【正文】 ， ud*和 ud仍然相等， PI 調(diào)節(jié)器輸入恢復(fù)到零，其輸出 id為負(fù)值 ,并與逆變電流的大小相對(duì)應(yīng)。 圖 為間接電流控制的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。 （ 1） R0， PFS15～ PFS0 運(yùn)行頻率： fPOWER=fRANGE179。 SA4828 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖和 SPWM 波產(chǎn)生原理圖分別如圖 所示。 SA4828 引腳圖如圖 所示。P8xC591 輸出的 PWM 波形分辨率為 8 位，隨著數(shù)字電路的發(fā)展，這樣由軟件實(shí)現(xiàn)的閉環(huán)控制越來越精確。 （ 2）電容設(shè)計(jì) 電容的設(shè)計(jì)除了需要考慮直流電壓調(diào)節(jié)速度、電壓諧波抑制能力之外，還需要考慮在模式切換時(shí)容許的最大上升電壓指標(biāo)。 根據(jù)穩(wěn)態(tài)分析得出的結(jié)論，在限定的電壓利用率下，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)角為θ時(shí)電感中小功率應(yīng)急電源的研究與設(shè)計(jì) 20 需滿足的條件為： L≤ 3ρ 2RDCcosθ /(4ω (1sinθ )) () RDC— 負(fù)載電阻 ρ — 電壓利用率 依據(jù)上式可得到電感取值的一個(gè)上限值，在該限值范圍內(nèi)，以單位功率因數(shù)整流模式來考慮， L 取值越大，可滿 足調(diào)制處于線性區(qū)的最小直流電壓就越高，而對(duì)于功率因數(shù)小于 1 的整流模式，超前功率因數(shù)運(yùn)行模式時(shí)，最小電壓隨 L取值增大而增大，滯后功率因數(shù)運(yùn)行模式中， L 對(duì)最小電壓的作用相反，臨界點(diǎn)大致位于小角度滯后功率因數(shù)運(yùn)行模式中。 為了減小開關(guān)管在開通和關(guān)斷時(shí)電路對(duì)開關(guān)管的沖擊，在開關(guān)管兩端應(yīng)設(shè)計(jì)一個(gè)吸收電路。為保證 uAB、 uBC、 uCA不含有低次諧波， Udc必須大于輸入端線電壓基波的峰值，即 Udc () 因控制方式不同， Udc 在整流器輸入端所能產(chǎn)生的最大 UfA 也不相同，由此導(dǎo)致輸入端線電壓的大小也不相同。這就必須對(duì) Udc采取一定的限制。工作模式： （ 1）橋中所有處于通態(tài)的三個(gè)器件都是二極管 ,所以的可控器件均處于阻態(tài)，因此這種模式也叫 3D0V 模式。同時(shí)，輸入電流中諧波分量也相當(dāng)大，因此功率因數(shù)很低。 從上述分析中可以看出， SPWM 波形中所含的諧波主要是角頻率 ω c、 2ω c及其附近的中小功率應(yīng)急電源的研究與設(shè)計(jì) 16 諧波。在其輸出線電壓中，所包含的諧波角頻率為 nω c177。即載波頻率越高，輸出電壓波形中的諧波頻率也越高，也越容易被濾除。圖 所示為低通濾波器的單元電路。從波形圖可以看出，負(fù)載相電壓的 PWM 波由（177。 N 為直流電源假想中性點(diǎn)。當(dāng) urAuc時(shí)，給上橋臂 V1 以導(dǎo)通信號(hào)，給下橋臂 V4 以關(guān)斷信號(hào)，則 A相相對(duì)于直流電源假想中點(diǎn) N’ 的輸出電壓 uAN39。 1000179。實(shí)驗(yàn)表明，如果充電電流按這條曲線變化，就可以大大縮短充電時(shí)間，并且對(duì) 電池的容量和壽命也沒有影響。它還具有耐震、耐高溫、體積小、自放電小的特點(diǎn)。但它價(jià)格比較貴。 選用 IGBT 時(shí)，主要考慮 IGBT 上承受的最大電壓和流過 IGBT 上的最大電流以及開關(guān)頻率等指標(biāo)來選擇合適的 IGBT。 當(dāng)蓄電池要充電時(shí)，雙向 DC/DC 電路工作于降壓模式。 最終方案：從系統(tǒng)簡化和可靠性的角度考慮，主電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)采用雙向 PWM 整流逆變電路和雙向 DC/DC 變換電路， 使用 CAN 總線 與上位機(jī)通信， 即選擇方案二。將整流和逆變結(jié)合以及把升壓斬波和降壓斬波結(jié)合起來，電路的結(jié)構(gòu)更加緊湊，工作性能也更好。晶閘管相控整流電路的輸入電流滯后于電壓，其滯后角隨著觸發(fā)延時(shí)角的增大而增大，位移因數(shù)也隨之降低。當(dāng)市電不正常時(shí)（斷電），切斷市 電至負(fù)載的通路，通過逆變器和輸出濾波器，由蓄電池向負(fù)載供電， 系統(tǒng)由微控制器控制。市電正常時(shí)，應(yīng)合理為蓄電池充電。由于采用了 PWM 整流電路，再加上適當(dāng)?shù)目刂?，可以使其輸入電流非常接近正弦波，且和輸入電壓同相位，功率因?shù)近似為 1。 EPS 是 用于緊急負(fù)載的供電，其負(fù)載往往為非單一的負(fù)載，而這些負(fù)載在緊急情況下的關(guān)鍵程度不盡相同，因此，對(duì)于 EPS 來說，某些配電管理功能至關(guān)重要。 應(yīng)急電源的應(yīng)用現(xiàn)狀和 發(fā)展趨勢(shì) EPS 應(yīng)用現(xiàn)狀 目前市場(chǎng)上的 EPS 應(yīng)急電源品牌眾多，在設(shè)計(jì)上所采用的控制方式和控制手段不盡相同，但針對(duì)所帶負(fù)載的種類大致可以歸納為以下三種：一是主要用于應(yīng)急照明和事故照明的單相 EPS；二是用于應(yīng)急照明、事故照明之外，還有應(yīng)用于空調(diào)、電梯、卷簾門、排氣風(fēng)機(jī)、水泵等電感性負(fù)載或兼而有之的混合供電的三相系列 EPS；三是直接給電動(dòng)機(jī)供電的變頻系列 EPS。如柴油機(jī)發(fā)電機(jī)噪音大，排煙中含有有害氣體，污染大氣等。 The loads supplied by batteries when the grid voltage is main circuit is consist of bidirectional PWM converter,bidirectional DC/DC converter, batteries and filter analyzing their circuit structure,working principle,design and control strategy,illustration of their application in the EPS control technology uses PWM threephase inverter uses a special threephase SPWM wave generator proposed EPS also has the function of remote monitoring,Lower puter(P8xC591) through the CAN bus with the host puter(PC) munication,lower puter detected status information can be timely feedback to the host puter,and host puter realtime display from the work of state curve. This design has the advantages of high power factor,short start time,quick emergency,no noise,simple maintenance and ,base on the princile anlysis and the system design, we simulate with puter simulation software Psim. Keyword： ThreePhase Emergency Power Supply, Bidirectional DC/DC Converter Bidirectional PWM Converter, CAN Bus, Leadacid batteries 中小功率應(yīng)急電源的研究與設(shè)計(jì) 1 第 1 章 緒 論 應(yīng)急電源的應(yīng)用背景 社會(huì)發(fā)展越信息化、現(xiàn)代化，就越依賴于電，突然的斷電必然會(huì)給人們的正常生活秩序和社會(huì)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)造成破壞。 作者簽名： 日 期： II 摘 要 隨著社會(huì)的發(fā)展，高層建筑、醫(yī)院以及工廠等公共設(shè)施對(duì)供電要求將越來越高 ,一旦中斷供電，將會(huì)造成重大的事故或經(jīng)濟(jì)損失 ,本文提出了一種可減少這種損失的應(yīng)急電源。 作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日 期： 使用授權(quán)說明 本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（ 論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝　⒖s印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。 關(guān)鍵詞：三相應(yīng)急電壓，雙向 DC/DC 電路，雙向 PWM 變流器， CAN 總線，蓄電池 III Abstract With the development of society, such munal facilities as the Highrise buildings, hospital and factory, etc. will be higher and higher to the demand for supplying interruption of the supply will lead to grave accident or economic losses. This paper presents a new emergency power supply to reduce such losses. In this paper,we systematically analysis a on line threephase emergency power supply, The basic working principle is: The loads supplied by grid when the grid voltage is normal。 柴油發(fā)電機(jī)組至今已經(jīng)有五、六十年的歷史了，然而，隨著社會(huì)的進(jìn)步，需求的提高，這種傳統(tǒng)的做法也暴露出許多的問題。 中小功率應(yīng)急電源的研究與設(shè)計(jì) 2 應(yīng)急電源的分類 目前市場(chǎng)上的 EPS 品牌較多，但針對(duì)所帶負(fù)載的種類大致可以分為以下三種：一是主要用于應(yīng)急照明和事故照明的 EPS；二是除應(yīng)急照明、事故照明之外，還有空調(diào)、電梯、卷簾門、排氣風(fēng)機(jī)、水泵等電感性負(fù)載或兼而有之的混合供電的三相系列 EPS；三是直接給電動(dòng)機(jī)供電的變頻系列 EPS。主機(jī)模塊通過標(biāo)準(zhǔn)控制接口 實(shí)現(xiàn)對(duì)配電模塊的管理，如雙電源自動(dòng)切換功能，多回路輸出功能，消防聯(lián)動(dòng)功能均應(yīng)在配電模塊中實(shí)現(xiàn)。當(dāng)市電異常時(shí)，切斷市電至負(fù)載的通道，由升壓斬波電路和 PWM逆變電路為負(fù)載供電。在市電故障后，由蓄電池?fù)?dān)任供電任務(wù)，因此，正確合理的使用和管理蓄電池是設(shè)計(jì)應(yīng)急電源的重點(diǎn)。 （ 2）工作原理：市電正常時(shí)通過轉(zhuǎn)換開關(guān)，由市電直接給負(fù)載供電，同時(shí)通過整流濾波電路和充電電路，向蓄電池充電。方案二的主電路結(jié)構(gòu)和控制手段相對(duì)簡單，可靠性較高。這種整流電路也可以稱為單位功率因數(shù)變流器，或高功率因數(shù)整流器。 （ 6）可根據(jù)報(bào)文的 ID 決定接收或屏蔽該報(bào)文。當(dāng) V8 截止時(shí)，由蓄電池、電感 L、 VD7 組成續(xù)流回路 ，給負(fù)載和濾波電容 Cd 提供能量。 IGBT 綜合了 GTR 和 MOSFET 的優(yōu)點(diǎn)，因而具有良好的特性，稱為中小功率電力電子設(shè)備的主導(dǎo)器件 [3]。 目前，在應(yīng)急電源系統(tǒng)中，密封式鉛酸蓄電池得到了廣泛的應(yīng)用。 (3） 免維護(hù)蓄電池：免維護(hù)蓄電池由于自身結(jié)構(gòu)上的優(yōu)勢(shì)，電解液的消耗量非常小，在使用壽命內(nèi)基本不需要補(bǔ)充蒸餾水。 上世紀(jì) 60年代中期，美國科學(xué)家馬斯對(duì)開口蓄電池的充電過程作了大量的試驗(yàn)研究，并提出了以最低出氣率為前提的，蓄電池可接受的充電曲線，如圖所示。 η ） =10179。 A、 B 和 C 各相功率開關(guān)器件的控制規(guī)律相同，現(xiàn)以 A 相為例來說明。電路的波形如圖 所示。 Ud和 0三種電平構(gòu)成。工程上利用電感 L和電容 C 彼此相反而又互補(bǔ)的頻率特性，先設(shè)計(jì)具有一定濾波功能的單元電路，然后再用搭“積木”的方式（如并聯(lián)、級(jí)聯(lián)等），連接成各種各樣的濾波器網(wǎng)絡(luò)。 K 值越高， K 倍次頻率附近的高次諧波越容易濾除。現(xiàn)分析應(yīng)用較多的公用載波信號(hào)時(shí)的情況。一般來說，實(shí)際電路中的諧波含量比理想條件下要多一些，甚至還會(huì)出現(xiàn)少量的低次諧波。晶閘管相控整流電路的輸入電流滯后于電壓，其滯后角隨著觸發(fā)延時(shí)角的增大而增大，位移因數(shù)也隨之降低。采用 PWM 整流技術(shù)，可以提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)可以達(dá)到 1，并且也減少了對(duì)市電的諧波污染 [7]。 圖 三相電壓型 PWM 整流器電路 整流器直流電壓對(duì)電源電流控制的影響 在 PWM 整 流器中，直流輸出電壓 Udc不僅要滿足負(fù)載對(duì)電壓的要求，而且要能控制流過連接電感 L 中電流為需要的波形。由整流器的工作原理可知，無論是間接電路控制，還是直接電流控制，uAB、 uBC、 uCA是幅值為 Udc的 PWM 波。 雙向 PWM電路設(shè)計(jì) 開關(guān)管設(shè)計(jì)原則同雙向 DC/DC 電路。其中電流調(diào)整速度，以及電流諧波幅值都是對(duì) di/dt 所提 出的相互矛盾的要求，電流快速調(diào)整要求 di/dt 取值較大，而對(duì)電流諧波幅值的限制要求 di /dt 較小，因此電感參數(shù)的設(shè)計(jì)需要綜合考慮系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)與 di /dt 指標(biāo)的要求。 L 確定的（ di/dt）必須在任意時(shí)刻都能滿足對(duì)基波電流的追蹤，同時(shí)在模式切換時(shí)滿足調(diào)整時(shí)間 tm的設(shè)定。在升壓斬波和降壓斬波時(shí)，需要控制輸出電壓或電流，通過輸出電壓或電流的反饋值與設(shè)定值進(jìn)行比較，來改變 PWM 波的占空比，進(jìn)而起到穩(wěn)定輸出電壓或電流的目的，整個(gè)算法通過軟件實(shí)現(xiàn) [14]。載波頻率最