【正文】 Udsin(θ2π3) ③將以上三式綜合起來表示，就可以得到N=3時(shí)的矢量時(shí)間計(jì)算公式： TX=3UTUdsin(Nπ3θ)Ty=3UTUdsin(θ(N1)π3)從基本矢量圖中可以看出，第1扇區(qū)內(nèi)矢量與第4扇區(qū)內(nèi)矢量關(guān)于圓心對(duì)稱，即空間相位差為180176。以下是以在第一區(qū)間的情況為例，介紹七段式生成方法計(jì)算主、輔矢量的作用時(shí)間其它區(qū)間也按同樣的方法計(jì)算。目前，磁通正弦多采用控制電壓矢量的導(dǎo)通時(shí)間方法，用盡可能多的多邊形磁通軌跡來逼近理想磁鏈圓。圖3－3 電壓空間矢量分區(qū)及合成設(shè)逆變器輸出的三相電壓為UA、UB、UC，由圖3－2可求出加到電機(jī)定子上的相電壓為： USA=UAUNUSB=UBUNUSC=UCUN （式3－2）將式3－2代入式3－1中可得電機(jī)定子電壓空間矢量US為：US=23USA+USBej2π3+USCej4π3 =23USA+USBej2π3+USCej4π3UN1+ej2π3+ej4π3又1+ej2π3+ej4π3＝0，因此，逆變器輸出的電壓空間矢量為： US=23UA+UBej2π3+UCej4π3 （式3－3）由3－3可知，在PWM逆變器－電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中，對(duì)電機(jī)定子電壓空間矢量的分析可以轉(zhuǎn)化為對(duì)逆變器輸出電壓空間矢量的分析。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(duì)應(yīng)非零電壓空間矢量，矢量的幅值為23Ud。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(gè)橋臂，每相橋臂有2個(gè)開關(guān)元件和2個(gè)續(xù)流二極管。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(dòng)能力為640256點(diǎn)陣。 環(huán)境操作溫度：－10℃～＋70℃。 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。 ,MAX 177。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(gè)次級(jí)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)。同時(shí)，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。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。當(dāng)欠壓信號(hào)恢復(fù)到允許值時(shí)，IPM才停止輸出動(dòng)作信號(hào)，重新招收輸入信號(hào)。如果IGBT中的電流超過過流斷開閾值（OC）且持續(xù)時(shí)間大于toff(oc),IGBT就會(huì)關(guān)斷，toff(oc)設(shè)置為10μs(典型值)。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。當(dāng)?shù)陀隍?qū)動(dòng)控制電源(一般為15V)就會(huì)造成驅(qū)動(dòng)能力不夠,增加導(dǎo)通損壞。(4)過熱保護(hù)。 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。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。當(dāng)晶體管導(dǎo)通時(shí)，電源向電感儲(chǔ)能，電感電流增加，感應(yīng)電動(dòng)勢為左正右負(fù)，負(fù)載由電容C供電。當(dāng)晶體管VT導(dǎo)通時(shí)，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(shí)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(shí)間輸出電流變量。這里可以用一個(gè)簡單的方法計(jì)算出來，即一般要求在放電結(jié)束時(shí)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(shí)間結(jié)束時(shí)那一點(diǎn)的瞬時(shí)電壓； Uco：放電開始時(shí)的電壓； t：放電時(shí)間； τ：放電時(shí)間常數(shù)，τ=RC。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。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)。當(dāng)市電出現(xiàn)故障（無市電，市電電壓過低或過高）時(shí)，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(shí)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。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。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 蓄電池的額定電壓和額定容量是兩個(gè)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。 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。這種UPS電源，在市電正常時(shí)，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(shí)，負(fù)載則由逆變器提供電能。在線互動(dòng)式UPS的逆變器并聯(lián)連接在市電與負(fù)載之間。因此在線式 UPS 廣泛地應(yīng)用到各種對(duì)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。例如電源中斷，可能造成硬件損壞。隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用的需要，UPS逐漸向兩邊發(fā)展。從注重系統(tǒng)的可靠性向注重系統(tǒng)的可用性變化。隨著信息化社會(huì)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(dòng)化等，因此對(duì)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。而且，隨著高智能芯片以及先進(jìn)的IGBT驅(qū)動(dòng)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。以上污染或者干擾對(duì)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。它的輸入、輸出環(huán)節(jié)都是彼此獨(dú)立控制的，因此對(duì)市電輸入的適應(yīng)能力很強(qiáng)，尤其是表現(xiàn)在對(duì)頻率變化的適應(yīng)能力上。其不足之處是當(dāng)容量少于10kVA時(shí)，其整機(jī)效率不高，一般在85％左右。僅僅當(dāng)市電電源的電壓低于150V或高于276V時(shí)，它才有可能向用戶提供真正的UPS逆變器正弦波電源。被動(dòng)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。當(dāng)輸入電源越過上述電壓和頻率范圍時(shí)，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。一、 UPS 電源容量數(shù)配置方法通常情況下，負(fù)載設(shè)備提供標(biāo)稱電壓和標(biāo)稱電流，負(fù)載容量數(shù)如下：負(fù)載容量數(shù) =電壓數(shù)電流數(shù)特殊情況下，負(fù)載設(shè)備只給出了功率 W數(shù)的信息，容量數(shù)如下：負(fù)載容量數(shù) =功率應(yīng)配UPS 電源容量數(shù)=負(fù)載容量數(shù)/二、后備延時(shí)蓄電池配置方法（1）UPS蓄電池的主要技術(shù)指標(biāo)。二、高性能的逆變電源必須滿足以下特點(diǎn)：（1）較高的輸入功率因數(shù)（），較低的輸出阻抗；（2）快速的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，穩(wěn)態(tài)精度高；（3）穩(wěn)定性高，效率高，可靠性高；（4）盡量低的電磁干擾；（5）完善的智能化與網(wǎng)絡(luò)化功能；顯然這些要求的實(shí)現(xiàn)都離不開數(shù)字化控制技術(shù)。雖然目前UPS技術(shù)已經(jīng)相對(duì)比較成熟，但是其逆變器部分輸出波形的控制大多還是采用模擬電路。UPS由市電經(jīng)整流濾波器、逆變器及靜態(tài)開關(guān)給負(fù)載供電，并且由逆變器來完成穩(wěn)壓和頻率跟蹤功能。dwt=≈圖2－2 三相不控整流電路 圖2－3 三相橋式整流電路電壓波形如圖2－2所示，UPS不間斷電源的整流電路采用三相不控整流器，即二極管整流，不存在倒發(fā)電能量饋入電網(wǎng)的情況，這種整流方式功率因數(shù)相對(duì)比較高，但其也不可避免的存在著減小諧波和提高功率因數(shù)的要求。VD5導(dǎo)通后，又使 VD1和 VD3的陰極電位基本上等于 c 點(diǎn)電位，因此兩管截至。=22U=22380=1075V為此整流二極管，選擇的型號(hào)如表2－1所示型號(hào)最高反向峰值電壓平均整流電流（A）最大峰值浪涌電流（A）正向壓降外型IN5399100050DO15經(jīng)過整流的電壓波形還有一定的波動(dòng)，需要加個(gè)電容進(jìn)行濾波，選多大的電容成為首要問題。當(dāng)電路工作頻率較高，電感和電容足夠大并為理想元件，則電路進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后，可以認(rèn)為輸出電壓為常數(shù)。圖2－5 充電電路的仿真圖2－6 輸出電壓Ur的波形（BOOST）變換器圖2－7 升壓式電路上圖2－7為升壓式（BOOST）電路，由功率晶體管VT、儲(chǔ)能電感L、二極管VD及濾波電容C組成。（二）放電電路的仿真圖210為蓄電池放電仿真電路，該仿真主要對(duì)BOOST電路調(diào)節(jié)給定輸入電壓值和占空比，對(duì)輸出電壓是否和理論值相同給予驗(yàn)證。 它由高速低工耗的管芯和優(yōu)化的門級(jí)驅(qū)動(dòng)電路以及快速保護(hù)電路構(gòu)成。 IPM實(shí)時(shí)檢測IGBT電流,當(dāng)發(fā)生嚴(yán)重過載或直接短路時(shí),IGBT將被軟關(guān)斷,同時(shí)送出一個(gè)故障信號(hào)。(7)驅(qū)動(dòng)電源欠壓保護(hù)。三、IPM的分類 IPM根據(jù)內(nèi)部功率電路配置的不同可分為4類：H型（內(nèi)部封裝一個(gè)IGBT）、D型（內(nèi)部封裝兩個(gè)IGBT）、C型（內(nèi)部封裝6個(gè)IGBT）和R型（內(nèi)部封裝7個(gè)IGBT）。在過流期間，IPM不再接受輸入信號(hào)；過流信號(hào)過后，輸入信號(hào)才能導(dǎo)通。（4）欠壓保護(hù)（UV）IPM的欠壓保護(hù)電路實(shí)時(shí)監(jiān)測控制電源電壓，欠壓時(shí)間超過允許時(shí)間時(shí)，欠壓保護(hù)電路就輸出動(dòng)作信號(hào)并封鎖輸入信號(hào)，對(duì)模塊實(shí)行軟關(guān)斷。本設(shè)計(jì)中逆變電路采用三菱公司PM50RSA120智能功率模塊。為了盡量減小光電隔離電路對(duì)PWM控制信號(hào)的延遲影響，系統(tǒng)采用6N137高速光電隔離器，這樣就提高了驅(qū)動(dòng)電路參數(shù)的一致性。圖2－15是LEM電流傳感器的工作原理圖.。016 %；(2) 線性度012 %； (3) 低溫漂，0 至25 時(shí)，TYP 177。 本文選擇的電壓傳感器為：LV25P ，如圖2－19所示。 ；響應(yīng)時(shí)間：＜40μs ；di／dt跟隨精度：＞50A/μs 頻帶寬度：DC～10KHz。點(diǎn)陣式液晶顯示模塊是一種集顯示、控制與驅(qū)動(dòng)為一體的顯示器件，本系統(tǒng)采用的是CA320240 型號(hào)的點(diǎn)陣式液晶顯示屏，點(diǎn)陣為 320240，藍(lán)底白字，帶背光顯示，該屏內(nèi)置的液晶控制器是日本 SEIKO EPSON 公司出品的 SED1335。類似地,磁鏈空間矢量定義為:?＝23（φu+φvej23π+φwej43π)圖31兩電平電壓源型逆變器主電路傳統(tǒng)兩電平逆變器主電路如圖31所示，圖中Ud為穩(wěn)態(tài)情況下整流器直流側(cè)輸出電壓，Z為逆變器負(fù)載，即電動(dòng)機(jī)定子繞組，連接成星形。用SA、SB、SC分別標(biāo)記三個(gè)橋臂的狀態(tài)，規(guī)定當(dāng)上橋臂器件導(dǎo)通時(shí)橋臂狀態(tài)為1，下橋臂導(dǎo)通時(shí)橋臂狀態(tài)為0，這樣逆變器的八種開關(guān)模式對(duì)應(yīng)八個(gè)電壓空間矢量。根據(jù)表3－。但這兩種控制法，均具有算法復(fù)雜、實(shí)現(xiàn)困難。式3－4的意義是，矢量U在T時(shí)間內(nèi)所產(chǎn)生的積分效果(在電機(jī)調(diào)中，忽略定子電阻的影響時(shí)，電壓的積分就是磁鏈)與UX、Uy、U0分別作用TX、Ty、T0時(shí)間的積分相加總和值效果相同。這種方法利用空間矢量的對(duì)稱特點(diǎn)，只需計(jì)算三個(gè)扇區(qū)的作用時(shí)間，就可推導(dǎo)出另處三個(gè)扇區(qū)的用時(shí)間，達(dá)到減少計(jì)算工作量的目的。為了計(jì)算空間電壓矢量比較器的切換點(diǎn)，在此定義：ta=TT1T24tb=ta+T12tc=tb+T22表3－4 時(shí)刻切換點(diǎn)扇區(qū)號(hào)123456TCM1tbtatatctctbTCM2tatctbtbtatcTCM3tctbtctatbta遵循上述各矢量的發(fā)送順序和作用時(shí)間規(guī)律，便可以合成所期望的電壓矢量，從而實(shí)現(xiàn)磁鏈追蹤。經(jīng)過前面的分析可知，在兩電平逆變順的實(shí)際運(yùn)行中，一共有8個(gè)電壓空間矢量，其中2個(gè)零矢量和六個(gè)非零矢量因而也只能用這8個(gè)矢量來等效形成旋轉(zhuǎn)的電壓矢量Ur。gain1=1/2。240xA系列DSP控制器將實(shí)時(shí)處理功能與控制器的外設(shè)功能集于一身，為控制系統(tǒng)應(yīng)用提供了一個(gè)理想的解決方案。圖4－2給出了TMS320芯片的命名方法。⑤ 10位16通道的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，最快轉(zhuǎn)換時(shí)間為375ns。三、存儲(chǔ)器配置 TMS320LF2407A地址映象被組織為三個(gè)可獨(dú)立選擇的空間：程序存儲(chǔ)器（64K）、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（64K）、輸入/輸出（I/O）空間（64K）。每個(gè)通用定時(shí)器都有一個(gè)相關(guān)的比較寄存器TxCMPR和一個(gè)PWM輸出引腳T xPWM。通過檢測2路信號(hào)的相位關(guān)系可以判斷電機(jī)的正/反轉(zhuǎn)，并據(jù)此對(duì)信號(hào)進(jìn)行加/減計(jì)數(shù)，從而得到當(dāng)前的計(jì)數(shù)值和計(jì)數(shù)方向，即電機(jī)的角位移和轉(zhuǎn)向，電機(jī)的角速度可以通過脈沖的頻率測出。TMS320LF2407A設(shè)有一個(gè)異步串行外設(shè)通信口（SCI）和一個(gè)同步串行外設(shè)通訊口（SPI），用于與上位機(jī)、外設(shè)及多處理器之間的通信。 CAN總線通信可靠性高，節(jié)點(diǎn)數(shù)有110個(gè)，傳輸速度高達(dá)1Mb/s（此時(shí)距離最長為40m），直接通信距離可達(dá)10km（速率5kb/s以下），采用雙絞線差動(dòng)方式進(jìn)行通信，有很強(qiáng)的抗干擾能力。TMS320LF2407A有40個(gè)通用、雙向的數(shù)字I/O引腳，其中大多數(shù)都是基本功能和一般I/O復(fù)用引腳。DSP 芯片在 UPS 系統(tǒng)其他外圍電路的共同配合下構(gòu)成了一個(gè) DSP 控制系統(tǒng)，其總體結(jié)構(gòu)如圖4－5所示?！　⌒铍姵氐姆N類一般可分為