【導(dǎo)讀】重要負(fù)荷的應(yīng)急電源等多種情況。因此,了解EPS應(yīng)急電源的工作原理和特性,并將其合。理的運(yùn)用于電氣設(shè)計當(dāng)中顯得非常重要。本文從應(yīng)急電源的實際應(yīng)用需求出發(fā),通。點(diǎn)、適用領(lǐng)域及進(jìn)一步完善作了較為全面的分析與討論。本文著重研究了三相EPS系統(tǒng)。造成重大經(jīng)濟(jì)損失。然而，電力故障具有突發(fā)性，不以人們的意志為轉(zhuǎn)移，即使電網(wǎng)設(shè)。施再先進(jìn)，意外斷電也在所難免。目前，城市供電系統(tǒng)的安全對策一般都采用并網(wǎng)發(fā)電。但從企業(yè)及工業(yè)、民用建筑看，僅僅靠公用電。急所需的電力，以有效降低因為斷電而造成的損失，為人們生產(chǎn)、生活安全提供保障。

　　

【正文】 () 故 ? ?0139。 2 ( ) 1sTsw swsv v d t D t ET? ? ?? （ ） 式中 () ()t stD T?? 由于 TsT1，因此 在一個載波周期中，原來按輸出頻率隨時間變化的正弦 調(diào)制信號 sin( )mVt? 可 以近似視為恒值，如圖 。設(shè) Vm為正弦調(diào)制信號的 瞬時值， V(r)為三角載波的幅值，由幾何關(guān)系可得 : 111/ 2 1( ) 1/ 2 2 2m tr ms tr trv V vDt T V V? ???? ? ? ????? () 把式 ()代入式 ()可得 1mswtrvvEV?? () 所以有 1swm trvEvV? （ ） c8ebc8c6b9aeb40ae666c8536b6b668c 23 圖 雙極性 PWM 中載波與調(diào)制波的幾何關(guān)系 因此，從調(diào)制信號輸入至逆變橋輸出的傳遞函數(shù)為 : ? ?? ?1sw pwmm trVs E Kv s V?? ()式 ()說明，在 SPWM 中，當(dāng)開關(guān)頻率遠(yuǎn)高于輸出頻率時，脈寬調(diào)制環(huán)節(jié)可以看成是一個比例環(huán)節(jié)，比例系數(shù)為 Kpwm。 單相半橋逆變器的傳遞函數(shù) 由式 ()和式 ()可得 : ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? 2 1 1o o s wm s w mV s V s V sG s K pw mLV s V s v s s L C s R? ? ? ??? （ ） 這就是單相半橋逆變器從調(diào)制信號至輸出電壓的傳遞函數(shù) ??Gs，可見它為一個典型的二階系統(tǒng)。根 據(jù)式 ()，可以得到單相半橋逆變器主電路等效方框圖如圖 ，圖中 ()refVs為正弦給定信號， ??swVs為逆變橋輸出電壓信號， ??oVs為逆變器輸出電壓，()nVs為等效的擾動輸入，主要考慮逆變器非理想因素引起的低次諧波，為了便于分析，將直流側(cè)電壓波動引起的 Kpwm 變化也視作擾動加 到逆變器的開關(guān)輸出端 【 7】【 10】 。 圖 LC 濾波器參數(shù)的選取 濾波電容 C 的設(shè)計 濾波電容 C的作用是和濾波電感一起來濾除輸出電壓中的高次諧波，保證輸出電壓的 THD要求，從減小輸出電壓 THD 的角度考慮， C 越大越好。但從另一個角度來看，在輸出電壓不變的情況下，濾波電容 C 增大意味著無功電流左增加，增加了逆變器的電流容量，同時也將導(dǎo)致體積重量增加，降低系統(tǒng)效率。因此，濾波電容的選取原則是在保證輸出電壓的 THD 滿足 要求的情況下，取值盡量小。 在濾波電容的選取中，一般取其無功電流 ? ， maxoI 為 輸出電流最大有效值。按單相輸出 3300VA，則輸出電流最大有效值為 : m a x 3300 15220oo oPIAV? ? ? （ ） 湖南冶金職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 24 可得： Ic≤ 由于： 12CoI V f C??? （ ） 可得： 17 . 5 1082 2 2 0 5 0COIC u FVf??? ? ?? ? ? （ ） 濾波電感 L 的設(shè)計 輸出濾波電路之所以能提高輸出波形的質(zhì)量，是因為逆變橋輸出調(diào)制波形、中的高次諧波主要降在濾波電感兩端。因此要保證電容兩端的諧波含量較低，濾波電感的高頻阻抗與濾波電容的高頻阻抗相比不能過低，即濾波電感的感量不能太小。增加濾波器電感量可 以更好地抑制高次諧波，但是電感量的增加帶來體積重量的加大。此外濾波電感的增大，還會使電流變化變慢，系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)時間變長。而減小濾波電感，則可以改善電路的動態(tài)性能，但是會增大電感電流的脈動量。故選取電感值時，要綜合考慮。 根據(jù)電路原理，若在電感兩端施加一時間為 ? 的電壓 △ v，則電感的電流變化量 △ il 可表示為 : L vi L ??? ? ? （ ） 根據(jù)式 ()，當(dāng)正弦調(diào)制信號瞬時值為 mv 時，輸出的脈寬 ? 為 : ( 1)2smtriTvV? ?? () 在穩(wěn)定后的理想系統(tǒng)中，輸出電壓 vo 可表示為 : mo trivvEV? () 在 ? 時伺內(nèi) S1 或 Dl導(dǎo)通，濾波電感的電流上升，其脈動量 Li? 為 222()( 1 )22o s m s tr i mL m tr iE v T v E T V vvi L l V LV? ???? ? ? ? ? ? ? ? () 從上式可以看出當(dāng) Vm=O時，電流脈動最大。最大電流脈動 maxLi? 可以用下式 算得 : max 2L sEi Lf??? () 從式 ()可以看出，濾波電感上的最大諧波電流 maxLi? 和電感 L的值成反比。 根據(jù)工程經(jīng)驗一般取電感電流的最大脈動量不超過電感電流最大值的 20%，即 : max ? ? ? （ ） 濾波器諧振頻率的選擇 對于單相雙極性 SPWM 半橋逆變器而言，橋臂輸出電壓 swv 中含有高次諧波，且它的最低次位于開關(guān)頻率的下邊帶處。濾波器的主要作用是濾除輸出電壓中的高次諧波，為c8ebc8c6b9aeb40ae666c8536b6b668c 25 了更好的濾除開關(guān)頻率及其附近頻帶的諧波， LC濾波器的轉(zhuǎn)折頻率通常取在 1/10 開關(guān)頻率以下 。同時將濾波器的轉(zhuǎn)折頻率設(shè)在 10倍基波頻率以上，以保證輕載時不會在基波分量處發(fā)生諧振。本文中開關(guān)頻率為 fs=16kHz，基波頻率為 f1=50Hz， 故 Lc 濾波器的轉(zhuǎn)折頻率 fn 應(yīng)滿足 : 500 f K Hz?? () 濾波器參數(shù)確定 綜合考慮以上各因素，最后選取的濾波電感和電容的值如下 : 濾波電感 :L=2mH 濾波電容 :C= 根據(jù)式 ()可得，濾波電感上最大電流脈動 maxLi? 為 : m a x 3360 5 . 6 2 52 2 2 1 0 1 6 0 0 0L sEiALf ?? ? ? ?? ? ? ? 考慮 極限情況，當(dāng)逆變器帶容性滿載時，在輸出電壓過零時刻，流過電感的電流 瞬時值最大，該值為 : m a x 12 ( ) 2 ( 2 ) 2 2 . 2oL C o O oPi I I V f C AV?? ? ? ? ? ? 電感電流最大脈動量占電感電流最大值的百分比為 : m a xm a x5 . 6 2 5 1 0 0 % 2 5 . 3 %2 2 . 2LLii? ? ? ? 可見，該值超過了 20%(工程經(jīng)驗值 )，即電感的取值 還應(yīng) 稍微偏 大 。 湖南冶金職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 26 總結(jié) EPS 可以說是近兩年才迅猛發(fā)展起來的一個新興產(chǎn)品，具備在市電故障（中斷）情況下繼續(xù)向負(fù)載提供交流電源的功能，采用了 IGBT 逆變技術(shù)和脈寬調(diào)制（ PWM）技術(shù)。以防范重 大災(zāi)難事故為主要目的。鑒于 EPS 的主要設(shè)計思想是在市電突然中斷時提供安全可靠的應(yīng)急電力供應(yīng)，有效避免發(fā)生災(zāi)害時的人身傷亡和財產(chǎn)損失。因此，在設(shè)計 EPS時應(yīng)著重考慮其安全性、可靠性、適用性及合理性。 本文給出了應(yīng)急電源系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)， 并 分析其工作原理，然后詳細(xì)介紹應(yīng)急電源的主電路設(shè)計過程，包括輸入整流濾波電路的設(shè)計、充電器主電路拓?fù)涞倪x擇 以及 高頻變壓器的設(shè)計 ，并著重研究了 SPWM 逆變器的控制技術(shù)。 c8ebc8c6b9aeb40ae666c8536b6b668c 27 參考文獻(xiàn) [1]鄭征 ， 孫樹樸，王旭光等 .《電力電子技術(shù)》， 北京： 中國礦大出版社 ，2020： 2338 [2]徐 永福 .《 EPS 的應(yīng)用及發(fā)展》， 北京 :科學(xué)出版社， 2020： 4147 [3]陳志萍 .《應(yīng)急電源科技情報開發(fā)與經(jīng)濟(jì)》 ， 北京 :科學(xué)出版社， 2020，第 14 卷，第 11 期 [4]劉真 .《 全數(shù)字式 6kW 三相應(yīng)急電源的研究與設(shè)計 》 ， 湖南 :湖南 大學(xué)學(xué)位論文 ， 2020： 522 [5]劉金云 .《 新型三相應(yīng)急電源的研究 》 ， 浙江 :浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文 ，2020： 732 [6]林渭勛 .《 現(xiàn)代電力電子電路 》 ，杭州 :浙江大學(xué)出版社， 2020： 4556 [7]胡壽松 .《 自動控制原理 》 ，北京 :科學(xué)出版社， 2020： 3247 [8]王兆安 .《電力電子技術(shù)》，第 4 版， 湖南： 機(jī)械工業(yè)出版社， 2020:22－ 25. [9]康華光 .《電子技術(shù)基礎(chǔ)》（模擬部分）， 湖南 :高等教育出版社， 1988：522 [10]康華光 .《電子技術(shù)基礎(chǔ)》（數(shù)字部分），湖南 :高等教育出版社，1988:810 [11]李愛文 . 張承慧 《現(xiàn)代逆變技術(shù)及其應(yīng)用》， 北京 :科學(xué)出版社，2020:1236 [12]林渭勛 .《現(xiàn)代電力電子電路》， 浙江 :浙江大學(xué)出版社， 2020:1527 [13]陳堅 .《電力電子學(xué)電力電子變換和控制技術(shù)》，北京 :高等教育出版社，2020 年： 137142。 [14]張占松，蔡宣三 .《開關(guān)電源的原理與設(shè)計》，北京 :電子工業(yè)出版社，1998 年： 293302。