在线式不间断逆变电源装置的设计

命。现在好多UPS都采用两种继电器配合使用，切换瞬间用固态继电器，然后用常规有触点继电器，达到提高切换速度而又无需散热的目的。但对于小功率UPS来说常规继电器的切换速度还是能满足UPS的输出切换要求的。

5　锁相功能

UPS要达到不间断输出的目的，除了要求切换时间短以外，还必须要求逆变输出电压和电子旁路的电压在频率和相位上必须一致，这样切换的波形才是完美的。以往人们都采用模拟的锁相环来跟踪电子旁路的相位和频率，达到锁相的目的。本文采用DSP外部捕获口，对电子旁路的相位和频率进行高速的采集，跟踪速度快，精度高。

6　告警和保护功能

在UPS的实际运行中，不管是其本身还是外部有时会出现各种意想不到的问题，因此在UPS装置中告警和保护功能是必不可少的。告警可以提醒运行维护人员及时处理问题，防止事故发生，保护则可以防止设备永久损坏，事故不断扩大。如在交流市电掉电时，由蓄电池逆变供电，但蓄电池的容量是有限的，深度放电将导致蓄电池永久损害。为了避免深度放电故障的发生，在蓄电池逆变供电过程中，必须设有蓄电池电压过低告警和保护功能，只要蓄电池电压达到放电下限电压则停止逆变，并告警通知运行人员及时处理。

另外在UPS的使用过程中，有时会出现输出瞬时短路的情况，因此必须有输出短路保护功能，防止事故扩大。其它如过温、交流输入等都得有告警和保护功能。

7　实验结果

采用上面所介绍的主电路结构和控制等方法，本文研制了一台1KVA 的UPS、交流输入和输出都有工频变压器进行隔离，输入变压器变比为1：1、输入滤波电感为5mH、输出变压器变比为1：2、输出交流滤波电感为2 mH、输出滤波电容为25uF、输出切换采用有触点和无触点两种继电器配合、数字正弦波给定和控制部分采用美国德州仪器生产的TMS320F240芯片、逆变主电路的功率器件采用富士生产的6MBP50RA060模块(里面直接带驱动和保护)。

该装置的部分的测试结果为：

1) 切换时间为5ms。

2)　谐波失真3%。

3)　稳压精度±1%。

4)　稳频精度±0.5%(直流供电)。

装置的部分波形如下：

图4 突加载电压电流波形　　　　　　图5突减载电压电流波形

图6逆变软启动输出波形　　　　 图7逆变器输出切换至电子旁路输出

图8逆变器输出频谱

8　结论

本文采用输入输出工频变压器隔离，数字与模拟控制技术相结合，直接采用富士生产的6MBP50RA060模块来设计的1kVA在线式不间断逆变电源装置装置，该装置具有以下优点：

1)IPM全桥逆变，高频SPWM调制，输出为完善的正弦波。

2)可靠的输入输出工频变压器隔离。

3)高精度稳压稳频。

4)较小的谐波失真。

5)高速双CPU微处理器，快速的控制，完善的监控，友好的人机接口。

6)直观的LED工作流程图指示，清晰的LED数码管显示。

7)高精度的数字锁相。

8)准确无误的声光报警。

9)及时可靠的保护功能。

10)标准RS485通讯接口。

9.参考文献

1)王兆安，等. 电力电子设备设计和应用手册. 机械工业出版社

2)孙涵芳，Intel16位单片机，北京航空航天大学出版社1995

3)薛钧义 张言斌，MCS-51、96系列单片微型计算机及其应用　 西安交通大学出版社，1990

4)MAXIM 产品资料全集 4.0版 2000 修订

5) TiCompany,TMS320C24X DSP Controllers CPU,System,and Instruction Set,1997