站用单相在线式UPS的设计

发布时间：2017-08-29 04:04

  本文关键词：站用单相在线式UPS的设计

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【摘要】：随着信息技术的快速发展和计算机的日益普及,不间断电源(UPS)的应用也越来越广泛,各行各业对UPS的性能不断提出越来越高的要求,尤其在精密测量系统、航空管理系统、医用控制系统等行业。一方面要求UPS系统能够保证连续的供电,另一方面要求为负载提供优质的、稳压、稳频、无浪涌的电能。而UPS整个系统的性能很大程度上是由UPS的控制部分决定的,因此选择合适的控制策略对于系统起着至关重要的作用。目前,随着数字化控制的不断发展和完善,UPS系统的控制逐渐由模拟控制转向数字控制,现在这也是UPS研究的一个热门。本文基于目前在线式UPS的研究现状,重点研究了如何提高系统的输入功率因数和系统的稳定性。首先从理论上详细分析了在线式UPS系统的组成部分及各个模块的作用、工作原理和工作状态。对功率校正电路、逆变电路及蓄电池充电电路的拓扑结构进行了分析和选型。然后对UPS的功率校正电路和逆变电路的控制方法进行了分析和研究,为了改善系统的动态及稳态性能,结合实际,本文提出了一些控制算法,并将之引入到UPS系统的各个环节的控制中：(1)提出了采用平均电流法控制功率校正电路；(2)针对负载对逆变器的影响,提出采用带负载前馈的双闭环控制策略,其中采用极点配置设计控制器的参数；(3)采用双闭环控制蓄电池的充电电路。同时,在MATLAB中搭建UPS系统的APFC、逆变电路及蓄电池充电电路模型进行仿真,并对各个仿真结果进行分析和比较,其功率因数和稳定性均有所提高,达到设计要求。基于以上研究,对系统进行了初步软件设计,其中包括系统的主程序、初始化、定时器产生PWM脉冲控制信号及中断周期子程序的控制流程设计。最后结合实际,搭建了相关实验平台,完成了UPS的输入功率因数校正环节,逆变环节的实验。
【关键词】：功率因数校正 小信号模型 逆变器 双环控制 极点配置
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN86
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 绪论11-19
• 1.1 研究背景及意义11-12
• 1.2 UPS的基本概述12-15
• 1.2.1 UPS的简介12
• 1.2.2 UPS的分类12-15
• 1.3 国内外UPS的研究现状15-16
• 1.4 本文的主要研究内容16-19
• 2 在线式UPS的原理19-31
• 2.1 在线式UPS系统主电路的设计19-27
• 2.1.1 功率因数校正电路的选择19-21
• 2.1.2 逆变电路的选择21-23
• 2.1.3 蓄电池充电电路的选择23-26
• 2.1.4 DC/DC变换电路26
• 2.1.5 其他外围电路26-27
• 2.2 在线式UPS工作原理27-28
• 2.3 在线式UPS工作模式转换28
• 2.4 本章小结28-31
• 3 在线式UPS的控制算法及仿真31-57
• 3.1 有源功率因数校正电路的控制算法31-39
• 3.1.1 控制方法31-33
• 3.1.2 控制电路设计33-38
• 3.1.3 有源功率校正电路建模及仿真38-39
• 3.2 单相全桥逆变电路的控制算法39-53
• 3.2.1 控制方法39-41
• 3.2.2 控制电路设计41-48
• 3.2.3 单相全桥逆变电路建模及仿真48-53
• 3.3 蓄电池充电电路的控制算法53-55
• 3.3.1 控制电路设计53
• 3.3.2 充电电路建模及仿真53-55
• 3.4 本章小结55-57
• 4 在线式UPS控制电路及软件设计57-65
• 4.1 控制电路组成57-59
• 4.2 软件设计59-64
• 4.2.1 主程序设计59-60
• 4.2.2 初始化程序设计60-61
• 4.2.3 定时器中断程序设计61-64
• 4.2.4 定时器T1周期中断程序设计64
• 4.3 本章小结64-65
• 5 实验结果65-67
• 5.1 实验结果65-66
• 5.2 本章小结66-67
• 6 总结与展望67-69
• 6.1 总结67
• 6.2 展望67-69
• 参考文献69-73
• 作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果73-77
• 学位论文数据集77

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本文编号：751195