如圖 1－ 1所示。隨著計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用， UPS 同時(shí)充當(dāng)起了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的保護(hù)神，它能使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在工作中突然遭遇停電之后繼續(xù)工作一段時(shí)間，以便用戶能夠緊急存盤(pán)和備份，使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)不致因停電丟失數(shù)據(jù)而造成不必要的損失。 DSP。 關(guān)鍵詞： 在線式 UPS； DSP； SVPWM 控制策略 ； 數(shù)字化控制系統(tǒng) ； ABSTRACT Uninterruptible power supply (UPS) in the puter, munications systems, hospitals and other power system plays an important decisive position, UPS can provide reliable and clean power for the load no matter in normal or fault conditions. In a variety of UPS, the online UPS with Superior performance and power failure protection, strong realtime performance, high precision, so this paper major designed a capacity of the online 10KVA UPS. In this paper, an online UPS based on DSP, which is a