1、青岛理工大学毕业设计（论文）I摘 要随着计算机技术、网络技术、通信技术的发展，国民经济、国防军工、 政府部门的各个领域要保障计算机信息网络系统的安全、可靠运行，就离 不开UPS不间断电源，这已成为信息业界乃至各行各业的共识。 根据UPS不间断供电的原理，本文以提高UPS 的可靠性为基本点，从UPS 电源装置的结构和形式来考虑其设计方案。整个UPS主电源装置由整流/ 充电器、逆变器、静态旁路、维修旁路等部分组成。整流/充电器(包括蓄 电池)为 UPS提供在线工作的能量输入；逆变器为UPS提供在线工作的高质 量的稳压稳频的交流电输出；静态旁路为UPS在整流/充电器或者逆变器故 障情况下提供旁路工作
2、电源，逆变器供电和静态旁路供电之间可实现不间 断供电切换；维修旁路为UPS定期检修或故障维修时提供旁路电源。 基于电源技术的高频化、模块化、数字化、绿色化的发展方向，本文 结合现代电力电子技术以及信息处理技术的最新发展，利用微机作为控制 核心，研究和开发大功率(10kVA以上)在线式智能UPS不间断电源。 关键词：UPS ，电力电子技术， 微机控制 ，智能青岛理工大学毕业设计（论文）IIABSTRACTWith the development of the computer technology, the network technology, communication technology
3、, in all the fields of the national economy, national defense and war industry, government ministries, they must depend on UPS (Uninterruptible Power System) By the principle of UPS, this paper considers the design scheme from its structure and format for increasing its reliability. The main power d
4、evice is made up of rectifier, charger, inverter, static bypass, maintenance bypass. Rectifier and charger (including storage battery) offer the energy input of UPS when it is online. Inverter offers the CVCF (Constant Voltage and Constant Frequency) AC output when UPS is online. Static bypass offer
5、s online bypass power supply when rectifier, charger, or inverter results in faults, and the switching between inverter and static bypass is not interruptible. Maintenance bypass offers bypass power supply when UPS needs repairing or Maintaining. Based on the development trend of higher frequency, m
6、odularization, digitalization, and greenness for power technology, this paper is relevant to the recent development of modem power electronics technology and information processing technology, and has studied the above middle capacity (Above 10KVA) online intelligent UPS, using microprocessor as cor
7、e control.Keywords: UPS ， Power Electronics， Intelligent， Computer control青岛理工大学毕业设计（论文）III目录摘 要 .IABSTRACT II第一章 概述 11.1 UPS 的发展 11.1.1 UPS 的发展过程 .11.1.2 UPS 的发展前景 .21.2 研究目的和意义 .21.3 本课题的任务和要求 .31.3.1 本课题的任务 31.3.2 本课题的要求 3第二章 系统整体设计方案 .42.1 UPS 不间断电源原理 42.1.1 负载不间断电源的原因 42.1.2 不间断电源的原理 42.2 系统整体设
8、计原理框图 .52.3 整流 /充电器设计方案 62.4 逆变器设计方案 .62.5 旁路电源设计方案 .7第三章 整流/充电器的设计 .83.1 整流器 /充电器主回路设计 83.1.1 整流变压器的设计 .83.1.2 直流滤波电抗器和滤波电解电容的设计 .83.1.3 主回路电路 93.2 整流器/ 充电器控制设计 93.2.1 微处理器 93.2.2 整流器/充电器的微机控制系统 .103.2.3 整流器/充电器控制软件设计 .13第四章逆变器设计 .144.1 PWM 逆变器原理 .144.1.1 逆变电路 144.1.2 基础 PWM 逆变器和 PWM 波的生成方法 .154.2
9、UPS 逆变器主电路设计 15青岛理工大学毕业设计（论文）IV4.2.1 PWM 三相 IGBT 逆变桥电路 .164.2.2 静态逆变器输出变压器和开关 174.3 UPS 逆变器控制电路的设计 184.4 UPS 逆变器控制软件设计 194.5 静态旁路的基本原理 .204.6 UPS 静态旁路主电路 20第五章 结论 .22致谢 .23参考文献 .24青岛理工大学毕业设计（论文）1第一章 概述电源问题一直是人们比较关心的问题。有一些重要的的设备，除了电源指标，还关注电源的质量，就是能稳定和连续性的提供电能。由于设备提供的电流容易不稳重或不见，就会制造很大的破坏，以至于无法补回。幸运的是不
10、间断电源 UPS（Uninterruptible Power System）为这一麻烦的克服带来了希望。1.1 UPS 的发展1.1.1 UPS 的发展过程60 年代初 UPS 一开始是由旋转的电动机供给能的 UPS，不断依赖于供给的动能。最早的 UPS 输出的稳定性是依靠惯性短期干扰电压的突变; 不间断是依靠飞轮的断电后的惯性作用延长它供电的时间。其实，这样的 UPS 的后备它的时间很短（通常低于 5 秒），所以都慢慢来用备用的电源，这是很早的UPS，如图 1-1 所示的图。虽可依赖增加容量，增长备份时间，但是转换率很低，所以内燃式 UPS 系统应运而生。动态 UPS 大型的设备，使操作不灵
11、活和低效，声音大。随着电力电子学的不断发展，静态的 ups 慢慢出现它使用半导体的器件，控制制电路，这是目前绝大多数 UPS 的概念模型，如图 1-2 所示的典型框图图 图 1-1 静态 UPS 典型框图青岛理工大学毕业设计（论文）2静态 UPS 作品有在线式和后备式，这两个结构基本一样，不同之处在于后者的工作原理是在正常时在旁路的工作，而前者在逆变器出现问题时，供电就有旁路来完成。一般来说，从各个方面分析来看，在线式更优越。UPS 的装机的容量在持续变大，成为来增大容量或冗余系统的完美选择。因为单相出进让市电配送变得异常麻烦，所以 UPS 的三相输入应运而生，其高达 60KVA 以上的最大容
12、量，该单相输出 UPS 当您切换到旁路，相应的市电会特别超载，所以厂家引入三相 UPS 的产品出来，有三相负载 100不平衡的产品，如 IPM， BORRI，迈斯纳，SAVIN 等公司。最近出现了中断电池系统 UBS（不间断电池系统）。它总结了动态和静态UPS 的优势，但是噪音有点大，主要用来野外等环境糟糕的地方。1.1.2 UPS 的发展前景在开发过程中可以从 UPS 的上面可以看到， UPS 经过这么长时间的发展，已经发展成为很大的网络系统，包括农业，林业，交通等领域;后备时间从一开始的几秒到现在的极限是甚至几十小时;尤其是从意义上的技术内容上，从原来的单独的机械到包括所有现代电子技术。电
13、力电子功率器件的高频和模块让 UPS 产品尺寸减少很多，但保证了可靠和效率可以稳定提升，带来了可观的经济效益。引入微处理器硬件和软件，可实现智能化的 UPS。可以为 ups 数字化，智能化打下坚实的基础。1.2 研究目的和意义一开始 UPS 产品由于电子和相关技术的限制，技术和待机时间等方面的水平比较差，因此主要是计算机备用的电源，其他的行业很少涉及，普及率非常低。然而，随着个人计算机应用和信息处理技术日益普及和发展，人们越来越希望有高品质电源。此外，国家经济的发展，许多关键设备都需要高品质的供电。因此，高性能，高可靠性的 UPS 逐渐受到关注。从通信行业乃至新兴的信息产业全部采用 UPS 不
14、间断电源。事实上，UPS 发展近 40 年，各项性能都差不多，只是除了以创新性和可靠性水平的变宽功能。伴着在 UPS 计算机的发展，UPS 已不再只是一个简单的电源，只用来保护服务器，而是可以用来保护整个网络。用户想要的 UPS 是电力网络异常时，可以继续运行而不中断，而不仅仅是保护特定的设备。智能 UPS是在这个要求下发展的。青岛理工大学毕业设计（论文）31.3 本课题的任务和要求1.3.1 本课题的任务本课题以交流 24 伏不间断电源为主要设计对象，分析 ups 的基本原理，熟练掌握 stm32 系列单片机的使用，软件和硬件相配合，通过整流、逆变、稳压等电路部件，实现了在电力供应不正常状态
15、时快速输出稳定的交流 24 伏，是电机能正常运转，不至于出现生产故障的情况。1.3.2 本课题的要求当电网供电正常时，电源经过降压稳压电路后，一部分给电机供电，使其能正常工作；另一部分通过整流稳压电路，在充电管理电路的作用下给电池充电。正常市电 220 伏输入，经降压变压器降压后输出 24 伏，一路直接供给电机，一路接入整流稳压电路，输出平稳的直流 24 伏给电池充电，当单片机检测到充电完成后充电管理模块给出提示。当电网突然停电或者波动太大时，电池输出的直流 24 伏经过逆变模块后快速供给电机，使之能在停电时正常运转一段时间。青岛理工大学毕业设计（论文）4第二章 系统整体设计方案UPS 不间断
16、电源不间断供电是指当 AC 输入电源异常或停电，电源还能向负载供电，也能确保电源的质量，负载供电不受到干扰。当主电源故障或着异常时，蓄电池放电，电池替代整流器，直流输入到逆变器提供电力给负载，以确保不间断的以及质量。如果继续分析，要是想确保电源的不间断电源的质量和负载的供电，可靠的 UPS 电源装置的是必不可少的，因为只有在电源装置的可靠性增加的前提下，才会保证负载电源供电的质量和不间断，这要从不间断电源的原理如下分析基础上，提出如下方案。2.1 UPS 不间断电源原理2.1.1 负载不间断电源的原因电源负载间断原因是多方面的，总结起来有：（1）AC 输入电源发生突然断电。这种突然停电有很多原
17、因，比如：用户故障使电力跳闸;闪电引起的跳闸，因雷击或电源线断裂造成短路 ;鸟害造成断裂跳闸;台风或飓风都会刮断电源线等。（2）AC 输入电源突然停电。（3）电源出现故障停止供电。所以，该解决方案必须由上述三个主要的原因下手。2.1.2 不间断电源的原理（1）正常情况下如果 AC 输入的电压异常，或整流器出现问题时，如果整理器没有输出，那么该电池是由整流器自动替换为直流输入电压，逆变器能直接运作。电网恢复正常时，整流器可以继续工作。（2）当逆变器出现问题时，图 2-1 所示 UPS 不间断电源结构无法实现持续供电。那么方法有：第一，供给备用的逆变单元;第二是供给一种辅助电源旁路。特别是：a，如
18、果有一个逆变备份单元时，当有问题的变频器，立即切换到备用设备，以确保不间断的供电，然后加载仍然得到稳定的交流电压;b. 如果你有一个静态旁路辅助电源，变频器有问题时，快速切换到静态旁路供电，然而，负载获得的电源质量相对差很多，却保障了不间断供电给负载。如果逆变器问题解决，它就可以继续运行。青岛理工大学毕业设计（论文）5（3）如果交流电源输入时有问题，逆变器出现问题，这个时候需要保证 ups 负载还能供电，用逆变器和旁路。当逆变器恢复正常时，向负载供电通过旁路；或者经过逆变器的电流。（4）电源单元需要看情况定时维护，则要断开逆变器，静态旁路，然而还是要以确保不间断向负载提供电作为前提。本设计从不
19、间断电源的原理看，想出以下整体方案。2.2 系统整体设计原理框图 该设计是双重的：首先，保证稳定的 UPS 输出，就是输出电压和频率要维持稳定;第二个是持续的 UPS 的输出，也就是保证不间断的供电。设计的重点就在于这两个关键点：（1）电池是电网故障时电能供应的保障;（2）逆变器输出电压恒定频率的核心，同样是 UPS 的中心，使用冗余备份装置以确保不间断向负载提供电;不间断电源辅助电源的情况下（3）旁路辅助电源的作用是当检查维修 UPS 时，可以给电路提供不间断的电源。基于上述情况，进行以下的设计原理框图（图 2-1）：图 2-1 系统整体设计原理框图青岛理工大学毕业设计（论文）62.3 整流
20、/充电器设计方案整流器和充电器在设计中应该是被当作一个整体来考虑的。高功率整流和充电的需要，由受控，三相全控桥整流器充电电路设计可控硅整流单元，这个设计更可靠还并减少了成本。控制电路用 stm32 单片机。如图所示 2-2 主回路电路原理图。图 2-2 显示了通过空气开关 KK，快速熔断器 KRD，整流变压器隔离降压，然后再经过三相全控桥整流。2-2 整流/充电器的设计方案2.4 逆变器设计方案如图 2-3，从整流器/充电器 DC 输出的逆变器输入，根据 SPWM 的输出脉冲产生 SPWM 逆变器控制系统的三相 IGBT 逆变桥模式完全控制的控制，滤波后会有稳压恒定的市电频率的正弦交流来输出。
21、青岛理工大学毕业设计（论文）7图 2-3 逆变器设计方案2.5 旁路电源设计方案电源旁路指的是使用静态旁路静态开关之间完成同时开关逆变器电源及旁路。由于动作在几毫秒内飞速，不间断电源不满足要求，但是静态开关导通和断开只用几十微秒的时间，所以它可以完成不间断供电负荷。电源检修维护时旁路供电。旁路通常由主电源服用。图 2-4 是 UPS 的旁路系统的方案。图 2-4 ups 旁路电源设计方案青岛理工大学毕业设计（论文）8第三章 整流/ 充电器的设计3.1 整流器/充电器主回路设计整流/充电电路用的是三相桥式全控制整流电路，它的设计的电路原理如下。图 3-1 三相桥式全控整流电路原理图3.1.1 整
22、流变压器的设计从前面看到的那样，通过空气开关和保险丝三相电网电压，串联连接在变压器的初级侧的星形/三角形连接。这属于整流变压器，与普通电力变压器不一样。整流变压器的作用（1）可扩展整流电路的晶闸管控制角的调整范围并改善调节。（2）从角色中分离。让整流电路和电网分离，使得直接电接触不会在它们之间发生，因此降低了电网干扰整流器/充电器的影响，还降低了对其它电力设备干扰。（3）降低电压。3.1.2 直流滤波电抗器和滤波电解电容的设计1.滤波电抗器 LL 的作用（1）平定滤波。包含整流电压逆变器和电池不好交换部件，使用两个反应器中的可释放能量存储的能量的特性，获得在 L 的反应器中降低整流电压脉动。（
23、2）自由转动的作用。青岛理工大学毕业设计（论文）9（3）限制升高的短路电流率。借助电抗器电流的访问之后不会激变的反应器的特性，开始保护整流器。2.滤波电容 CC 是高容量电解电容，有平波效果。3.1.3 主回路电路总之，根据本整流器/充电器主回路电路示于图 3-2。下面的图描述的元件：图 3-2 整流/充电器的主回路电路图3.2 整流器/充电器控制设计主回路设计整流器/充电器之后，然后就是设计控制的电路。所以要求有：（1）晶闸管触发控制电路，以与触发脉冲的主循环同步地输出电路;（2）在整流输出的尺寸可以调整;（3）保证整流器，逆变器和电池;（4）整流器要有一个顺利启动，所以调整启动的速度;3.
24、2.1 微处理器本设计考虑到各个方面的原因，最终选用 stm32 单片机作为微控制器。它是以设计为专门为 ARM Cortex-M3 内核设计的高性能，低功耗，低成本的嵌入式应用的要求。它的性能如下：（1）核心：ARM32 位 Cortex-M3 的 CPU，频率 72MHz 的最高工作频率，1.25MIPS / MHz 的。（2）内存：闪存集成在芯片上 32-512KB。（3）低功耗：低功耗模式：睡眠，停止待机模式。青岛理工大学毕业设计（论文）10由于这些方面，整流/充电器控制电路的主题用于 STM32 单片机作为主微机控制系统。3.2.2 整流器/充电器的微机控制系统1.控制原理整流器/充
25、电器在不间断电源 ups 的整流器，在供应逆变直流输入之外，还要给电池充电。关于如何调整整流电路的输出给出以下说明。在图 3-1 中，连接到所述整流器的输出端的负载后：UD=1.35 Ulcosa2.34 U2cosa（3-1）UD 是整流器输出直流电源的平均值;UL 整流变压器初级线电压;U2 相整流变压器次级电压：这可以从 3-1 中得到，通过调整来调节可控硅整流输出的角度。整流器和逆变器之间的直流相对来说是和固定的，以便有助于变频器的操作，在设计和使用 PID 控制算法的引入负反馈电压。2.主控电路的设计复位图 3-3 电路。原理：复位信息由复位电路来接受硬件或者软件，将会使潜在的单片机
26、的复位引脚变为低电平。图 3-3 STM32 单片机复位电路运用电阻器的压降，调节器调节器获得的。基准电压源是 LM336-5.OV。如图 3-4 所示的应用电路。使用 8MHZ 振荡电路的振荡频率，振荡的电容选用33pF。青岛理工大学毕业设计（论文）11图 3-4 参考电压电路3.脉冲输出与同步电路设计如图 3-1，为保证闭合桥式的整流器功率共阳极和共阴极组设置了晶闸管后，或因为后电流断续器可以再次接通时，两个组必须在图开启。晶闸管触发脉冲同时施加。脉冲宽度的触发脉冲减少虽然一半的数量，但为了防止脉冲变压器，这将不可避免地变大芯体积，这些绕组的匝数，数饱和，会增大漏感，造成陡前沿没有达到脉冲
27、的，来增多电磁线圈的情况也许会发生改变，但时这个装置复杂化。从微控制器 stm32 单片机高速输出的脉冲。同步从 A 相输入相的主回路取电路，如图 3-6：图 3-5 脉冲输出电路图 3-6 同步电路4.测量和信号采集电路的设计收集计算电路的必要性体现在测量结果和保护。使用 CPU 的微控制器STM32 12 位 A / D 转换器和运算功能可以轻松处理测量和保护设置。然而，该信号必须是成通过信号调节微控制器，它需要满足几个条件：青岛理工大学毕业设计（论文）12（1）非负信号，振幅不能大于 5V;（2）到微控制器的输入信号是一个电压信号;（3）输入信号和微控制器之间工作不影响。所以，对于 AC
28、 信号，还要涉及交替非问题负信号的信号转换。来自传感器的信号，由于谐波干扰信号，不可以立刻送入单片机，受滤波，缓冲和其他部门的存在传输。如图 3-7。图 3-7 直流采样电路5.信号输出电路的设计保护继电器开关量输出，光板，压力开关。类似的输入开关，开关量输出光隔离带动了其他行业。电路开关输出如图 3-8 所示：图 3-8 开关量输出电路6，工作电源设计本装置的电源单元是不用说的，所以该电源一定是可靠的和准确的。对功放电源的操作，在图 3-9 的电路中可以得到。图3-9 放大器工作电源电路 青岛理工大学毕业设计（论文）133.2.3 整流器/充电器控制软件设计本文是在基础上开发出来的 DC 充
29、电装置中进行，所以它是 UPS 整流器/充电器。该设备是目前在许多地方使用。青岛理工大学毕业设计（论文）14第四章逆变器设计4.1 PWM 逆变器原理4.1.1 逆变电路1.三相桥式逆变电路最基本的逆变器电路其实是桥式电路。如图 4-1 示。这个数字代表实际的开关电路 S1-6 电子功率器件。按照的规则开闭就可以让直流转换成交流开关。图4-1三相桥式逆变电路原理图现实中，换向电路或着控制脉冲可完成开关的切换。换流器电路的重要性体现在，实际的电路开关功率电子设备不是该打开和关闭也可以在某些控制的条件下进行的理想开关。不管是全控或半受控电力器件，仅需要在适当的信号给控制电极，可将其打开;然而当关闭
30、的情况不同的是，该设备可以由栅极信号其关闭被完全控制，半控装置一定要采取一定的措施，它使外部条件或关闭。关于该装置的自关断能力，换向可以单独完成，称为换向装置;不然必须依靠其他方式来实现减刑。2.控制方式典型的控制电压源逆变器是分阶段和PWM控制。PWM（脉冲宽度调制），是脉冲宽度调制控制模式时逆变器电路关断装置被控制以输出很多相等的幅度和脉冲宽度范围，而非正弦波或需要波形。按照规律，每个脉冲宽度调制，可使逆变器输出电压的大小发生变化，输出频率是也可变的。它也有如下特点：（1）逆变器输出的波形和正弦波类似;（2）动态的响应非常快;（3）高功率因数。青岛理工大学毕业设计（论文）154.1.2 基
31、础 PWM 逆变器和 PWM 波的生成方法1.PWM控制其基本原理窄脉冲的脉冲相等和不同的形状施加到惯性部分，它的效果是基本相同的输出相同的响应波形的一部分。这一结果是PWM 控制的很重要的一个前提。下面来简述PWM控制的原理。（a） （b）图 4-2 PWM 控制的基本原理示意图2.使用 stm32 单片机产生 SPWM 波据以上得到的原则，我们选择 stm32 生成 SPWM 波形。图 4-3 显示 WFG的框图。图 4-3 stm32 产生 SPWM 波形原理框图4.2 UPS 逆变器主电路设计许多形式结构，它是反相器电源电路的主电路。有两种三相逆变器的单相逆变器，逆变器的容量，容量和小
32、容量逆变器。按照使用的不同类型的电源设备和不同形式的逆变器的主电路配置的的可分为单相桥逆变器晶体管逆变器，三相桥式逆变器，逆变器控制;根据控制方式，可以分为最新提出的逆变器的不青岛理工大学毕业设计（论文）16同阶段，PWM 逆变器，逆变器控制相移 SPWM。在实践中，该电路结构是多个单相或三相桥式逆变器电路。在现实中，这个电路结构是单相或三相桥式逆变电路。4.2.1 PWM 三相 IGBT 逆变桥电路1.电路框架桥式电路普遍的运用到 PWM 逆变电路里。根据要求，本设计需要大容量，所采用了三相桥式逆变器。2.控制方式UPS 输出波形不同，控制也不经相同。比如，输出波形是分阶段方法可以是一个方波
33、，SPWM 调制型 PWM 正弦波输出。此设计使用 SPWM 控制的正弦波。3.逆变器的筛选逆变器装置有很多种类，有之前的晶闸管，还有现在比较流行的功率晶体管，以及双极型器件。4. IGBT 驱动电路的设计当作为开关器件的电力电子功率器件，使之安全和可靠，一个重要环节就是驱动电路的选择。开关装置的不同取决有使用的功率是否一样，因此要用驱动电路的功率器件进行组合。图 4-5 中的周边电路。青岛理工大学毕业设计（论文）17图 4-5 利用 EXB841 组成 IGBT 驱动电路在 EXB841 外部电路，并连接到 1W 5.1V 齐纳二极管 Z1 的功率。这可以预防毁坏驱动器块，而且还可以更有用地
34、驱动和关断 IGBT。EXB841 工作电源到+ 20V ，而不是普通的功率输出值。本设计使用了特别定制的 DC / DC 电源模块。 DC 输入从系统工作+ 24V / 0.5A（到 GND）开关电源。5.IGBT 保护电路设计IGBT 的正常与否直接影响着逆变器是否正常工作，是由于它是到反相器的致命的损伤，有必要保护 IGBT，因此它的重要性也是不言而喻。过流，过压，过热等一般 IGBT 保护，设计保护电路，还要采取相应的防护措施，保证 IGBT 正常。（1）对过电流保护。（2）当 IGBT 关断速度的过电流保护。（3）过电压保护。下面可用于 IGBT。如图 4-6 缓冲电路实现过压保护。
35、图 4-6 IGBT 缓冲电路设计4.2.2 静态逆变器输出变压器和开关1.采用隔离变压器滤波器用 SPWM 调制波形，可以方便的得到正弦滤波器。和 UPS 的输入和输出隔离，因此可以让它们不会直接的电接触，减少连接到-Y 类型相互干扰的访问频率逆变器电路隔离变压器输出端。还有，隔离的漏电感变压器本身有一定量的分布电容和变压器的漏电阻的是一种天然的低通滤波器，从而消除了沉重的输出滤波器的需要，将过滤正弦波失真最小的。这是因为该逆变器被连接到变压器原三角形，而且变压器输出连接器 Y 型。青岛理工大学毕业设计（论文）182.静态开关为了保证不间断供电开关逆变器和使用静态开关技术之间的静态旁路。综合
36、来说，所用的逆变器电路的主电路来获得此 UPS，图 4-7 示。图 4-7 逆变器主电路图在图 4-7，I-LEM 分别和 V-LEM 霍尔电流，电压传感器。变频器采用IGBT 模块双机切换设备。 T1 用于频隔离变压器。静态开关和一对反快速晶闸管的联系。4.3 UPS 逆变器控制电路的设计逆变器完成逆变器控制和调节器的主电路，并使输出电压和频率保持稳重。逆变器控制电路和功能的要求如下：（1）三相互补 SPWM 正弦脉宽调制脉冲的输出;（2）以控制和调节大小的逆变器输出的电压和频率;（3）保证输出电压和频率稳定性;（4）在变频器软开启控制变频器的开启时间，启动电流限制;（5）输出和市电电压锁相
37、同步。1.测量和信号采集电路的设计相位和频率测量电路是采用 STM32 单片机来完成的。如图 4-8 所示电路：青岛理工大学毕业设计（论文）19图4-8 频率和相位测量电路 2.信号输出电路的设计包含开关量输出继电保护信号和输出信号作为状态指示灯，灯板。开关通过隔离的光学器件，比如接入到驱动电路输出诸如继电器输出电路。设计STM32微控制器端口，其他端口是一个标准的12通道 I/ O口输出。3.反馈电压调节器电路设计和逆变器UPS设备的设计原则：除了不停向负载供电，还要当它正在寻求交流输入电源或负载的变化，应该有一个持续的的输出电压。但是，整流器原本是逆变器的输入，一直在发生变化;时间相同的变
38、化负荷给逆变器带来不稳定的输出。所以简单地变动调制深度系数可以调整逆变器的输出基波振幅的高低。4.4 UPS 逆变器控制软件设计其主要作用是完成初始化模块相关的微控制器的初始化设置，包含有关端口频闪功能，波特率设置通信模式的筛选，还有中断使能。 UPS模块功能显示输入和输出电流，电压，和其他状态信息，还有信息的保护，以及键盘和合作的实时显示，实现人机界面的保护。数据采集功能模块执行所测量的信号的采样为八个中断周期。运行的数据处理模块是基于一种算法，采样的数据进行处理，以得到基本上有效值信号被测定，作为其他的控制和基础的保护。图4-9显示了UPS逆变器控制主要流程：图青岛理工大学毕业设计（论文）
39、20图 4-9 UPS 逆变器控制主程序流程图1.数据采集模块功能数据的采集是实现PTS中断的信号被采样的八个方式。实际的采样周期需要12点，八个样品同时和希望。2.SPWM脉宽调制波生成模块通常，PWM波形发生器载波平率都会比调制波高好多倍，这可以保证低通滤波器的输出电平可以通过调制频率和有用的抑制载频正弦电压由被形成，为期准确知道的360度的正弦控制PWM波的占空比确定。该方法可用在线计算程序，查表法。我们在这用的是查表的方法。按照正弦函数的反对称性，我们要建成正弦函数表0-180 的。 0.8数据安排的每一项，每一个数据占用两个字节，0度-180 度总共有 450字节。如果U相指针SIN
40、_PTR，V 和W相，分别为指针SIN PTR + 240，SIN PTR + 120，数据表只有450个字节，超450字节和指针周期开始之初，在这里使用循环数据表。3.稳压稳频模块UPS 输出电压和频率与变频器直流输入电压的变化，包括在负载变化的变化，UPS 必须稳定地输出电压和频率。调节器用于此目的和频率稳定回路部分。通过负反馈回路电压调节功能， SPWM 调制深度调整系数屋来实现。通过改变SPWM 载波频率 fc 即改变半个周期的数量，以实现频率稳定功能。见图 4-14稳频子程序。4.5 静态旁路的基本原理如从图5-1 ，用两组静态开关，通过静态开关供电给负载。静态旁路开关（一对反并联晶
41、闸管快速做出决定的），而不是使用传统的快速中继方案之间的在线逆变器和主电源开关，它是未来的高功率和低功率UPS UPS道路设计明显差别。青岛理工大学毕业设计（论文）214.6 UPS 静态旁路主电路如图 5-4 所示的主电路的 UPS 静态旁路设计。图 5-4 UPS 静态旁路主电路青岛理工大学毕业设计（论文）22第五章 结论UPS 不间断电源有许多实现方案，但在此次设计中采用的是适用于小功率的在线式不间断电源，为了实现其功能，利用一个整流电路开始，在实际设计过程中，通过联系实际生活中 UPS 必须解决的相关问题，在市电掉线的情况下也要保证稳压电源的有效输出，必须要有很好的充电性能和充电回路
42、，为了稳定充电电压，本身 设计要有稳压电路，以保证充电的可靠性。整流过程本设计采用的升压斩波式电路实现，在升压斩波电路中，为了 稳定控制斩波电路中 IGBT，使用 STM32 芯片，逆变电路采用由三角波 PWM 控制方式的正弦波逆变器，为实现由市电供电和逆变器供电之间的转换，必须要有一个转换控制电路来实现。 青岛理工大学毕业设计（论文）23致谢美好的大学生活即将步入尾声，在大学的最后阶段，这篇毕业论文好像就是整个大学的一个句号。基础比较薄弱的我，一开始下手毕业设计的时候，我是一头雾水的，完全不知道从哪里入手。当时的我就有一点慌张了，因为毕业设计的不通过，会导致我连最后的毕业证都拿不到。正当我烦
43、恼的时候，我想起了我的毕业设计老师赵老师，然后我就把我的苦恼告诉了她，赵老师细心地给我讲解，分析，然后给我建立起了自信心，我也可以静下心来慢慢研究。经过一学期的学习，查阅以及修改我的毕业设计也在此完成了。首先感谢赵老师无微不至的帮助，然后感谢学校，学院能给我们提供良好的学习环境和指导。其次还有身边的舍友，同学以及好朋友们，都给我提供了很重要的帮助。这篇毕业设计的完成少不了你们的功劳。想想自己大学的四年，真的有很多值得珍惜的东西。我也从一个刚进入大学什么也不懂的小男孩儿，变成了一个有担当的有责任心的成年人。大学是个神奇的地方，是一个检验你的地方。在这里我收获了友谊，学业，还有师生之间的感情，这些
44、都是我一辈子不能忘记的东西。在这里再真心地说一句，谢谢大家。青岛理工大学毕业设计（论文）24参考文献 1 陆应华等.电子系统设计教程.北京：国防工业出版社， 20052 王其英、何春华.UPS不间断电源剖析与应用.北京: 科学出版社,19953 钱希森.小型UPS原理及应用.北京：科学出版社，20004 张乃国.UPS供电系统应用手册.北京：电子工业出版社，20035 李成章.新型UPS不间断电源原理与维修.北京: 电子工业出版社,19956 王增福.新编常用稳压电源电路.北京：电子工业出版社， 2005.87 何希才等.新型稳压电源及应用实例.北京：电子工业出版社， 2004.18 陆忠恒等
45、.长时间UPS总体方案. 第二届UPS技术研讨会论文集,1994 9 张延鹏等.通信用高频开关电源.北京:人民邮电出版社,1999 10 张乃国.电源技术.中国电力出版社，1998 11 侯振义，王义明.UPS电路分析与维修.科学出版社.2001.7 12 史平君.实用电源技术手册( 电源元器件分册)辽宁科学技术出版社. 1999 13 张承志, 丁合生等不间断供电系统机械工业出版社. 1987 14 曾仲其. 邵金兰等不间断电源的原理安装调试与维修国防工业出 版社, 1999 15 Mihalic F， Gleich D，Planinsic P.Automatic ripple analysis of DCDC converterJThe IEEE Region 8 EUROCON 2003，Computer as a Tool ，2003 16 Thoralf Winkler. Electric Vehicle Charging Stations in Magdeburg.2006
