本文介紹了一種依據(jù)Motorala單片機(jī)MR16的全數(shù)字化的UPS規(guī)劃辦法，依據(jù)規(guī)劃思維制作了一臺(tái)樣機(jī)，得到了較好的試驗(yàn)成果。
1 主電路的規(guī)劃
體系主電路首要包含蓄電池、逆變電路和切換電路3部分，逆變部分選用電壓型全橋逆變結(jié)構(gòu)，如圖1所示。蓄電池電壓經(jīng)全橋逆變電路逆變，再經(jīng)工頻變壓器升壓和濾波后輸出。逆變電壓或電網(wǎng)電壓Un經(jīng)過(guò)切換開關(guān)向負(fù)載供電。體系規(guī)劃要求為直流側(cè)輸入電壓220V，額外溝通輸出電壓為220V/50Hz，額外容量5kVA。
由圖1可見，在蓄電池和濾波電容之間規(guī)劃了由R和繼電器KM1組成的合閘軟啟動(dòng)電路，是為了避免在開機(jī)瞬間蓄電池對(duì)電解電容C1充電所發(fā)生的沖擊電流而設(shè)的。KM1由單片機(jī)操控，一般單片機(jī)在復(fù)位后延時(shí)一段時(shí)刻，檢測(cè)直流母線電壓達(dá)到一定值后，再使KM1吸合，短接限流電阻R，完結(jié)合閘軟啟動(dòng)，延時(shí)時(shí)刻一般取3～5倍的電容C1的充電時(shí)刻常數(shù)。C1為直流側(cè)的大濾波電容，能有效削減作業(yè)時(shí)直流母線電壓中的脈動(dòng)溝通幅值，并能短時(shí)貯存操作切換開關(guān)時(shí)反饋的電感貯能，按捺由此引起的過(guò)壓。C2為高頻無(wú)極性濾波電容，因?yàn)?，在高頻逆變電路中電解電容的等效串聯(lián)阻抗會(huì)影響開關(guān)電流的能量吸收，所以，有必要在C1兩頭再并聯(lián)此電容。
2 體系操控的完結(jié)
體系的中心操控器由Motorola公司的MR16單片機(jī)完結(jié)。逆變器的輸出電壓經(jīng)溝通電壓傳感器反饋給單片機(jī)AD接口，經(jīng)單片機(jī)采樣及閉環(huán)操控運(yùn)算，取得相應(yīng)的SPWM操控信號(hào)輸出。該單片機(jī)一起完結(jié)對(duì)電網(wǎng)電壓的采樣以判別電網(wǎng)毛病與否，依據(jù)判別再操控切換電路完結(jié)電網(wǎng)電壓與逆變器電壓的彼此切換。
2.1 直流側(cè)電壓的采樣
為了維護(hù)蓄電池，避免過(guò)度放電，需要對(duì)直流側(cè)電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)。直流側(cè)電壓的采樣電路有多種形式，為了提高體系的牢靠性，最好對(duì)主電路和操控電路進(jìn)行電阻隔。本體系對(duì)直流側(cè)電壓的采樣電路如圖2所示，為了使主電路和操控電路阻隔，而且不添加操控電路的難度和復(fù)雜度，本文選用了雙光耦阻隔的采樣電路。直流電壓經(jīng)過(guò)光耦阻隔降壓后輸入到單片機(jī)的AD采樣口，這樣就能夠完結(jié)高精度的直流電壓阻隔采樣。
2.2 溝通輸出電壓的采樣
溝通輸出電壓的采樣也能夠選用光耦采樣的辦法，只須再添加一路完全一樣的電路作為負(fù)電壓采樣即可，但這樣添加了電路的復(fù)雜程度。因?yàn)闇贤妷菏亲鳛榉答侂妷狠斎?，其采樣精度必定影響輸出電壓的操控精度，所以，體系選用TVA1412電壓傳感器，其采樣電路如圖3所示，既起到了電阻隔效果又確保了較高的采樣精度。溝通電壓經(jīng)過(guò)TVA1412的傳輸比為R10/R11。因?yàn)樽儔浩鲗?duì)溝通電壓采樣必定有正負(fù)之分，而單片機(jī)的輸入只能為正，故使用-2.5V基準(zhǔn)電壓將輸入信號(hào)采樣值舉高2.5V，以確保輸入單片機(jī)采樣口的電壓為正。
2.3 鎖相同步的完結(jié)
在UPS的規(guī)劃中，鎖相同步技能是衡量UPS體系性能好壞的一個(gè)重要目標(biāo)。UPS能夠完結(jié)市電旁路供電與逆變器供電之間的牢靠變換的前提是，市電的溝通電壓與逆變器的溝通輸出電壓有必要同頻率、同相位和同幅值。假如UPS在履行變換的瞬間，因?yàn)閮陕窚贤娫吹碾妷褐挡煌?，因而?huì)呈現(xiàn)瞬態(tài)電壓差ΔU，假如用戶在具有過(guò)大的ΔU情況下履行切換操作，有可能會(huì)對(duì)負(fù)載發(fā)生電流沖擊。
逆變器正弦波的輸出，是經(jīng)過(guò)樹立一個(gè)正弦表，在中止程序中由正弦指針讀取正弦表值，并進(jìn)行相應(yīng)脈寬核算發(fā)生SPWM波形輸出。正弦指針為零時(shí)對(duì)應(yīng)的輸出正弦波相位也為零，所以，當(dāng)檢測(cè)到電網(wǎng)零相位點(diǎn)時(shí)，能夠經(jīng)過(guò)比較正弦指針的值來(lái)判別是否鎖相，指針為零則標(biāo)明逆變器正弦波輸出與電網(wǎng)電壓波形鎖相同步，不然，就要經(jīng)過(guò)移相盯梢電網(wǎng)電壓相位?？墒?，假如一檢測(cè)到零相位就將正弦指針清零，必定會(huì)引起較大的沖擊電流，而且這樣抗干擾能力弱，所以，體系選用逐次逼近鎖相方法。具體辦法是：每檢測(cè)到一次零相位點(diǎn)，就判別當(dāng)時(shí)正弦指針是否為零，為零標(biāo)明現(xiàn)已鎖相，不為零，則判別正弦指針處于正弦表的正半周仍是負(fù)半周，坐落正半周時(shí)就將正弦指針減1，坐落負(fù)半周就將正弦指針加1，如此重復(fù)循環(huán)直到鎖相停止。明顯，鎖相同步要在PWM中止程序中完結(jié)。
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