【正文】 BT 的柵極驅動電路就關閉，同時產生一個故障信號。電流在 OC 以上但持續(xù)時間小于 toff(oc)時，過流保護電路不工作。 （ 3） 超溫保護 靠近 IGBT 芯片的絕緣基板上裝有溫度傳感器， IPM 的超溫保護單元實時監(jiān)測 IPM 基板的溫度，基板的溫度超過過熱斷開閾值時， IPM 內的溫度保護電路就會中止柵極驅動，對模塊實行軟關斷，不響應控制輸入信號，直至過熱根源被排除。內部控制電路由 15V直流電源供電。在控制電源上電和掉電期間，欠壓鎖定保護電路都有可能起作用，這屬于正常現(xiàn)象，系統(tǒng)控制器程序所要考慮的只是所產生的故障輸出信號的脈沖寬度 （ 5） 誤動作報警輸出信號 各種故障動作時間如果持續(xù) 1ms 以上， IPM 即向外部 CPU發(fā)出誤動作信號，直到故障撤消為止。IPM 模塊內置保護功能齊全，具有欠壓保護、過熱保護、短路保護，如果模塊內有任何一種保護電路動作， IGBT 柵極驅動單元就會關斷，并輸出一個故障信 號 (FO)，向系統(tǒng)控制器 提供報替信號，使控制器的 柵 極 控制信號為全高或全低，進一步封鎖 IGBT的輸出，完成對系統(tǒng)的保護。 可以用于向電動機的監(jiān)視程序提供過電壓 ,過電流和過高溫升等故障信息 .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時鐘的下降 沿檢測中斷引腳 ,并且 2 個 HI 時鐘周期從同一個中斷源接收一次中斷 ,為使 DSP 芯片只識別一次中斷 ,低電平窄脈沖必須至少包含一個 HI 的下降沿 ,至多包含兩個 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 ,中斷轉換電路可用單穩(wěn)態(tài)電路實現(xiàn) .如圖 2－ 13 為采用 74LS221 觸發(fā)器實現(xiàn)的轉換電路 .圖中 RC 決定窄脈沖的寬度 , .RC?? 對 ,HI周期為 60 ns ,RC值應該在 60～ 120 ns之間 ,取 pFCKR 47,2 ??? 脈沖寬度為 94ns ,可以滿足要求 .對 40MHZ 時鐘 ,HI 周期為 50 ns ,RC 值應該在 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)器實現(xiàn)的轉換電路 . 光電隔離電路與驅動電路 由于 IPM 模塊內部已經包含功率器件的驅動及保護電路，使用時只需提供驅動電源和PWM 波形的開關控制信號，驅動電源需要 4 路相互獨立的電源，其 3 路獨立電 源分別提供給逆變器上橋臂的 3 個開關器件，而下橋臂的 3 個開關器件由于共地，所以只需要 1 路獨立的電源。其具體的 實現(xiàn)原理如圖 2－ 14 所示。 1)LEM 傳感器工作原理 本實驗系統(tǒng)電量傳感器為 LEM 傳感器 。其具體工作過程為：當主回路有一大電流 pI 流過時，在導體周圍產生一個強磁場，這一磁場被聚磁環(huán)聚集，并作用于。圖 2－ 15 是 LEM 電流傳感器的工作原理圖 .。需要檢測的電路信號包括 :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 PWM 控制信號的延遲影響，系統(tǒng)采用 6N137高速光電隔離器，這樣就提高了驅動電路參數(shù)的一致性。PDPINTA 是一個下降沿有效的中斷。 本設計中 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)時間小于規(guī)定的延時時間 tdey 時，控制電路不受影響，欠壓鎖定保護 電路也不動作。 （ 4） 欠壓保護（ UV） IPM 的欠壓保護電路實時監(jiān)測控制電源電壓，欠壓時間超過允許時間時，欠壓保護電路就輸出動作信號并封鎖輸入信號，對模塊實行軟關斷。 這個過程與過電流保護相同，其動作時間更短。在過流期間， IPM 不再接受輸入信號；過流信號過后，輸入信號才能導通。它采用的故障檢測和關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)內部功率電路配置的不同可分為 4 類： H 型（內部封裝一個 IGBT）、 D 型（內部封裝兩個 IGBT）、 C 型（內部封裝 6 個 IGBT）和 R 型（內部封裝 7 個 IGBT）。 縮短開發(fā)了時間。 (7)驅動電源欠壓保護。 在串聯(lián)的橋臂上 ,上下橋臂的驅動信號互鎖。 IPM 實時檢測 IGBT 電流 ,當發(fā)生嚴重過載或直接短路時 ,IGBT 將被軟關斷 ,同時送出一個故障信號。 IPM 內的 IGBT 芯片都選用高速型 ,而且驅動電路緊靠 IGBT 芯片 ,驅動延時小 ,所以 IPM 開關速度快 ,損耗小。 它由高速低工耗的管芯和優(yōu)化的門級驅動電路以及快速保護電路構成。 IGBT 的發(fā)展使集外圍電路內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 BOOST 電路 調節(jié) 給定輸入電壓值和占空比，對輸出電壓是否和理論值相同給予驗證。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 中國礦業(yè)大學 2020 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 第 14 頁 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、儲能電感 L、二極管 VD 及濾波電容 C 組成。 設輸出電壓變化值為 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濾波輸出電壓約為 515V；充電電壓為 300V，即 300＝ D*515，可得 D=。通過電感的電流（ iL）是否連續(xù)，取決于開關頻率、濾波電感 L和電容 C 的值。 由上節(jié)可知，濾波電容為： RC ??? 對 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，當為額定容量時， S=10KVA， 由公式 S=UI 可得 I = SU = 10000515 = 則等效負載電阻 R=UI = ≈ 27Ω 故 L = R3ω = 273 314 ≈ 29mH C = 10。這里可以用一個簡單的方法計算出來，即一般要求在放電結束時的哪一點上，電容上的電壓下降不超過 5%，根據(jù)電容放電公式： UC = UCOe。 （ 2）在 t1~t2 期間， a 點電位最高， b 點電位仍最低，因此 VD1 和 VD6 導通，其余四個二極管都截至，負載上的電壓就是線電壓 uab，其電流通路是： a→ VD1→ LC→ VD6→ b。在這段時間里 c 點電位最高， b 點電位最低，于是共陰極組中 VD5 和共陽極組中 VD6 導通。濾波電路除了要有容量足夠大的電容之外還要加一個大電感構成電力濾波器，以減小網側電流諧波污染，穩(wěn)定直流側電壓電流。則 UO的平均值可按下式計算： UO = 3π∫ √2Uabsin(wt +30176。如果靜態(tài)開關的轉換由逆變器故障引起， UPS 會發(fā)出報警信號；如果是由過載引起，當過載消失后，靜態(tài)開關重新切換回逆變器端。該種工作狀態(tài)時，靜態(tài)開關切換到逆變器端。三因硬件實現(xiàn)的局限性，控制方式僅能采用 PID 調節(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，生產制造方便，容易實現(xiàn)標準化，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，易于標準化。隨著電機控制專用 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朝著全數(shù)字化、智能化及網絡化的方向發(fā)展，逆變電源的數(shù)字控制技術發(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； 中國礦業(yè)大學 2020 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 第 6 頁 I— 放電電流， A； T— 放電時間， h （ 2）后備延時蓄電池配置方法。按照用 戶的要求，后備時間可以是 5 分鐘、 10 分鐘、 30 分鐘，甚至更長。 (3)電壓變換功能，可以將輸入電壓變換成需要的電壓。補償電源經串聯(lián)在主供電電路中的補償變 壓器與輸入電源共同構成串聯(lián)穩(wěn)壓電源，其穩(wěn)壓精度為 ?1％ (其中 80％～ 100％來自市電電源， 15％～ 20％來自 De1ta 變換器 )。但在市電不正常時，繼電器將逆變器切換至負載，切換時間較長，一般需幾個 ms 的時間，所以稍微重要的計算機設備不宜選用被動后備式 UPS 電源。 三、 被動后備式 UPS 電源 被動后備式 (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，負載由經改良后的市電 供電，同時逆變器作為充電器給蓄電池充電，逆變器工作在 AC／ DC 方式；當市電不正常時，負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(用戶實際使用的電源仍然是來自市電，電網的具有頻率波動，波形畸變度高以及從電網串入的干擾等所困擾的低質量電源 )。 此架構主要特點如下： 1．電路設計適合 1~10KVA 容量，控制結構復雜，成本高； 2．輸出至負載的電力經 UPS 處理，輸出電源質量高； 3．逆變器始終處于工作狀態(tài)，電路損耗大，需采用質量較好的元器件； 4．無轉換時間，可以給精密設備提供電源； 5．可同時改善電壓與頻率變化的電力品質問題，增加電源供電穩(wěn)定度； 6．保護性能最好，對市電 通 訊、突 破 衰減能力最佳。 在眾多的 UPS 中，在線式 UPS 是 UPS 電源的主流產品，具有性能好、電壓與頻率穩(wěn)定度高、功能強、還有備份連接和并聯(lián)冗余聯(lián)結的功能等優(yōu)點，這種 UPS 不論市電電網供電正常與否，都能向用戶提供連續(xù)的高質量的交流電。在線式(online)UPS 供電系統(tǒng)單機輸出功率從 － 1500kVA。這種 UPS 電源的供電方式如 圖 1－ 2 所示 ：市電正常時，市電經過整流器之后由逆變器向負載供電；市電不正常時，由蓄電器經逆變器向負載供電。過壓或者欠壓以及電壓浪涌，可能導致驅動器，內存和邏輯的損壞，還可能產生不可預料的軟件故障 。 電網的干擾及危害 電網的干擾主要有以下幾種 : 1）市電電壓不穩(wěn)，有時甚至還會發(fā)生市電中斷； 2）市電頻 率波動范圍過大； 3）由于用戶在電網上投入計算機、通信設備和家用電器之類的非線性負載對電網污染而造成市電電壓正弦波形的嚴重畸變； 4）從電網串入的各種干擾和高能浪涌經常造成設備損毀。 智能化 網絡化 模塊化 數(shù)字化 高頻化 綠色化 UPS 控制技術 中國礦業(yè)大學 2020 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 第 2 頁 由于中大功率 UPS 在性價比方面的優(yōu)勢與周邊設備的發(fā)展，中大功率 UPS 的應用越來越廣，需求越來越大。 UPS 電源以它可以同時向用戶提供具有以下優(yōu)點的高質量電源而獨領風騷 :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，它都能夠為用戶提供高質量的無間斷的交流電源。隨著信息技術、電子技術、控制技術的發(fā)展，各種先進技術已廣泛應用在 UPS 的設計開發(fā)中，因而 UPS 技術進一步朝著模塊化、智能化、數(shù)字化、網絡化、高頻化、綠色化等幾個主要方向發(fā)展，如圖 1－ 1所示。隨著計算機處理系統(tǒng)的廣泛應用， UPS 同時充當起了計算機系統(tǒng)的保護神，它能使計算機系統(tǒng)在工作中突然遭遇停電之后繼續(xù)工作一段時間，以便用戶能夠緊急存盤和備份，使計算機系統(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