【正文】 高可達(dá) 24KHz；輸出調(diào)制波頻率范圍為 0～ 4KHz； 16 為調(diào)速分辨率， 8為調(diào)壓分 辨率；內(nèi)部 ROM 固化 3 種可選波形；可設(shè)定死區(qū)時(shí)間和刪除最小脈寬；可實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)。由脈沖取消和脈沖延時(shí)電路構(gòu)成，脈沖取消電路用來將脈沖寬度小干取消時(shí)間的脈沖去掉，脈沖延時(shí)電路用來保證死區(qū)間隔，防 止在轉(zhuǎn)換瞬間橋路開關(guān)器件出現(xiàn)共同導(dǎo)通現(xiàn)象。 PDY/fCARR/512 () 令死區(qū)時(shí)間為 2μ s，則 PDY5～ PDY0=111100。這種控制方法通過控制輸入電流和電壓同相位，從而得到功率因數(shù)為 1 的控制效果。若整流器要從整流運(yùn)行變?yōu)槟孀冞\(yùn)行時(shí)，首先是負(fù)載電流反向而向直流側(cè)電容 C 充電，使 ud抬高， PI 調(diào)節(jié)器出現(xiàn)負(fù)偏差，其輸出 id減小后變?yōu)樨?fù)值，使交流輸入電流相位和電壓相位反相，實(shí)現(xiàn)逆變運(yùn)行。 圖 直接電流控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 圖 的控制系統(tǒng)是一個(gè)雙閉環(huán)控制系統(tǒng)。 i* a,b,c id PI ua,ub,uc ud R L 負(fù)載 u*d ud sin(ω t+2kπ /3) (k=0,1,2) i a,b,c 中小功率應(yīng)急電源的研究與設(shè)計(jì) 29 PWM 整流控制波形的產(chǎn)生 PWM 整流的控制采用直接電流控制，其波形產(chǎn)生電路為：給定的直流電壓與反饋電壓比較后，經(jīng)比例積分電路產(chǎn)生給定直流信號(hào) id。當(dāng)三相橋式電路工作于逆變狀態(tài) 時(shí) ，通過置位該 74LS373 的 OC 端來封鎖 PWM 整流信號(hào)，切換至 SPWM 逆變信號(hào)。乘法電路圖 ?？梢钥闯觯?i*a， i*b和 i*c分別和各自的電源電壓同相位，其幅值和反映負(fù)載電流大小的直流信號(hào) id成正比， 正是整流器作單位功率因數(shù)運(yùn)行時(shí)所需要的交流電流指令信號(hào)。上面的乘法器是 id分別乘以和 a、 b、 c三相相電壓同相位的正弦信號(hào)，再乘以電阻 R，就可得到各相電流在 Rs 上的壓降 uRa、 uRb和uRc；下面的乘法器是 id分別乘以 a、 b、 c三相相電壓相位超前π /2 的余弦信號(hào)，再乘以電感 L 的感抗，就可以得到各相電流在電感 Ls上的壓降 uLa、 uLb和 uLc。穩(wěn)態(tài)時(shí)， ud*=ud， PI 調(diào)節(jié)器輸入為零， PI 調(diào)節(jié)器的輸出 id和整流器負(fù)載電流大小相對應(yīng)，也和整流器交流輸入電流的幅值相對應(yīng)。 100% () 取 幅值為 1， RAMP7～ RAMP0=0FFH[15]。 2m/384 () 中小功率應(yīng)急電源的研究與設(shè)計(jì) 26 令 m=5，即 FRS2～ FRS0=101，所以 fRANGE=244。 SA4828的工作原理 SA4828 的工作原理主要包括 3 個(gè)部分 （ l）接收并存儲(chǔ)微處理器的初始化命令和控制命令。 相關(guān)寄存器及其描述如表～ 。 本章小結(jié) 主電路設(shè)計(jì)是應(yīng)急電源的筋骨，器結(jié)構(gòu)、布局、器件參數(shù)等對應(yīng)急電源的正常、安全可靠的運(yùn)行有著至關(guān)重要的關(guān)系。 如前所述，快速電流調(diào)整要求 di /dt 較大，對應(yīng)于 L 較小，而從抑制開關(guān)動(dòng)作產(chǎn) 生的高頻電流諧波的角度，要求開關(guān)周期內(nèi) di /dt 較小，即 L 要較大。容量可選 47nF，耐壓 1200V。在 SPWM 控制方式下；整流器輸入端的線電壓基波為： uf(AB)= sin(ω t+π /6) () 式中 α — 調(diào)制比，在 0～ 1區(qū)間內(nèi)取值。在保證單位功率因數(shù)的情 況下，無論是直接電流控制還是間接電流控制，系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，都必須滿足圖 所中小功率應(yīng)急電源的研究與設(shè)計(jì) 18 示的矢量圖。橋中處于通態(tài)的三個(gè)器件是兩個(gè)二極管 VD2 和 VD3 與一個(gè)可控器件 V1，電網(wǎng)通過 VD2 和 VD3 向直流側(cè)輸送能量。通過對 PWM 整流電路合適的控制，可以使輸入電流非常接近正弦波，且和輸入電壓通相位，功率因數(shù)近似為 1。另外，一般的濾波器都有一定的狂度，如按載波頻率設(shè)計(jì)濾波器，載波附近的諧波也可濾除。 2ω r和 2ω c177。 同步調(diào)制可以看成異步調(diào)制的特殊情況，因此只分析異步調(diào)制方式就可以了。由于 f1fs，故ω 1L1/ω 1C, ω 1L對基波信號(hào)阻力很小； 1/ω 1C 對基波信號(hào)分流很小，因此允許基波信號(hào)通過。在調(diào)制比小于 1 的情況下，輸出線電壓的有效值為 6 Ud/4，即 UAB= Ud。 Ud/2 兩種電平。=Ud/2。 雙向 PWM 變流器 PWM 逆變電路 逆變電路的工作原理 圖 PWM 逆變電路 中小功率應(yīng)急電源的研究與設(shè)計(jì) 13 當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障（過壓、斷電等）時(shí)，蓄電池先通過雙向 DC/DC 電路進(jìn)行升壓，然后通過 PWM 逆變電路將直流母線電壓逆變成 PWM 波，輸出經(jīng)過濾波以后供給負(fù)載。 t i 0 圖 蓄電池可接受充電電流曲線 中小功率應(yīng)急電源的研究與設(shè)計(jì) 12 電池容量的選擇 蓄電池的容量選擇對整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行起著非常重要的作用，如果市電供電中斷時(shí)，蓄電池應(yīng)急供電時(shí)間若小于用戶所預(yù)期的應(yīng)急時(shí)間， EPS 將不能起到應(yīng)有的作用，甚至在消防應(yīng)急時(shí)危及人身安全。 蓄電池的充電特性 容量是蓄電池的一個(gè)很重要的參數(shù)，蓄電池的容量是指：充滿電的蓄電池用一定的電流放電至規(guī)定放電終止電壓的放電量，采用如下兩種表示方法： 安時(shí)容量 =放電電流179。其電極反應(yīng)式如下： 充電： 2PbSO4+2H2O=PbO2+Pb+2H2SO4 陽極： PbSO4+2H2O2e＝ PbO2+4H++SO42 陰極： PbSO4+2e＝ Pb+SO42 放電： PbO2+Pb+2H2SO4＝ 2PbSO4+2H2O 負(fù)極： Pb+SO422e＝ PbSO4 正極： PbO2+4H++SO42+2e＝ PbSO4+2H2O 常用的鉛酸蓄電池分類 我們常用的鉛酸蓄電池主要分為三類 ,分別為普通蓄電池、干荷蓄電池和免維護(hù)蓄電池三種。 L的設(shè)計(jì) 儲(chǔ)能電感是雙向 DC/DC 必不可少的元件，儲(chǔ)能電感的選型直接影響雙向 DC/DC 電路的工作性能。當(dāng) V7 截止時(shí)，儲(chǔ)能電感、蓄電池和 VD8 組成續(xù)流回路，為蓄電池充電。該電路有兩種模式：升壓模式（蓄電池放電）和降壓模式（蓄電池充電）。 （ 2） CAN 的每幀信息都有 CRC 校驗(yàn)及其他檢錯(cuò)措施，具有極好的檢錯(cuò)效果。隨著以 IGBT 為代表的全控型器件的不斷進(jìn)步，在逆變電路中采用的 PWM 控制技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟。 （ 2）工作原理：當(dāng)市電正常時(shí)，通過開關(guān)直接向負(fù)載供電，同時(shí)通過雙向 PWM 電路和雙向 DC/DC 電路向蓄電池充電。第一個(gè)階段：在蓄電池缺電嚴(yán)重的時(shí)候采用恒流充電，以使蓄電池較快的恢復(fù)大部分的能量。 本設(shè)計(jì)含有 CAN 總線，可以實(shí)現(xiàn) EPS 的遠(yuǎn)程監(jiān)控。 （ 2）部分卸載功能由 EPS 負(fù)載性質(zhì)決定，當(dāng)過載發(fā)生時(shí)，需要 EPS 盡可能繼續(xù)工作，而不能 像 UPS 那樣進(jìn)行保護(hù)性關(guān)機(jī)，因此，同樣可通過配電管理接口卸除次要負(fù)載。其中包括以下幾方面。 鑒于上述的兩種備用電源的局限性， EPS 應(yīng)用而生。常用的應(yīng)急電源可有下列幾種 : ； ； (UPS)和應(yīng)急電源。系統(tǒng)控制技術(shù)采用 PWM 技術(shù)，其中三相逆變器采用專門的三相 SPWM 波發(fā)生器 SA4828。 目 錄 摘 要 .............................................................. I Abstract .......................................................... III 第 1 章 緒 論 ...................................................... 1 應(yīng)急電源的應(yīng)用背景 ......................................... 1 應(yīng)急電源的分類 ............................................. 2 應(yīng)急電源的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 ............................... 2 EPS 應(yīng)用現(xiàn)狀 .......................................... 2 EPS 發(fā)展趨勢 .......................................... 3 本文的主要研究內(nèi)容 ......................................... 4 第 2 章 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)與認(rèn)證 .......................................... 5 系統(tǒng)方案 ................................................... 5 論證分析 ................................................... 6 第 3 章 應(yīng)急電源主電路工作原 理與設(shè)計(jì) ................................ 8 雙向 DC/DC 變流器 ........................................... 8 雙向 DC/DC 變流器的工作原理 ............................ 8 雙向 DC/DC 電路的設(shè)計(jì) .................................. 9 蓄電池概述 ................................................ 10 鉛酸蓄電池的工作原理 ................................. 10 常用的鉛酸蓄電池分類 ................................. 10 蓄電池的充電特性 ..................................... 11 電池容量的選擇 ....................................... 12 雙向 PWM 變流器 ............................................ 12 PWM 逆變電路 ......................................... 12 PWM 整流電路 ......................................... 16 雙向 PWM 電路設(shè)計(jì) ..................................... 19 本章小結(jié) .................................................. 20 第 4 章 應(yīng)急電源控制系統(tǒng)原理與設(shè)計(jì) ................................. 21 雙向 DC/DC 電路的控制波形的產(chǎn)生 ............................ 21 PWM 逆變電路的控制波形的產(chǎn)生 ............................... 22 SA4828 概述 .......................................... 22 SA4828 的工作原理 .................................... 23 SA4828 參數(shù)計(jì)算 ...................................... 25 PWM 整流電路的控制及波形產(chǎn)生 ............................... 26 間接電流控制 ......................................... 26 直接電流控制 ......................................... 28 PWM 整流控制波形的產(chǎn)生 ............................... 29 驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì) ............................................ 30 信號(hào)處理電路 .............................................. 31 蓄電池充電控制 ............................................ 31 充電方法 ............................................. 31 充電方法選擇 ......................................... 33 蓄電池性能檢測 ....................................... 33 CAN 總線及其通信 ........................................... 34 簡介 ................................................. 34 基本概念 ..........