【正文】 5 UPS蓄電池的種類、選擇及維護(hù)一部分工程師人員在配置電源時(shí)，往往比較注重UPS主機(jī)的性能，卻忽視了對(duì)UPS蓄電池的選擇。 ⑨ 外部中斷。均為8位增量計(jì)數(shù)器，前者用于監(jiān)控系統(tǒng)軟件和硬件工作，在CPU出錯(cuò)時(shí)產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)；后者用于產(chǎn)生周期性的中斷請(qǐng)求。A/D轉(zhuǎn)換模塊的啟動(dòng)可以有事件管理器模塊中的事件源啟動(dòng)、外部信號(hào)啟動(dòng)、軟件立即啟動(dòng)等三種方式。每個(gè)單元各有一個(gè)兩級(jí)的FIFO緩沖堆棧。 死區(qū)控制單元 (DBTCON)用來產(chǎn)生可編程的軟件死區(qū)，使得受每個(gè)全比較單元的兩路CMP / PWM輸出控制的功率器件的間次開啟周期間沒有重疊，最大可編程的軟件死區(qū)時(shí)間達(dá)16μs。 四、事件管理器模塊 TMS320LF2407A包含兩個(gè)專用于電機(jī)控制的事件管理器模塊EVA和EVB，每個(gè)事件管理器模塊包括通用定時(shí)器（GP）、全比較單元、正交編碼脈沖電路以及捕獲單元。其中央算術(shù)邏輯單元（CALU）是一個(gè)獨(dú)立的算術(shù)單元，它包括一個(gè)32位算術(shù)邏輯單元（ALU）、一個(gè)32位累加器、一個(gè)1616位乘法器（MUL）和一個(gè)16位桶形移位器，同時(shí)乘法器和累加器內(nèi)部各包含一個(gè)輸出移位器。② 可尋址存儲(chǔ)器空間為384KB，包括128KB的程序存儲(chǔ)器、128KB的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和128KB的I/O空間。TMS320系列中的同一系列產(chǎn)品具有相同的CPU結(jié)構(gòu)，只是片存儲(chǔ)器和片內(nèi)外設(shè)的配置不同。gain5=圖3－8 3/2變換仿真模型二、扇區(qū)的選擇在此，我們定義三個(gè)中間變量，D0、DD2，其圖示如圖3－9。（3）根據(jù)扇區(qū)來確定空間電壓矢量切換點(diǎn)TCMTCMTCM3。精確的仿真可以大量的減少設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)?zāi)M的費(fèi)用，其優(yōu)點(diǎn)為：（1）仿真可很好為教學(xué)目的服務(wù)。將以上各個(gè)扇區(qū)內(nèi)矢量作用時(shí)間的計(jì)算情況，作3/2坐標(biāo)變換，到靜止α、β二相坐標(biāo)系下，用Uα、Uβ來表示以上各式，綜合起來考慮，就得到計(jì)算導(dǎo)通時(shí)間的公用計(jì)算公式：X=3TUdUβY=TUd(23Uα+32Uβ)Z=TUd(32Uα+32Uβ)定義TT2分別為各個(gè)扇區(qū)內(nèi)的主輔矢量作用時(shí)間，將計(jì)算綜合成一個(gè)表格，就如下表3－2：表3－2 各扇區(qū)內(nèi)的主輔矢量作用時(shí)間扇區(qū)號(hào)123456T1ZYZXXYT2YXXZYZ這種方法的優(yōu)點(diǎn)是，只要知道了參考電壓U所在扇區(qū)，就可以根據(jù)上表格快速計(jì)算出兩矢量的作用時(shí)間，而不必去計(jì)算電位角，省去了復(fù)雜的三角函數(shù)運(yùn)算等問題。和，這樣可以降低逆變器諧波輸出含量同時(shí)，各電壓矢量的作用次序要遵循開關(guān)次數(shù)最少的原則，即任意一次電壓矢量的變化只能有一個(gè)橋臂的開關(guān)動(dòng)作，表現(xiàn)在二進(jìn)制矢量表示中只有一位發(fā)生變化。即 0TUT=0TXUXTXdt+TXTyUyTydy+TX+TytU0T0dt （式3－4）或者進(jìn)一步等效寫成下式:U*T=UX*TX+Uy*Ty+U0*T0其中，U為期望電壓矢量。根據(jù)使用這八種磁鏈?zhǔn)噶糠绞降牟煌?，傳統(tǒng)磁鏈追蹤型控制方法可分為兩類一是比較判斷式磁鏈追蹤型法磁通閉環(huán)方式二是三矢量合成式磁通正弦法磁通開環(huán)方式。表3－1逆變器的不同開關(guān)狀態(tài)對(duì)應(yīng)的電壓空間矢量表定子電壓空間矢量開關(guān)狀態(tài)SASBSC相電壓矢量表達(dá)式A相B相C相U00000000U100113Ud13Ud23Ud23Udej43πU201013Ud23Ud13Ud23Udej23πU301123Ud13Ud13Ud23UdejπU410023Ud13Ud13Ud23Udej0U510113Ud23Ud13Ud23Udej53πU611013Ud13Ud23Ud23Udej13πU71110000對(duì)于每一個(gè)電壓空間矢量，可由圖32求出各相的電壓值，再將各相的電壓值代入式U=23uA+αuB+α2uC, (α=ej2π3) (式3－1)可以求得電壓空間矢量的位置。B、C相端點(diǎn)到O點(diǎn)的電壓波形同樣是兩電平的階梯波。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,與傳統(tǒng)電壓正弦PWM相比,該控制方法具有功率器件開關(guān)損耗低、逆變裝置直流側(cè)電壓利用率高等優(yōu)點(diǎn)。 副邊線圈電阻：110Ω4）本系統(tǒng)中直流電壓與相電流具體檢測(cè)及其轉(zhuǎn)換電路在本系統(tǒng)中，逆變器的輸出相電壓由直流電壓與PWM開關(guān)信號(hào)計(jì)算得到，所以在系統(tǒng)中只需要檢測(cè)直流電壓與兩相相電流。12VDC或 177。用電壓傳感器LV25P測(cè)量電壓的接線圖見圖2－17 所示。在實(shí)際應(yīng)用LEM模塊時(shí)，通過測(cè)量電阻（外接）上的電壓來間接求出，從而得到電流。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。PDPINTA是一個(gè)下降沿有效的中斷。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。這個(gè)過程與過電流保護(hù)相同，其動(dòng)作時(shí)間更短。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。 縮短開發(fā)了時(shí)間。 在串聯(lián)的橋臂上,上下橋臂的驅(qū)動(dòng)信號(hào)互鎖。 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開關(guān)速度快,損耗小。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。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)。充電電路電感電容的選擇：設(shè)開關(guān)頻率為1KHz，輸出電流變化值為1A，則據(jù)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)公式可得：即515300L**103=1L=，取電感為130 mH。由上節(jié)可知，濾波電容為：對(duì)L、C的選擇：三相橋式不控整流電路輸出電壓() 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=273314≈29mHC=10327≈145μF開關(guān)頻率 fs的選擇從理論上講，提高開關(guān)頻率可以減小濾波參數(shù)，從而縮小體積、減輕重量、降低系統(tǒng)功耗及成本，并減小交流電流諧波畸變率。（3）其他時(shí)間段二極管的導(dǎo)通情況和負(fù)載電壓的波形和上述推導(dǎo)過程類似，電路電壓波形如圖 2－3 所示。三相不可控橋式整流電路如圖 2－3 所示，其中的六個(gè)二極管分為兩組，奇數(shù)組 VDVD3 和 VD5 的陰極連在一起稱為共陰極組，偶數(shù)組 VDVD4 和 VD6 的陽極連在一起稱為共陽極組，異名電極相連后接電源，同名電極相連后接負(fù)載。由此可見，對(duì)于在線式UPS，無論市電是否正常，其輸出總是由逆變器提供，所以在市電故障的瞬間，UPS的輸出不會(huì)有任何間斷。所以全數(shù)字的UPS就成為必然的發(fā)展趨勢(shì)?？梢葬槍?duì)不同的系統(tǒng)，采用統(tǒng)一的控制板，而只是對(duì)控制軟件做一些調(diào)整即可。UPS 蓄電池組額定電壓≥UPS 電源啟動(dòng)直流電壓（各 UPS 電源出廠時(shí)標(biāo)明啟動(dòng)直流電壓） 。(4)隔離功能，將瞬間間斷、諧波、電壓波動(dòng)、頻率波動(dòng)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(duì)電網(wǎng)不產(chǎn)生干擾，又可使電網(wǎng)中的干擾不影響負(fù)載。被動(dòng)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(dòng)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(jiǎn)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(shí)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(shí)動(dòng)作，零件失效及設(shè)備故障率低；4．UPS 對(duì)市電幾乎不作處理而直接輸出至負(fù)載，對(duì)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(shí)會(huì)有較長(zhǎng)的轉(zhuǎn)換時(shí)間，一般為 8~16ms；6．保護(hù)性能差。在線互動(dòng)式UPS結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)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)。二、 在線互動(dòng)式 UPS 電源在線互動(dòng)式(interactive)－20kVA。對(duì)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(shí)，可將若干臺(tái)具有相同輸出功率和相同型號(hào)的UPS電源直接并機(jī)而形成7000－8000kVA的大型UPS供電系統(tǒng)。噪聲電壓和電壓瞬變可能損壞邏輯電路和文件資料。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。圖1－1 UPS控制技術(shù)的發(fā)展為了克服電網(wǎng)干擾對(duì)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。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。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。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。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向用戶提供的交流電源是高質(zhì)量的純凈正弦波電源。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)。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。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。(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)間來保護(hù)負(fù)載。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) 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(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。（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。由于UPS的系統(tǒng)很復(fù)雜，涉及的方面也很多。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?，所以幾乎所有來自電網(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。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。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。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。設(shè)輸出電壓變化值為10V，據(jù)公式：即C=300*106*(515300)8**515*10=。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。IPM內(nèi)含柵極驅(qū)動(dòng)、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。(2)低功耗。 有效防止上下臂同時(shí)導(dǎo)通。(9)無須采取防靜電措施。IPM內(nèi)置各種保護(hù)功能，只要有一個(gè)保護(hù)電路作用。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(shí)，（SC）時(shí)，就會(huì)立即開始關(guān)斷，同時(shí)產(chǎn)生一個(gè)故障信號(hào)。電源電壓必須超過欠壓復(fù)位閾值（UV）。一般來說，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)，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。本設(shè)計(jì)通過LEM電壓、電流傳感器對(duì)這些信號(hào)采樣測(cè)量。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(cè)量任意波形的電流，如交流直流脈動(dòng)電流等； (2)LEM 電流傳感器的線性度好，%； (3)LEM電流傳感器測(cè)量精度高，優(yōu)于1% 原級(jí)額定電流； (4)LEM電流傳感器響應(yīng)速度快，小于；