【導(dǎo)讀】另外,自然界的雷電,電網(wǎng)的接地不良等因素均能夠影響到電網(wǎng)的供電質(zhì)量?？梢詫?shí)現(xiàn)全數(shù)字化和智能化。同時(shí)，電力電子器件的飛速發(fā)展也為主功率部分的。簡(jiǎn)化以及先進(jìn)控制策略的應(yīng)用提供了必要條件。目前，以電力電子器件組成的逆

　　

【正文】 圖 52 簡(jiǎn)化電路及波形 (1)工作過(guò)程 在 0t 1t 期間 場(chǎng)效應(yīng)管 T 的柵極加上電壓 GV ，并且 GV ＞ THV ，故 T 導(dǎo)通，電源電壓 dV 幾乎全部加 在限流電感兩端，即 LddiLVdt= 設(shè) t = 0t 時(shí) ， 0Li = 則 dL VitL= Li 的 波形如圖 52 所示。電源中電能被轉(zhuǎn)變?yōu)榇拍軆?chǔ)存在限流電感 L中 ,二極管 D截止，輸出電壓 0v 等于蓄電池電壓。 在 1t 2t 期間 場(chǎng)效應(yīng)管 T 的柵極加上的電壓為 0V，故了截止，通過(guò)限流電感 L 中的電流呈下降趨勢(shì)，它兩端產(chǎn)生反電勢(shì) Le ，其極性是右“ +、左“ ”。該電勢(shì)與電源電壓 dV順串，通過(guò)二極管 D向蓄電池充電，蓄電池兩端電壓逐漸升高。即 0V ＝ dV + LV Li 逐漸減小，其波形如圖所示。 以后便以周期 T 重復(fù) 上 述過(guò)程，于是蓄電池兩端電壓逐漸升高，其電解液的密度逐漸增加。 (2)輸出電壓的計(jì)算 在電流連續(xù)的情況下根據(jù)能量轉(zhuǎn)換觀點(diǎn)，整流橋輸出能量全部轉(zhuǎn)換為蓄電池1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 8 J un 2 0 0 7 S he e t o f F i l e : D : \ P R O G R A M F I L E S \ D E S I G N E X P L O R E R 99 S E \ E X A M P L E S \ 3 1 .D D BD r a w n B y:L DVdVGTVoVGt1 t o f f t2tttVL000ba iL 25 化學(xué)能 dVIT ＝ 0 offVIt 則 0V ＝doffTVt＝ 11 donVtT 令 a= ontT 占空比 則 0V ＝ 1dVa 上 式表明： 由于 1－ a＜ l，故 oV ＞ dV ，故該電路稱為升壓式充電電路。 由于 a173。 174。 (1a) 175。 174。 oV 173。 ，故改變占空比 a便可以改變充電電壓 . 充電電路的 控制電路 控制電路的功能是為主電路提供占空比可以改變的驅(qū)動(dòng)脈沖。控制電 路是由脈寬調(diào)制器和外部電路構(gòu)成。脈寬調(diào)制器采用的是雙排列 8 腳集成芯片 3845，集成芯片如圖 53所示 。 (1)高壓保護(hù) 3845 集成芯片內(nèi)部的輸入端 （ 7腳、 5腳）設(shè)置了 34V 齊納二極管，保證其內(nèi)部電路在 34V 以內(nèi)工作，防止高壓可能帶來(lái)的損壞。 (2)欠壓鎖定器 欠壓鎖定器跨接在集成芯片輸入端，當(dāng)集成芯片輸入端電壓低于 時(shí)，欠壓鎖定器將芯片內(nèi)部電路鎖定，停止芯片工作，整個(gè)電路消耗電流僅為 1mA，保證集成芯片在極低電流情況下啟動(dòng)。當(dāng)集成芯片輸入端電壓高于 時(shí)，欠壓鎖定器將集成芯片內(nèi)部電路開(kāi)啟，整個(gè) 電路處于正常工作狀態(tài)，電路消耗的電流為15mA。 26 圖 5－ 3 3845 內(nèi)部電路框圖 (3)基 準(zhǔn) 量源 基準(zhǔn)量源是線性穩(wěn)壓器，輸出電壓 5V，輸入電流 50mA。其功能是：為芯片內(nèi)部其他部件提供工作電壓；其電壓經(jīng)過(guò)分壓后，變?yōu)?，為誤差放大器同相端提供基淮電壓；同時(shí)， 由 8腳輸出 5V 電壓供外部電路使用。 (4)誤差放大器 誤差放大器的功能是放大電壓誤差信號(hào)。它是由基淮電壓 RV ()，檢測(cè)電壓 39。0V 及補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò) fR 、 fC 運(yùn)算放大器組成，其電路如圖 5－ 4 所示。由圖可看出，基 準(zhǔn) 電壓 RV ()接在運(yùn)放的同相端，輸出檢測(cè) 39。0V 接在運(yùn)放的反相端，補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)( fR 、 fC )接在運(yùn)放的反相端與 輸出端之間。通過(guò)改變 fR 、 fC 的值來(lái)改變閉環(huán)增益和頻響。 由圖 54 可看出，輸出信號(hào) vV 為： 39。0()vRV K V V= 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 1 1 J u n 2 0 07 S he e t o f F i l e : G : \涂祎 \ P R E V I O ~ 2 .D D B D r a w n B y:RfCf+T e x tVRV o 39。Vv1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 1 3 J u n 2 0 07 S he e t o f F i l e : D : \ P r o g r a m F i l e s \ D e s i g n E x pl or e r 9 9 S E \新建文件夾 \ P R 5 A D 0 ~ 1 .D D BD r a w n B y:C?R2R7534V欠壓鎖定器＋－2 . 5 V基準(zhǔn)量源5V振蕩器＋－P W M鎖存器－＋控制門誤差放大器421368電流傳感比較器 27 圖 54 誤差放大器 （ 5）電流傳感比較器 它的功能是 將 電流信號(hào)與誤差放大器輸出信號(hào)進(jìn)行比較，在比較器輸出端獲得脈沖信號(hào)。其波形見(jiàn)圖 55 所示。 由圖 55 可知，若 vV 不變，輸出脈沖寬度取決于 iV 上升率。若通過(guò)場(chǎng)效應(yīng)管的電流 Di 大， iV 上升到 vV 所需要的時(shí)間就短，輸出脈沖窄；反之，輸出脈沖寬。 若電流信號(hào) iV 升率不變，比較器輸出端脈沖寬度取決于電壓誤差放大器輸比信號(hào) vV 的大小。若 vV 大 ， iV 上 升到 vV 所需要的時(shí)間長(zhǎng)，比較器輸出端脈沖就寬；反之，比較器 輸出脈沖窄。 圖 55 波形圖 根據(jù) 圖 51 的基本功能，可將其等效為 圖 56。由 圖 56 可見(jiàn)，功率 MOSFET的柵極接有取樣電阻 R，其兩端電壓信號(hào)經(jīng)濾波后，作為電流傳感比較器的同相端輸入信號(hào)。若由電壓放大器加 到電流傳感比較器，反相端的信號(hào) vV 不變，則功率MOSFET 管流過(guò)的電流必然受到限制；若 vV 因某種原因變大，則功率 MOSFET 管流過(guò)的電流隨之變大。但由于 vV 受電流傳感比較器反相端 1V 穩(wěn)壓管的限制，其值 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 1 1 J u n 2 0 07 S he e t o f F i l e : G : \涂祎 \ P R E V I O ~ 2 .D D B D r a w n B y:Vv0Vi0Vo0ttt 28 圖 5－ 6 圖 51 的等效電路圖 不可能超過(guò) 1V，所以功率 MOSFET 管流過(guò)的電流是有上限的，即該電路具有限流功能。 充電過(guò)程 充電初期，蓄電池兩端電壓較低，分壓器兩端電壓也低，穩(wěn)壓控制器 35T (TL431)的控制電壓小于其開(kāi)啟電壓，穩(wěn)壓控制器 35T 截止，電壓信號(hào)不能通過(guò)光電 耦 合器加到 3845 芯片的 l腳。場(chǎng)效應(yīng)管 125T 的電流通過(guò) 65R 向 145C 充電，形成電流信號(hào) iv加到比較器 U 的同相端。比較器反相端接固定電壓 vV ， vV 是由誤差放大器輸出端的電位通過(guò) 2R、 R 分壓形成的。 若充電電流大，則通過(guò)場(chǎng)效應(yīng)管 125T 的電流也大，電流信號(hào) iv 上升快， iv 上升到 vV 所需要的時(shí)間短，比較器 U 輸出的負(fù)載脈沖窄，非門輸出的正脈沖也窄，場(chǎng)效應(yīng)管 125T 導(dǎo)通時(shí)間短，電感 3L 中儲(chǔ)能少，充電電流減小。反之亦然，故維持值流充電。 蓄電池兩端電壓隨充電時(shí)間增長(zhǎng)而逐漸上升，分壓器兩端電壓隨之上升。當(dāng)蓄電池兩端電壓達(dá)到 220V 時(shí)，穩(wěn)壓控制器 35T 導(dǎo)通，電壓信號(hào)通過(guò)光電精合器加到 3845 芯片的 1腳。此時(shí)， vV 包含誤差放大器輸出固定信號(hào)及光電精合器輸出的可變信號(hào)。 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 8 J un 2 0 0 7 S he e t o f F i l e : D : \ P R O G R A M F I L E S \ D E S I G N E X P L O R E R 99 S E \ E X A M P L E S \ B A 4 21 E ~ 1. D D BD r a w n B y:L36185 T 32RR5 R 65 C 1 4Vd5 T 1EVvUVi+ 29 若充電電壓升高，分壓器兩端電壓隨之升高， 35T 的控制電壓升高， C、 A兩端電壓降低，光電 耦合 器輸出電壓降低，電壓信號(hào) vV 隨之降低， iv 上升到 vV 所需要的時(shí)間短，比較器 U 輸出負(fù)脈沖窄，非門輸出正脈沖也窄，場(chǎng)效應(yīng)管 125T 導(dǎo)通時(shí)間短，主電路輸出電壓降低，充電電壓隨之降低。反之亦然，故維持恒壓 充電 。 30 電路 目前，雖然功率開(kāi)關(guān)器件容量提高很快，性能也有極大改善，尤其是可承受過(guò)壓、過(guò)流的能力有顯著提高，但它與一般機(jī)電類產(chǎn)品相比較，在承受過(guò)載的能力上仍有較大差距。而功率開(kāi)關(guān)器件在 UPS 中擔(dān)任著功率變換的重任，所以必須設(shè)置相應(yīng)的保護(hù)電路對(duì)其進(jìn)行保護(hù)，以防因功率開(kāi)關(guān)器件的損壞而造成嚴(yán)重后果。此外，蓄電池的過(guò)充電、過(guò)放電嚴(yán)重影響電池壽命，電源輸出電壓過(guò)高、過(guò)低均影響外部設(shè)備 正常工作，甚至損壞負(fù)載設(shè)備，故此 UPS 必須設(shè)置保護(hù)電路。保護(hù)電路常分為過(guò)流保護(hù)，過(guò)、欠壓保護(hù)，過(guò)熱保護(hù)，蓄電池保護(hù)等四種。這里只設(shè)計(jì)了過(guò)電壓保護(hù)電路。 過(guò)壓保護(hù) 通常， UPS 的輸出電壓超過(guò)其額定輸出電壓稱為過(guò)壓； UPS 輸出電壓過(guò)高易對(duì)負(fù)載造成沖擊，嚴(yán)重的還可能燒壞負(fù)載。所以通常 UPS 都設(shè)置過(guò)壓保護(hù)電路。其圖入 61 所示 圖 61 過(guò)壓保護(hù)電路 由圖可看出， UPS 輸出電壓 oU （ 220V）通過(guò)變壓器 1B ，然后經(jīng)過(guò)感容濾波的單相橋式不可控整流電路變成 . 1L 和 1C 是感容濾波． 經(jīng)過(guò) 1R 和 2R 分壓后 1V 為 ．運(yùn)放輸出為低電平，即 INH 為高電平逆變器正常工作．當(dāng) UPS輸出電壓過(guò)高時(shí)， INH 為低電平，切斷驅(qū)動(dòng)脈沖，迫使逆變器停止工作．1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 1 4 J u n 2 0 07 S he e t o f F i l e : D : \ P r o g r a m F i l e s \ D e s i g n E x pl or e r 9 9 S E \新建文件夾 \ P R 5 F 3 D ~ 1 .D D BD r a w n B y:D1B1R1R2D2D4 D3L1C16VUoV1IN H 31 總 結(jié) 本文研究了在線式不間斷電源的工作原理，并設(shè)計(jì)了一個(gè)不間斷電源系統(tǒng)。由于整個(gè)系統(tǒng)比較大，再加上時(shí)間的原因，本文所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)存在一些不完善的地方，比如：保護(hù)電路只設(shè)計(jì)了過(guò)電流保護(hù)和過(guò)、欠電壓保護(hù)。由于本人知識(shí)有限，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中也出現(xiàn)了不少問(wèn)題，比如有些元器件的選型，不是很了解。有些知識(shí)是以前沒(méi)有學(xué)過(guò)的，需要 重新 學(xué)習(xí)。對(duì)于不間斷電源的知識(shí)以前從沒(méi)涉及過(guò)，但是通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我已經(jīng)完全了解了不間斷電源的工作原理和系統(tǒng)組成，并對(duì)各個(gè)功能塊的集成電路有了一定的了解。所有的這些都增強(qiáng)了我的自學(xué)能力，尤其是對(duì)自己不 了解或者根本不知道的知識(shí)，消除了對(duì)這些知識(shí)的恐懼心理，使自己知道，只要自己有信心，憑自己所學(xué)的知識(shí)，再加上自己的努力，就一定能學(xué)會(huì)的，這對(duì)以后工作有很大幫助。 32