發(fā)布時(shí)間：2020-04-04 20:05

【摘要】：近年來,隨著工業(yè)進(jìn)程的加快,互聯(lián)網(wǎng)+工業(yè)概念的發(fā)展和落地,用電質(zhì)量日益成為行業(yè)關(guān)注的問題。不間斷電源(Uninterruptible Power Supply,UPS)可以確保制造和工業(yè)活動中關(guān)鍵用電設(shè)備的安全。因此,如何提升UPS的性能來滿足生產(chǎn)中的用電需求,成為了現(xiàn)今電源領(lǐng)域一個(gè)重要的研究課題。本文主要針對在線式UPS系統(tǒng)的兩大模塊——APFC模塊和逆變模塊展開研究。前級APFC模塊采用Boost電路拓?fù)?以UCC28180為控制核心實(shí)現(xiàn)單周期控制,實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)接近于1的有源功率因數(shù)校正,并制作了樣機(jī)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。逆變模塊是UPS的另一核心,針對逆變環(huán)節(jié),本文提出了PI控制與重復(fù)控制相結(jié)合的的復(fù)合控制策略。PI控制良好的動態(tài)響應(yīng)特性和重復(fù)控制著重于消除周期擾動誤差的特性相結(jié)合,可以有效提升逆變器的性能。本文以單相全橋逆變電路為研究對象,建立了系統(tǒng)傳遞函數(shù)數(shù)學(xué)模型,根據(jù)模型的頻率響應(yīng)特性給出了重復(fù)控制器的參數(shù)設(shè)計(jì),利用MATLAB軟件的Simulink工具對復(fù)合控制策略進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。最后介紹了單相全橋逆變器的硬件以及軟件的具體設(shè)計(jì),硬件設(shè)計(jì)涵蓋開關(guān)器件選擇、LC濾波器設(shè)計(jì)、驅(qū)動電路設(shè)計(jì)、采樣及信號調(diào)理電路設(shè)計(jì)等;軟件設(shè)計(jì)包含了數(shù)字SPWM波的生成方法、采樣程序、控制算法程序設(shè)計(jì)等模塊。本文以TMS320F2812為控制核心,在實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)制作了一臺實(shí)驗(yàn)樣機(jī),驗(yàn)證了控制算法的可行性和合理性。
【圖文】：

圖 1.1 后備式 UPS 工作原理后備式 UPS 輸入電壓的范圍比較窄而且它輸出電壓波形質(zhì)量欠佳。在系統(tǒng)檢測到市電供電異常時(shí)，后備式 UPS 立即切入供電線路保證用電設(shè)備不斷電，，但是轉(zhuǎn)換開關(guān)需要?jiǎng)幼鲿r(shí)間，再加上檢測時(shí)間，在負(fù)載端看來期間會有幾個(gè)毫秒的延遲，可以滿足一般設(shè)備比如計(jì)算機(jī)的用電要求，但是對于一些敏感設(shè)備就不能保證供電質(zhì)量，所以其應(yīng)用有一定的局限性。后備式 UPS的優(yōu)點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)簡單、體積小、性價(jià)比高，因而被人們廣泛用于在普通個(gè)人計(jì)算機(jī)等小功率用電環(huán)境[8]。（2）在線互動式 UPS在線互動式 UPS 和后備式 UPS 工作原理類似，差別在于在線互動式 UPS 的逆變器是在市電與負(fù)載之間并聯(lián)的。在線互動式 UPS 中沒有獨(dú)立的蓄電池充電器或者逆變器，是由一個(gè)雙向變換器代替的，在市電正常供電時(shí)，變換器向蓄電池組充電，同時(shí)對市電進(jìn)行濾波處理供給用電負(fù)載。當(dāng)監(jiān)測到市電輸入不符合用電設(shè)備的電能質(zhì)量要求時(shí)，變換器進(jìn)入逆變工作模式，這時(shí)由蓄電池組作為能量源，在負(fù)載端看來，電能供應(yīng)并未中斷，保障了關(guān)鍵設(shè)備的用電安全。這就是我們將其稱之為在線互動式 UPS 的原因。與后備式 UPS 一樣，在線互動式 UPS 也有一段轉(zhuǎn)換的時(shí)間[9]。圖 1.2 展示了在線互動式 UPS 的工作原理。

圖 1.1 后備式 UPS 工作原理后備式 UPS 輸入電壓的范圍比較窄而且它輸出電壓波形質(zhì)量欠佳。在系統(tǒng)檢測到市電供異常時(shí)，后備式 UPS 立即切入供電線路保證用電設(shè)備不斷電，但是轉(zhuǎn)換開關(guān)需要?jiǎng)幼鲿r(shí)間，加上檢測時(shí)間，在負(fù)載端看來期間會有幾個(gè)毫秒的延遲，可以滿足一般設(shè)備比如計(jì)算機(jī)的用要求，但是對于一些敏感設(shè)備就不能保證供電質(zhì)量，所以其應(yīng)用有一定的局限性。后備式 U的優(yōu)點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)簡單、體積小、性價(jià)比高，因而被人們廣泛用于在普通個(gè)人計(jì)算機(jī)等小功率電環(huán)境[8]。（2）在線互動式 UPS在線互動式 UPS 和后備式 UPS 工作原理類似，差別在于在線互動式 UPS 的逆變器是在電與負(fù)載之間并聯(lián)的。在線互動式 UPS 中沒有獨(dú)立的蓄電池充電器或者逆變器，是由一個(gè)雙變換器代替的，在市電正常供電時(shí)，變換器向蓄電池組充電，同時(shí)對市電進(jìn)行濾波處理供給電負(fù)載。當(dāng)監(jiān)測到市電輸入不符合用電設(shè)備的電能質(zhì)量要求時(shí)，變換器進(jìn)入逆變工作模式，時(shí)由蓄電池組作為能量源，在負(fù)載端看來，電能供應(yīng)并未中斷，保障了關(guān)鍵設(shè)備的用電安全這就是我們將其稱之為在線互動式 UPS 的原因。與后備式 UPS 一樣，在線互動式 UPS 也有段轉(zhuǎn)換的時(shí)間[9]。圖 1.2 展示了在線互動式 UPS 的工作原理。
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN86

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本文編號：2614019