在线UPS设计(1).docx

81在线UPS设计摘要不间断电源(UPS)广泛应用在消防、建筑、通讯、电力以及交通等各行各业。它有两个基本作用:第一停电时通过DC/AC变换把蓄电池的直流电逆变为交流电为用电设备继续提供不间断交流电源；第二在电网和用电设备之间加一道隔离网避免两者之间的相互冲击和干扰。正是由于这种双重功能UPS近年来得到飞速发展出现了很多新兴技术和发展趋势。其中有两个发展趋势尤为引人注目：第一串并联电路拓朴结构远优于目前的单独的串联或并联；第二信号处理控制技术(DSP)无论从实时性、还是从精度和可靠性方面比较都远优于现有的控制技术。本文不但是本人对以上两种技术与在线补偿式UPS的结合产物一基于DSP的串并联在线补偿式UPS所做研究的总结也是在与企业合作从事相关项目所做工作的整理。论文首先分析了UPS(UninterruptablePowerSupply)的作用、分类以及发展趋势及串并联UPS电路结构的特点、工作原理以及UPS的控制策略和电压电流的精确性、实时性控制;接着提出了以DSP(DigitalSignalProcessing)为控制CPU来实现这一电路的设计方案包括硬件设计(电路原理图的设计、芯片选型等)、软件设计(主要包括UPS逆变器PWM波形的重复控制算法的软件设计、DSP与以太控制器接口的软件设计、DSP与液晶显示器接口的软件设计);然后进行了算法研究确定了以自适应重复控制算法为核心的算法体系并运用PspiceMatlab等软件进行了仿真、实验验证了算法的合理性。本文旨在为厂家和校方合作开发的项目“基于DSP的串并联在线补偿式UPS控制解决方案”提供完备的理论体系和设计方案对涉及到的电路结构、算法、以及编程进行定性、定量研究最终提供了一套较为实用的电路模型、软件模型等数学模型使该项目后继工作者能据此迅速展开后续工作。关键词：不间断电源；数字信号处理；重复控制目录摘要1第一章绪论3（一）选题背景3（二）UPS基础及国内外研究现状、发展趋势4第二章基于DSP的串并联UPS的总体设计方案11（一）UPS逆变器控制策略11（二）基于DSP的串并联UPS的总体设计15第三章基于DSP的串并联UPS的硬件设计28（一）DSP概述28（二）DSP硬件系统设计28第四章基于DSP的串并联UPS的软件设计42（一）控制系统设计概述42（二）算法研究43（三）软件编程48第五章基于DSP的串并联UPS的仿真实验研究54（一）用MATLAB对系统建模54（二）MATLAB仿真、实验结果56第六章结论62参考文献65致谢67第一章绪论（一）选题背景UPS(UninterruptiblePowerSupply即“不间断电源”)是一种不间断供电装置当普通的交流电电源发生中断时UPS仍能为用电设备主要是计算机系统持续供电一段时间从而保证设备的正常运转。UPS广泛应用于电力、通信、银行和证券等行业。UPS的作用不只是使电源不间断还扮演全方位的负载保护神角色几乎所有电源系统可能发生的问题UPS都能提供解决方案。1、调节异常电压早期的UPS产品如果检测到异常电压就认为是停电就直接转为蓄电池供电。较新型的UPS产品能将市电调节成标准电压后输出尽量减少蓄电池放电的机会以延长蓄电池寿命。产品的调节能力越强表示输入电压的允许范围越大。2、过滤电源杂波有些用电设备会因瞬间电流的变化而产生反向电压有些用电设备产生的高频信号未经抑制就返回至市电电路从而形成杂波而杂波是造成资料错误或传输失效的重要因素之一。一台好的UPS能够很好地隔离或抑制杂波。3、其它电源污染问题电源的这些污染所造成的后果各有不同。比如电压中断(blackout)造成的停电可能引起计算机硬件损坏、数据丢失以及文件污染等。电压跌落可使硬件提前老化及文件受损;过电压、欠压或浪涌等可损坏驱动器、存储器电路以及可产生不可预料的软件故障。噪声和瞬变电压叠加在电网上可损坏逻辑电路和文件数据。因此电源保护是至关重要的。简单的电源保护措施可以部分地改善电源质量例如采用浪涌抑制器、电压调节器等可以解决高电压尖峰、电压降低、电压下陷等问题但不能解决包括电源故障和电源中断在内的所有电源问题。而采用UPS则是全面解决问题的最佳方案。另据来自国家电监会的资料表明部分地区用电紧张的形势将长期存在同时由于电网结构的问题仍会出现诸如“卡脖子”、“频繁拉闸限电”等现象。这些事实无一不在提醒我们建立高可靠的电力保护环境的重要性保障信息的24小时畅通无阻与数据安全UPS的作用不可替代也决不是可有可无的。（二）UPS基础及国内外研究现状、发展趋势1、UPS基本分类目前市场上已经有不同类型的UPS按UPS的工作方式可分为后备式UPS电源、在线互动式UPS电源、双变换在线式UPS电源及串并联在线补偿式四大类。（1）后备式UP