【正文】 Udsin(θ2π3) ③將以上三式綜合起來表示，就可以得到N=3時的矢量時間計算公式： 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算主、輔矢量的作用時間其它區(qū)間也按同樣的方法計算。目前，磁通正弦多采用控制電壓矢量的導(dǎo)通時間方法，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－電動機系統(tǒng)中，對電機定子電壓空間矢量的分析可以轉(zhuǎn)化為對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撲結(jié)構(gòu)共有三個橋臂，每相橋臂有2個開關(guān)元件和2個續(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)品中是功能最強的，其特點：有較強功能的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)動能力為640256點陣。 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，通過一個次級線圈的電流所產(chǎn)生的磁場進行補償，使霍爾器件始終處于檢測零磁通的工作狀態(tài)。同時，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。當欠壓信號恢復(fù)到允許值時，IPM才停止輸出動作信號，重新招收輸入信號。如果IGBT中的電流超過過流斷開閾值（OC）且持續(xù)時間大于toff(oc),IGBT就會關(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?shù)陀隍?qū)動控制電源(一般為15V)就會造成驅(qū)動能力不夠,增加導(dǎo)通損壞。(4)過熱保護。 即使發(fā)生負載事故或使用不當,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。當晶體管導(dǎo)通時，電源向電感儲能，電感電流增加，感應(yīng)電動勢為左正右負，負載由電容C供電。當晶體管VT導(dǎo)通時，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)通時間輸出電流變量。這里可以用一個簡單的方法計算出來，即一般要求在放電結(jié)束時的哪一點上，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：在放電時間結(jié)束時那一點的瞬時電壓； Uco：放電開始時的電壓； t：放電時間； τ：放電時間常數(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載的輕重直接影響著其諧波和功率因數(shù)。當市電出現(xiàn)故障（無市電，市電電壓過低或過高）時，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：（1） 易于采用先進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最常用的技術(shù)指標，額定電壓指 UPS 蓄電池正負極間的電壓，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，負載完全由市電直接供電，逆變器不做任何電能變換，蓄電池由獨立的充電器供電；當市電不正常時，負載則由逆變器提供電能。在線互動式UPS的逆變器并聯(lián)連接在市電與負載之間。因此在線式 UPS 廣泛地應(yīng)用到各種對電源要求濾波器FILTER負載載市電正常市電異常 機器故障整流濾波器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。隨著計算機應(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、辦公自動化等，因此對UPS提出了更新、UPS的應(yīng)用將呈現(xiàn)出從單機向冗余結(jié)構(gòu)變化。而且，隨著高智能芯片以及先進的IGBT驅(qū)動型脈寬調(diào)制技術(shù)的出現(xiàn)，UPS電源的可靠性達到極高的水平。以上污染或者干擾對計算機或者其他的敏感先進儀器設(shè)備造成的危害不盡相同。它的輸入、輸出環(huán)節(jié)都是彼此獨立控制的，因此對市電輸入的適應(yīng)能力很強，尤其是表現(xiàn)在對頻率變化的適應(yīng)能力上。其不足之處是當容量少于10kVA時，其整機效率不高，一般在85％左右。僅僅當市電電源的電壓低于150V或高于276V時，它才有可能向用戶提供真正的UPS逆變器正弦波電源。被動后備式UPS電源的逆變器并聯(lián)連接在市電與負載之間，僅簡單地作為備用電源使用。當輸入電源越過上述電壓和頻率范圍時，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，負載設(shè)備提供標稱電壓和標稱電流，負載容量數(shù)如下：負載容量數(shù) =電壓數(shù)電流數(shù)特殊情況下，負載設(shè)備只給出了功率 W數(shù)的信息，容量數(shù)如下：負載容量數(shù) =功率應(yīng)配UPS 電源容量數(shù)=負載容量數(shù)/二、后備延時蓄電池配置方法（1）UPS蓄電池的主要技術(shù)指標。二、高性能的逆變電源必須滿足以下特點：（1）較高的輸入功率因數(shù)（），較低的輸出阻抗；（2）快速的動態(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 點電位，因此兩管截至。=22U=22380=1075V為此整流二極管，選擇的型號如表2－1所示型號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，需要加個電容進行濾波，選多大的電容成為首要問題。當電路工作頻率較高，電感和電容足夠大并為理想元件，則電路進入穩(wěn)態(tài)后，可以認為輸出電壓為常數(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BOOST電路調(diào)節(jié)給定輸入電壓值和占空比，對輸出電壓是否和理論值相同給予驗證。 它由高速低工耗的管芯和優(yōu)化的門級驅(qū)動電路以及快速保護電路構(gòu)成。 IPM實時檢測IGBT電流,當發(fā)生嚴重過載或直接短路時,IGBT將被軟關(guān)斷,同時送出一個故障信號。(7)驅(qū)動電源欠壓保護。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IGBT）、D型（內(nèi)部封裝兩個IGBT）、C型（內(nèi)部封裝6個IGBT）和R型（內(nèi)部封裝7個IGBT）。在過流期間，IPM不再接受輸入信號；過流信號過后，輸入信號才能導(dǎo)通。（4）欠壓保護（UV）IPM的欠壓保護電路實時監(jiān)測控制電源電壓，欠壓時間超過允許時間時，欠壓保護電路就輸出動作信號并封鎖輸入信號，對模塊實行軟關(guān)斷。本設(shè)計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PWM控制信號的延遲影響，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，TYP 177。 本文選擇的電壓傳感器為：LV25P ，如圖2－19所示。 ；響應(yīng)時間：＜40μs ；di／dt跟隨精度：＞50A/μs 頻帶寬度：DC～10KHz。點陣式液晶顯示模塊是一種集顯示、控制與驅(qū)動為一體的顯示器件，本系統(tǒng)采用的是CA320240 型號的點陣式液晶顯示屏，點陣為 320240，藍底白字，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為逆變器負載，即電動機定子繞組，連接成星形。用SA、SB、SC分別標記三個橋臂的狀態(tài)，規(guī)定當上橋臂器件導(dǎo)通時橋臂狀態(tài)為1，下橋臂導(dǎo)通時橋臂狀態(tài)為0，這樣逆變器的八種開關(guān)模式對應(yīng)八個電壓空間矢量。根據(jù)表3－。但這兩種控制法，均具有算法復(fù)雜、實現(xiàn)困難。式3－4的意義是，矢量U在T時間內(nèi)所產(chǎn)生的積分效果(在電機調(diào)中，忽略定子電阻的影響時，電壓的積分就是磁鏈)與UX、Uy、U0分別作用TX、Ty、T0時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稱特點，只需計算三個扇區(qū)的作用時間，就可推導(dǎo)出另處三個扇區(qū)的用時間，達到減少計算工作量的目的。為了計算空間電壓矢量比較器的切換點，在此定義：ta=TT1T24tb=ta+T12tc=tb+T22表3－4 時刻切換點扇區(qū)號123456TCM1tbtatatctctbTCM2tatctbtbtatcTCM3tctbtctatbta遵循上述各矢量的發(fā)送順序和作用時間規(guī)律，便可以合成所期望的電壓矢量，從而實現(xiàn)磁鏈追蹤。經(jīng)過前面的分析可知，在兩電平逆變順的實際運行中，一共有8個電壓空間矢量，其中2個零矢量和六個非零矢量因而也只能用這8個矢量來等效形成旋轉(zhuǎn)的電壓矢量Ur。gain1=1/2。240xA系列DSP控制器將實時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)換時間為375ns。三、存儲器配置 TMS320LF2407A地址映象被組織為三個可獨立選擇的空間：程序存儲器（64K）、數(shù)據(jù)存儲器（64K）、輸入/輸出（I/O）空間（64K）。每個通用定時器都有一個相關(guān)的比較寄存器TxCMPR和一個PWM輸出引腳T xPWM。通過檢測2路信號的相位關(guān)系可以判斷電機的正/反轉(zhuǎn)，并據(jù)此對信號進行加/減計數(shù)，從而得到當前的計數(shù)值和計數(shù)方向，即電機的角位移和轉(zhuǎn)向，電機的角速度可以通過脈沖的頻率測出。TMS320LF2407A設(shè)有一個異步串行外設(shè)通信口（SCI）和一個同步串行外設(shè)通訊口（SPI），用于與上位機、外設(shè)及多處理器之間的通信。 CAN總線通信可靠性高，節(jié)點數(shù)有110個，傳輸速度高達1Mb/s（此時距離最長為40m），直接通信距離可達10km（速率5kb/s以下），采用雙絞線差動方式進行通信，有很強的抗干擾能力。TMS320LF2407A有40個通用、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 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