【正文】 (5)LEM 電流傳感器原級(jí)電路與次級(jí)電路之間完全電絕緣，絕緣電壓一般為212KV 。 圖2－17 LEM電壓傳感器測(cè)量電壓接線圖3)本文所使用的是LTSP25NP電流傳感器，它電流測(cè)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(cè)量范圍副邊信號(hào)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(cè)電流的額定值可得，當(dāng)為額定電流時(shí)LEM輸出的電壓在Vo=177。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(cè)量總精度（25℃）：177。其中相電流的檢測(cè)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?？臻g電壓矢量PWM法基于對(duì)三相電壓轉(zhuǎn)換成二相平面,產(chǎn)生八個(gè)相應(yīng)空間電壓矢量:六個(gè)有效空間電壓矢量形成一個(gè)正六邊形,兩個(gè)零矢量位于中心位置。另外，該電路每相橋臂上的兩個(gè)開關(guān)器件的驅(qū)動(dòng)信號(hào)應(yīng)該滿足互補(bǔ)條件，并留有死區(qū)。下面以開關(guān)狀態(tài)（0、0）為例，即VTVTVT2導(dǎo)通，其余關(guān)斷。比較判斷式磁鏈追蹤型法控制雖然簡(jiǎn)單，能實(shí)時(shí)追蹤，但易出現(xiàn)判斷誤差和量化誤差，從而影響到磁鏈追蹤的精度。T為采樣周期。這是因?yàn)槿绻试S有兩個(gè)或三個(gè)橋臂同時(shí)動(dòng)作，則在線電壓的半周期內(nèi)會(huì)出現(xiàn)反極性的電壓脈沖，產(chǎn)生反向轉(zhuǎn)矩， 引起轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)和電磁噪聲。通過對(duì)扇區(qū)的選擇，那么相鄰矢量的作用時(shí)間可在，中選擇。（2）仿真可以提供系統(tǒng)性能的數(shù)據(jù)資料，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)原型中存確定最優(yōu)參數(shù)。（4）SVPWM脈沖的產(chǎn)生。顯然有D0=UβD1=32Uα12UβD2=32Uα12Uβ定義函數(shù) signx=0 x0 1 x0根據(jù)式S＝sign(D0)+2sign(D1)+4sign(D2)計(jì)算所得到系數(shù)S,S與Ur所在扇區(qū)號(hào)N的關(guān)系如表3－5 表3－5 S與扇區(qū)號(hào)N的對(duì)應(yīng)關(guān)系表S123456扇區(qū)號(hào)NⅡⅥⅠⅣⅢⅤ扇區(qū)判斷圖3－9根據(jù)以上分析建立起MATLAB扇區(qū)判斷的仿真模型,如圖3－10所示圖3－10扇區(qū)判斷模塊三、 公式X、Y、Z和矢量分配時(shí)間TX、TY在前面相關(guān)內(nèi)容中，已經(jīng)推導(dǎo)過這幾個(gè)量的數(shù)學(xué)模型，這里就能夠按照數(shù)學(xué)模型來建圖3－11 X、Y、Z仿真模塊圖3－12 矢量分配時(shí)間TT2立仿真模型了。派生的器件集成了新的片內(nèi)存儲(chǔ)器和片內(nèi)外設(shè)，以滿足不同應(yīng)用場(chǎng)合的需要。其中片內(nèi)雙方向RAM544Byte，64KB的Flash存儲(chǔ)器，片內(nèi)單訪問RAM 4KB。完全獨(dú)立于CALU的輔助寄存器單元（ARAU）包含八個(gè)16位輔助寄存器，其主要功能是在CALU操作的同時(shí)執(zhí)行八個(gè)輔助寄存器（AR7至AR0）上的算術(shù)運(yùn)算。 ① 通用定時(shí)器。 ③ 正交編碼脈沖電路。當(dāng)捕獲發(fā)生時(shí)，相應(yīng)的中斷標(biāo)志被置位，并向CPU發(fā)中斷請(qǐng)求。 ③ 控制器區(qū)域網(wǎng)（CAN）。 ⑥ 外部存儲(chǔ)器接口。有五個(gè)外部中斷（功率驅(qū)動(dòng)保護(hù)、復(fù)位、不可屏蔽中斷NMI及兩個(gè)可屏蔽中斷）。選擇不恰當(dāng)?shù)呐涮仔铍姵赝鶗?huì)造成UPS后備時(shí)間不足、電池不能放電等事故，或電池的使用壽命很短量，下面就根據(jù)幾個(gè)方面來分析下電池的選擇。采用 EVA 中的 CAPl 和 CAP2 分別對(duì)市電和逆變輸出電壓的過零點(diǎn)進(jìn)行捕捉，并設(shè)通用定時(shí)器 T2 作為它們共同的時(shí)基。TMS320LF2407A （邊界掃描邏輯）串行仿真接口，能夠極其方便地提供硬件系統(tǒng)的在線仿真和測(cè)試。 ⑤ 看門狗定時(shí)器與實(shí)時(shí)中斷定時(shí)器。包括兩個(gè)帶采樣/保持的各8路10位A/D轉(zhuǎn)換器，具有自動(dòng)排序能力，一次可執(zhí)行最多16個(gè)通道的自動(dòng)轉(zhuǎn)換，可工作在8個(gè)自動(dòng)轉(zhuǎn)換的雙排序器工作方式或一組16個(gè)自動(dòng)轉(zhuǎn)換通道的單排序器工作方式。EVA模塊有三個(gè)捕獲單元引腳CAPCAP2和CAP3，它們可以選擇通用定時(shí)器1或2作為時(shí)基，但CAP1和CAP2一定要選擇相同的定時(shí)器作為時(shí)基；EVB模塊也有三個(gè)捕獲單元引腳CAP CAP5和CAP6，它們可以選擇通用定時(shí)器3或4作為時(shí)基，但CAP4和CAP5一定要選擇相同的定時(shí)器作為時(shí)基。每個(gè)事件管理器模塊有3個(gè)全比較單元（2和3）（EVA）； 5圖4－3 TMS功能方框圖和6（EVB），每個(gè)比較單元各有一個(gè) 16位比較寄存器 CMPRx，各有兩個(gè)CMP / PWM輸出引腳，可產(chǎn)生2路 PWM輸出信號(hào)控制功率器件，其輸出引腳極性由控制寄存器 (ACTR)的控制位來決定，根據(jù)需要，選擇高電平或低電平作為開通信號(hào)，通過設(shè)置T1為不同工作方式，可選擇輸出對(duì)稱PWM波形、非對(duì)稱PWM波形或空間矢量PWM波形。 TMS320LF2407A的指令集有三種基本的存儲(chǔ)器尋址方式：立即尋址方式、直接尋址方式、間接尋址方式。體系結(jié)構(gòu)采用四級(jí)流水線技術(shù)加快程序的執(zhí)行，可在一個(gè)處理周期內(nèi)完成乘法、加法和移位運(yùn)算。根據(jù)TI提供的資料，且有4種低功耗工作方式，單指令周期25ns（40MHz），最高的運(yùn)算速度能達(dá)到40MIPS。240xA芯片是24x定點(diǎn)DSPs系列的一部分，是C2000平臺(tái)的一員。gain4=。（2）計(jì)算公用公式X、Y、Z，并進(jìn)一步計(jì)算出各扇區(qū)內(nèi)主輔矢量的作用時(shí)間的分配情況。 SVPWM控制算法的仿真在科研實(shí)踐中，系統(tǒng)仿真變得越來越不可缺少。因而第6扇區(qū)各矢量作用時(shí)間就不需要再作推導(dǎo)，直接根據(jù)第3扇區(qū)作用時(shí)間來確定即可（N＝6）：Tx=3UTUdsin((N3)π3θ)Ty=3UTUdsin(θ(N4)π3)為了補(bǔ)償U(kuò)的旋轉(zhuǎn)頻率，需要插入零矢量UO或者U7，其作用總時(shí)間為TO，滿足條件：TO=TT4T6 , T00=1KT0, T07=KT0約束條件為0≤K≤1在此，定義扇區(qū)內(nèi)先發(fā)生的矢量TX叫主矢量，后發(fā)生的矢量Ty叫輔矢量。另外，為使波形對(duì)稱，把每個(gè)矢量的作用時(shí)間都一分為二，同時(shí)把零矢量時(shí)間分配給兩個(gè)零矢量U0、U7。把它分成六個(gè)扇區(qū)，每為一個(gè)扇區(qū)，在每一個(gè)扇區(qū)，選擇相鄰的兩個(gè)電壓矢量以及零矢量，按照伏秒平衡的原則來合成每個(gè)扇區(qū)內(nèi)的任意電壓矢量。由八種磁鏈?zhǔn)噶康牟煌M合作用，可使該磁鏈軌跡逼近正多邊形或圓形。當(dāng)零矢量作用于電機(jī)時(shí)不形成磁鏈?zhǔn)噶浚欢?dāng)非零矢量作用于電機(jī)時(shí)，會(huì)在電機(jī)中形成相應(yīng)的磁鏈?zhǔn)噶俊Ｒ虼?，逆變器輸出端點(diǎn)A電壓波形是兩電平的階梯波。由于該控制方法把逆變器和電機(jī)作為一個(gè)整體來考慮,所以模型構(gòu)造簡(jiǎn)單,便于數(shù)字化實(shí)現(xiàn)。 原邊線圈電阻：250Ω 。5%）：177。 其應(yīng)用對(duì)象包括交流變頻調(diào)整、伺服電機(jī)牽引，直流電機(jī)牽引的電壓轉(zhuǎn)換，不間斷電源，電焊機(jī)電源，電池電源等。上述平衡過程是在非常短的時(shí)間完成的，所需時(shí)間在之內(nèi)，這是一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡過程，即主電路電流任何變化都會(huì)破壞這一平衡磁場(chǎng)，而一旦磁場(chǎng)失去平衡，霍爾器件就會(huì)有信號(hào)輸出，經(jīng)放大器放大后，立即有相應(yīng)的電流流過次級(jí)線圈進(jìn)行補(bǔ)償，因此，從宏觀上看，次級(jí)補(bǔ)償電流的安匝數(shù)在任何時(shí)間都與主電流的安匝數(shù)一樣，即。圖2－14 光電隔離與驅(qū)動(dòng)電路原理圖系統(tǒng)的逆變輸出電壓為220V、 50HZ交流電，為實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，則必須通過傳感器進(jìn)行隔離采樣；蓄電池為實(shí)現(xiàn)恒流恒壓充電也必須實(shí)時(shí)的監(jiān)控其端電壓和充電電流也需要進(jìn)行電壓電流采樣。IPM的F0故障信號(hào)經(jīng)光偶隔離送PDPINTA引腳即功率驅(qū)動(dòng)保護(hù)中斷輸入引腳。無論什么原因，只要該電源電壓降到欠壓斷開閾值（UV）以下，IPM就關(guān)斷，同時(shí)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)故障信號(hào)。（2）短路電流保護(hù)（SC）由IPM內(nèi)藏的電流傳感器檢測(cè)各橋臂電流，當(dāng)短路電流超過允許電平時(shí)，IPM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。四、 IPM的保護(hù)功能IPM內(nèi)置有驅(qū)動(dòng)和保護(hù)電路，用以防止系統(tǒng)相互干擾或者過載時(shí)損壞功率芯片。(8)IPM 內(nèi)藏相關(guān)的外圍電路。(5)橋臂對(duì)管互鎖。二、IPM的優(yōu)點(diǎn)(1)開關(guān)速度快。 隨著IGBT在工作頻率為20KHZ的硬開關(guān)及更高的軟開關(guān)中的應(yīng)用,它已經(jīng)代替了MOSFET和GTR,成為最主要的電力電子器件。這樣把低壓直流變換成高壓直流。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=。其大小與整流濾波電路的等效負(fù)載電阻之間的關(guān)系為：上式中，L是濾波電感門檻值，單位為H； R是等效負(fù)載電阻，單位為；是電壓輸入角頻率，ω=2πf，即ω=314。（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。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。如果靜態(tài)開關(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)；如果是由過載引起，當(dāng)過載消失后，靜態(tài)開關(guān)重新切換回逆變器端。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。（3） 控制系統(tǒng)的可靠性提高，易于標(biāo)準(zhǔn)化。 在恒流放電的情況下，容量Q=IT式中 Q—電池放出的電量，Ah；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。(3)電壓變換功能，可以將輸入電壓變換成需要的電壓。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。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。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。在線式(online)－1500kVA。過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。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)用越來越廣，需求越來越大。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。UPS最早的應(yīng)用是在為醫(yī)院的手術(shù)室、電臺(tái)和電視臺(tái)的節(jié)目播出系統(tǒng)、軍事國(guó)防等特殊領(lǐng)域出現(xiàn)緊急情況時(shí)提供可靠的應(yīng)急電力供應(yīng)。一套功能完善的UPS可以最大限度地消除來自電網(wǎng)上的各類干擾。逆變電源的輸出波形控制技術(shù)是建立在工業(yè)電子技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)、現(xiàn)代電力電子技術(shù)、磁性材料等學(xué)科基礎(chǔ)上的一門實(shí)用技術(shù)?，F(xiàn)在的電源工業(yè)，可以向用戶提供一下4種類型的UPS：一、 在線式 UPS 電源在線式UPS電源的逆變器串聯(lián)連接在交流輸入與負(fù)載之間，電源通過逆變器連續(xù)向負(fù)載供電，其結(jié)構(gòu)決定了其輸出與市電輸入無關(guān)。典型的“1十l”直接并機(jī)系統(tǒng)的平均無故障工作時(shí)間可達(dá)200萬小時(shí)。當(dāng)市電電壓在150～l80V或240～276V范圍內(nèi)時(shí)，它經(jīng)位于交流旁路供電通道上的變壓器抽頭調(diào)壓處理電路所組成的交流調(diào)壓器向用戶提供經(jīng)過簡(jiǎn)單調(diào)壓處理的市電電源。在線互動(dòng)式結(jié)構(gòu)框圖如圖1－3所示濾波器FILTER智能調(diào)節(jié)器AVR蓄電池BATTERY充電器CHARGER逆變器INVERTER市電正常市電異常市電負(fù)載圖1－3 在線互動(dòng)式結(jié)構(gòu)框圖此架構(gòu)主要特點(diǎn)如下：1．控制結(jié)構(gòu)復(fù)雜，電路設(shè)計(jì)適合 5KVA 以下容量，成本較高；2．市電經(jīng)智能調(diào)節(jié)后直接提供給負(fù)載，逆變器此時(shí)給電池充電，充當(dāng)充電器的角色，系統(tǒng)損耗小，效率高；3．對(duì)市電通訊、抗衰減能力差，逆變輸出為正弦波；4．市電到逆變的轉(zhuǎn)換時(shí)間一般為 4~6ms；5．保護(hù)性能比后備式 UPS 好。當(dāng)輸入電源滿足電壓波動(dòng)小于?15％，頻率波動(dòng)小于1％時(shí)，由比 Delta變換器所提供的幅度不超過?15％的逆變電壓補(bǔ)償輸出電壓。另一方面在UPS的整流器發(fā)生故障時(shí)可使用戶有時(shí)間來保護(hù)負(fù)載。80年代初期，為了提高逆變電源的通信功能及顯示功能，逆變電源的設(shè)計(jì)中采用了微處理器，但是，由于微處理器的速度問題，逆變電源的控制仍然采用模擬電路進(jìn)行。監(jiān)控系統(tǒng)可以查詢歷史記錄，自動(dòng)進(jìn)行故障診斷，軟件修復(fù)，甚至進(jìn)行參數(shù)的在線修改與調(diào)試。畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，我在導(dǎo)師的指導(dǎo)下主要設(shè)計(jì)了以下幾個(gè)方面的部分內(nèi)容:(l)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) (2)控制方案設(shè)計(jì):在逆變的控制中采用SVPWM控制策略(3)SVPWM原理及仿真(4)蓄電池的充放電仿真(5)簡(jiǎn)單的軟件設(shè)計(jì)2 全數(shù)字化UPS的硬件電路設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用在線式UPS給負(fù)載供電，所謂在線式是指不管電網(wǎng)是否正常工作，負(fù)載所用的交流電壓都要經(jīng)過逆變電路，即逆變電路始終處于工作狀態(tài)， 當(dāng)市電正常時(shí)，輸入電壓經(jīng)過整流濾波電路，一路給逆變器提供電壓，逆變器輸出經(jīng)過輸出變壓器和輸出濾波電路將SVPWM波形變換成隔離的純正弦波，另一路送入充電器給蓄電池補(bǔ)充能量。 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求：在線式三進(jìn)三出10KVA，輸入線電壓為380V,輸出線電壓220V圖2－1 UPS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2．電路參數(shù)設(shè)計(jì)主電路參數(shù)設(shè)計(jì)三相不可控橋式整流負(fù)載上的電壓為脈動(dòng)的線電壓，正如波形圖中以 U2 表示輸入相電壓有效值，并Uab超前 Ua30176。電路工作情況具體分析如下：（1）在 0~t1期間，c 相電位為正，b 相電位為負(fù)，a 相電壓為正