【正文】 US=23UA+UBej2π3+UCej4π3 （式3－3）由3－3可知，在PWM逆變器－電動機(jī)系統(tǒng)中，對電機(jī)定子電壓空間矢量的分析可以轉(zhuǎn)化為對逆變器輸出電壓空間矢量的分析。下面以開關(guān)狀態(tài)（0、0）為例，即VTVTVT2導(dǎo)通，其余關(guān)斷。圖32三相電壓源型逆變器電路圖在逆變器的八種開關(guān)模式中，有六種開關(guān)模式對應(yīng)非零電壓空間矢量，矢量的幅值為23Ud。另外，該電路每相橋臂上的兩個開關(guān)器件的驅(qū)動信號應(yīng)該滿足互補(bǔ)條件，并留有死區(qū)。從上圖31可以看出，兩電平逆變器主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)共有三個橋臂，每相橋臂有2個開關(guān)元件和2個續(xù)流二極管?？臻g電壓矢量PWM法基于對三相電壓轉(zhuǎn)換成二相平面,產(chǎn)生八個相應(yīng)空間電壓矢量:六個有效空間電壓矢量形成一個正六邊形,兩個零矢量位于中心位置。SED1335是日本SEIKO EPSON公司出品的液晶顯示控制器，它在同類產(chǎn)品中是功能最強(qiáng)的，其特點(diǎn)：有較強(qiáng)功能的I/O緩沖器，指令功能豐富，四位數(shù)據(jù)并行發(fā)送最大驅(qū)動能力為640256點(diǎn)陣。其中相電流的檢測采用LEM公司的電流傳感器LTSP25NP，直流電壓傳感器采用LV25一P，輸入量程可通過接線改變。 環(huán)境操作溫度：－10℃～＋70℃。15VDC； 轉(zhuǎn)換率：2500∶1000絕緣耐壓（原副邊之間）：50HZ，1分鐘，； 電流消耗：24mA；測量總精度（25℃）：177。 參數(shù)如下：圖2－19 LV25P原邊額定有效值電流：10mA ； 原邊額定有效值電壓：10V～500V各檔 ； 原邊電流測量范圍：0～177。 圖2－17 LEM電壓傳感器測量電壓接線圖3)本文所使用的是LTSP25NP電流傳感器，它電流測量范圍寬，最高可達(dá)50A，有很強(qiáng)的過載能力和較好的線性度，性能指標(biāo)如表2－2模塊原邊理論值測量范圍副邊信號精度%封裝系列LTSP25NP8A、12A、25A50A12mAPCBLTSTSRLTSP圖2－18是LEM的實(shí)物圖圖2－18 LTSP25NP由LEM電流傳感器的線性度和被檢測電流的額定值可得，當(dāng)為額定電流時LEM輸出的電壓在Vo=177。 ,MAX 177。圖2－15 LEM電流傳感器的工作原理圖LEM電流傳感器主要特性 (1)LEM電流傳感器可以測量任意波形的電流，如交流直流脈動電流等； (2)LEM 電流傳感器的線性度好，%； (3)LEM電流傳感器測量精度高，優(yōu)于1% 原級額定電流； (4)LEM電流傳感器響應(yīng)速度快，小于； (5)LEM 電流傳感器原級電路與次級電路之間完全電絕緣，絕緣電壓一般為212KV 。LEM 模塊的工作原理是磁場平衡式的，即主電流回路所產(chǎn)生的磁場，通過一個次級線圈的電流所產(chǎn)生的磁場進(jìn)行補(bǔ)償，使霍爾器件始終處于檢測零磁通的工作狀態(tài)。本設(shè)計(jì)通過LEM電壓、電流傳感器對這些信號采樣測量。同時，這種以電一光一電轉(zhuǎn)換來完成隔離功能，也是現(xiàn)代電力電子系統(tǒng)中廣泛采用的一種有效的強(qiáng)電部分與弱電部分隔離措施。一般來說，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生嚴(yán)重故障時，應(yīng)首先由硬件來保護(hù)，這類保護(hù)通常由系統(tǒng)不可屏蔽的硬件中斷來完成。PM50RSA120內(nèi)部電路如圖2－12所示圖2－12 PM50RSA120內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖該IPM模塊的主要特點(diǎn)有:額定電壓為1200V，額定電流為50A，最高工作頻率為20kHz，內(nèi)設(shè)低損耗的IGBT功率開關(guān)器件。電源電壓必須超過欠壓復(fù)位閾值（UV）。當(dāng)欠壓信號恢復(fù)到允許值時，IPM才停止輸出動作信號，重新招收輸入信號。負(fù)載短路或系統(tǒng)控制器因相互干擾而發(fā)生直通現(xiàn)象時，（SC）時，就會立即開始關(guān)斷，同時產(chǎn)生一個故障信號。如果IGBT中的電流超過過流斷開閾值（OC）且持續(xù)時間大于toff(oc),IGBT就會關(guān)斷，toff(oc)設(shè)置為10μs(典型值)。IPM內(nèi)置各種保護(hù)功能，只要有一個保護(hù)電路作用。小功率的IPM使用多層環(huán)氧絕緣，中大功率的IPM使用陶瓷絕緣。(9)無須采取防靜電措施。當(dāng)?shù)陀隍?qū)動控制電源(一般為15V)就會造成驅(qū)動能力不夠,增加導(dǎo)通損壞。 有效防止上下臂同時導(dǎo)通。(4)過熱保護(hù)。(2)低功耗。 即使發(fā)生負(fù)載事故或使用不當(dāng),也可以IPM自身不受損壞。IPM內(nèi)含柵極驅(qū)動、短路保護(hù)、過流保護(hù)、過熱保護(hù)和欠壓鎖定等功能,被廣泛用于無噪聲逆變器,低噪聲UPS系統(tǒng)和伺服控制器等設(shè)備上。此處脈沖頻率為1KHz，電感為215mH，電阻去20歐，直流電壓DC Votlage source取300V。模式1模式2圖2－8 等效電路在電力電子開關(guān)VT導(dǎo)通期間，VD截止，iL上升，eL=U0，uvT=0；VT阻斷期間，VD導(dǎo)通，iL下降，eL=UdU0，uvT=U+eL=Ud。當(dāng)晶體管導(dǎo)通時，電源向電感儲能，電感電流增加，感應(yīng)電動勢為左正右負(fù)，負(fù)載由電容C供電。設(shè)輸出電壓變化值為10V，據(jù)公式：即C=300*106*(515300)8**515*10=。當(dāng)晶體管VT導(dǎo)通時，電感中電流呈線性上升，因而有UiUO=Li0maxiominton=L?ionton式中，ton為晶體管導(dǎo)通時間； 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)通時間輸出電流變量。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。這里可以用一個簡單的方法計(jì)算出來，即一般要求在放電結(jié)束時的哪一點(diǎn)上，電容上的電壓下降不超過5%，根據(jù)電容放電公式：UC=UCOetτ式中 Uc：在放電時間結(jié)束時那一點(diǎn)的瞬時電壓； Uco：放電開始時的電壓； t：放電時間； τ：放電時間常數(shù)，τ=RC。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，每個二極管導(dǎo)通 1/3 周期，任何時刻負(fù)載上的電壓均為電源的線電壓。而 VD6導(dǎo)通后，又使 VD2和 VD4的陽極電位接近 b 點(diǎn)的電位，故 VD2和 VD4也截止。共陰極組中陽極電位最高的二極管將優(yōu)先導(dǎo)通，共陽極組中陰極電位最低的二極管將優(yōu)先導(dǎo)通。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)。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?，再由逆變器逆變?yōu)榻涣鳎詭缀跛衼碜噪娋W(wǎng)的干擾經(jīng)過UPS以后都能得到很大程度的衰減；同時逆變器的穩(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。當(dāng)市電出現(xiàn)故障（無市電，市電電壓過低或過高）時，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。由于UPS的系統(tǒng)很復(fù)雜，涉及的方面也很多。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。（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。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。UPS 電源功率延時時間/UPS 電源啟動直流電壓 =所需蓄電池安時數(shù) 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??；4）產(chǎn)品升級換代困難，對同一型號的模擬控制逆變電源，若不改動硬件，則無法升級，每一個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)人員必須親赴場排查。UPS 蓄電池的額定電壓和額定容量是兩個最常用的技術(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。(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)生故障時可繼續(xù)供電一段時間來保護(hù)負(fù)載。 UPS功能UPS的主要功能有以下5種:(l)雙電源之間的無間斷切換。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。這種UPS電源，在市電正常時，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，負(fù)載則由逆變器提供電能。這種電源的缺點(diǎn)是穩(wěn)壓性能不高，尤其是動態(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。在線互動式UPS的逆變器并聯(lián)連接在市電與負(fù)載之間。當(dāng)市電電壓在180～240V的范圍內(nèi)時，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)。因此在線式 UPS 廣泛地應(yīng)用到各種對電源要求濾波器FILTER負(fù)載載市電正常市電異常 機(jī)器故障整流濾波器RECTIFIER/FILTERR逆變器INVERTER蓄電池BATTERY市電旁路Bypass 圖1－2 在線結(jié)構(gòu)框圖較高的大中型系統(tǒng)中。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。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。UPS的功能除了是一個備用電源外，它還具備電力凈化的作用。例如電源中斷，可能造成硬件損壞。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。隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用的需要，UPS逐漸向兩邊發(fā)展。如何消除形形色色的干擾對用電設(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廠商面對的問題。從注重系統(tǒng)的可靠性向注重系統(tǒng)的可用性變化。全數(shù)字化UPS電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文目 錄1 緒論 1 1 2 2 UPS功能 5 5 DSP 控制的數(shù)字式 UPS 的優(yōu)越性 6 72 全數(shù)字化UPS的硬件電路設(shè)計(jì) 7 7 8 9 10 10（無源） 11 11(BUCK)變換器 12（BOOST）變換器 14 16 IPM的特點(diǎn) 17 18 19 20 233 SVPWM在逆變器電路中的應(yīng)用 24 24 24 24 27 27 28 SVPWM控制算法的仿真 314 TMS320系列 37 37 39 TMS320LF2407A的主要特點(diǎn)如下 39 39 445 UPS蓄電池的種類、選擇及維護(hù) 45 45 45 506 軟件設(shè)計(jì) 50 50 51 547 結(jié) 論 56參考文獻(xiàn) 58中文翻譯 59英文翻譯 71致 謝 851 緒論智能化網(wǎng)絡(luò)化模塊化數(shù)字化高頻化綠色化UPS控制技術(shù)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。隨著信息化社會的發(fā)展，UPS應(yīng)用于更加廣泛的領(lǐng)域，如:金融證券、航空航夭、電信電視、辦公自動化等，因此對UPS提出了更新、UPS的應(yīng)用將呈現(xiàn)出從單機(jī)向冗余結(jié)構(gòu)變化。圖1－1 UPS控制技術(shù)的發(fā)展為了克服電網(wǎng)干擾對用電設(shè)備的破壞，目前廣泛采用UPS為敏感的用電設(shè)備供電。而且，隨著高智能芯片以及先進(jìn)的IGBT驅(qū)動型脈寬調(diào)制技術(shù)的出現(xiàn)，UPS電源的可靠性達(dá)到極高的水平。大功率的UPS一般負(fù)擔(dān)重要系統(tǒng)的供電，其研制技術(shù)難度大，因此研究三相大功率UPS具有廣泛的應(yīng)用前景和普遍的現(xiàn)實(shí)意義。以上污染或者干擾對計(jì)算機(jī)或者其他的敏感先進(jìn)儀器設(shè)備造成的危害不盡相同。噪聲電壓和電壓瞬變可能損壞邏輯電路和文件資料。它的輸入、輸出環(huán)節(jié)都是彼此獨(dú)立控制的，因此對市電輸入的適應(yīng)能力很強(qiáng)，尤其是表現(xiàn)在對頻率變化的適應(yīng)能力上。對于這樣的機(jī)型，當(dāng)用戶在采用多機(jī)“冗余’并機(jī)配置方案時，可將若干臺具有相同輸出功率和相同型號的UPS電源直接并機(jī)而形成7000－8000kVA的大型UPS供電系統(tǒng)。其不足之處是當(dāng)容量少于10kVA時，其整機(jī)效率不高，一般在85％左右。二、 在線互動式 UPS 電源在線互動式(interactive)－20kVA。僅僅當(dāng)市電電源的電壓低于150V或高于276V時，它才有可能向用戶提供真正的UPS逆變器正弦波電源。在線互動式UPS結(jié)構(gòu)較簡單、實(shí)施方便、且易于并聯(lián)、便于維護(hù)和維修、效率高、運(yùn)行費(fèi)用低、整機(jī)可靠性高，性能滿足某些負(fù)載要求，特別適用于網(wǎng)絡(luò)中某些計(jì)算機(jī)設(shè)備采用分布式供電的系統(tǒng)。被動后備式UPS電源的逆變器并聯(lián)連接在市電與負(fù)載之間，僅簡單地作為備用電源使用。被動后備式UPS結(jié)構(gòu)框圖如圖1－4所示充電器CHARGER蓄電池BATTERY逆變器INVERTER濾波器FILTER市電負(fù)載市電正常市電異常圖1－4 被動后備式UPS結(jié)構(gòu)框圖此架構(gòu)主要特點(diǎn)如下：1．電路設(shè)計(jì)架構(gòu)簡單，適合 2KVA 容量以下，體積小，重量輕，控制容易，成本低；2．市電正常時逆變器不工作，系統(tǒng)損耗小，設(shè)備使用效率高；3．逆變器僅僅在市電異常時動作，零件失效及設(shè)備故障率低；4．UPS 對市電幾乎不作處理而直接輸出至負(fù)載，對市電雜訊、抗衰減能力差，逆變輸出一般為方波；5．市電轉(zhuǎn)逆變工作時會有較長的轉(zhuǎn)換時間，一般為 8~16ms；6．保護(hù)性能差。當(dāng)輸入電源越過上述電壓和頻率范圍時，由主變換器(不帶逆變器輸出隔離變壓器)向用戶提供正弦波的逆變器電源。(4)隔離功能，將瞬間間斷、諧波、電壓波動、頻率波動以及電壓噪聲等電網(wǎng)干擾阻擋在負(fù)載之前，既可使負(fù)載對電網(wǎng)