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1、封面作者：PanHongliang仅供个人学习摘要随着信息技术的发展，UPS广泛地应用于银行、证券、军事、医疗、航空航天等众多领域,以保护一些对供电敏感的负载如电脑系统、通讯系统、医疗系统等。对于UPS整个系统构架，可以说逆变器是不间断电源系统的核心，决定着输出电压波形的质量。同时，高性能数字信号处理器(DSP)的飞速发展，也使得UPS的数字化控制更加精确，从而提高了整个UPS系统的稳定性与可靠性。本文主要介绍了基于1MS320C2812控制，采用电压电流双环控制的三相半桥逆变器系统的总体设计方案。文中首先对UPS的主要结构进行分析、综合，在其基础上，通过比较各种逆变器的电路结构与工作原理，说
2、明了采用三相半桥逆变器的优点，文中建立了三相半桥逆变器的控制模型，将三相半桥逆变器采用电压电流双环控制，目的是令采用三相半桥逆变器结构的UPS系统具有更好、更强、更可靠的带负载能力，从而为用户提供更加优良的电源。文中根据UPS系统的硬件设计，给出了基于TMS320C2812控制的软件设计方案，结合PWM驱动程序的主程序源代码与AD采样程序的主程序源代码说明其程序的运行流程。同时，本文通过对采用三相半桥逆变器结构的UPS系统的建模。经过Matlab仿真，证明了本课题设计方案的可行性。最后，本文初步设计了一台UPS，通过实验结果证明了本文设计方案的可行性，创新性和优越性。关键词：不间断电源；数字信
3、号处理器；逆变器；数字PID控制。AbstractABSTRACTWith the development of information technology,uninterruptible power supply(UPS)which have been widely used in banldng,securities，military,medical，aerospace and so forth,are widely selected for the protection of sensitive loads suchas PC，communication systems and med
4、ical equipmentsIt can be said that inverter isthe core of UPS and determines the quality of the output voltage waveform for thewhole UPS systemMeanwhile，high-performance digital signal plDCgSSOr(DSP)hasbeen rapid development made the digital control more precise for the UPSThus thestability andthe r
5、eliability ofthe whole UPS system have been enhancedIn this耻Iper，the design of a three-phase half-bridge inverter which controlledby voltage and current double loop based On TMS320C2812 is proposedThe mainshllgtllres of the UPS are analyzed and synthesizedAfI盯that the merits of thethree-phaso half-b
6、ridge inverter afe proved by comparing several electrical circuitstructures of inverter and their principles of workThen the three-phase half bridgeinverter control model is establishedThe UPS system adopt threephase half-bridgeinverter which controlled by voltage and current double loop for the rea
7、SOll that theability ofthe UPS with loads will be better,stronger and more reliableSo it Can provide afiner power for the userAccording to the hardware design of the UPS system,thesoftware design based On the TMS320C2812 is in扛oducedThe programs of theoperating procedure ale presented by analyzing t
8、he PWM driver program and ADsample programAt the same time,the UPS system simulation model which adoptsthree-phase half-bridge inverter is built and the approach in this pai七r is demonstratedby Matlab simulation resultFinallB a preliminary design of UPS is proposed in thispaper and the feasibility,i
9、nnovation and superinatr are proved though experinaentsKey Words：uninterruptible power supply；DSP；inverter；digital PID control学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得直昌太堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名(手写
10、)礁阑翟鐾簦字日期彩叩7年比且扫日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解直昌太堂有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权直昌太堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库，并通过网络向社会公众提供信息服务。第1章引言11概述UPS(Uninterruptible Power Supplyl，即不间断电源。主要用于给个人计算机、计算机网络系统或其它电力电子设备提供不问断的电力供应。
11、当市电输入正常时，UPS将市电稳压后输出给负载，此时的UPS相当于一台交流市电稳压器，同时它还向机内蓄电池充电；当市电异常时，如欠压、断电等，UPS立即将机内蓄电池的电能，通过逆变器向负载继续供应恒压恒频的交流电，使负载维持正常工作并保护负载软、硬件不受损坏。初期的不间断电源装置，不是采用功率开关器件组成的变换电路来转换电能，而是采用柴油发电机来实现电能的变换，也把这种不间断电源装置称为动态式UPS。这种UPS的缺点也是显而易见，就是整机笨重、效率低、噪声大、操作控制不灵活、输出的电压波形不平滑，同时由于存在着转换时间，不能及时响应，会中断负载的供电。由功率开关器件组成的电力变换电路来实现电能
12、的转换，实现连续向负载供电，这种不间断电源装置称为静止式UPS。传统的静止式UPS多采用模拟电路来实现其复杂的控制功能，这种控制方式虽然可以实现UPS的基本功能，但存在着集成度不高，控制参数一旦确定就很难调整以及智能故障诊断困难等问题。本文所研究的UPS是以美国德州仪器f兀)公司的DSP芯片TMS320C2812为数字控制核心，用数字信号处理器和软件编程的方法来替代部分传统的UPS模拟电路，这比单纯由硬件所组成的电路具有更大的优势，在很大程度上提高了系统的集成度，适应了uPS的小型化，智能化，环保化和系统集成化的发展趋势“。11UPS的分类及特性UPS在60年代主要是旋转发电机式的工作方式，发
13、展至今天已成为具有智能化程度较高的静止式全电子电路的工作方式。目前，UPS一般均指静止式UPS，按其工作方式分类可分为后备式、在线互动式及在线式三大类【2-J。(1)、后备式UPS后备式UPS在市电正常时直接由市电向负载供电；当市电超出其正常的工作范围或停电时通过逆变电路，将蓄电池中存储的化学能转化成电能向负载供第1章引言电。其特点是：结构简单，体积小，成本低，但输入电压范围窄，输出电压波形稳定精度差，且有切换时间。(2)、在线互动式UPS在线互动式UPS在市电正常时与后备式UPS相同，也是直接由市电向负载供电，此时UPS的逆变器处于反向工作给电池组充电；在市电异常时逆变器立刻投入工作，将电池
14、组电压逆变为交流电压输出给负载。其特点是：有较宽的输入电压范围，噪音低，体积小等优点，但同样存在切换时间(3)、在线式UPS在线式UPS在市电正常时，对市电进行整流提供直流电压给逆变器工作，由逆变器向负载提供恒压恒频的交流电；在市电异常时，逆变器由蓄电池提供能量，由于逆变器始终处于工作状态，从而保证无间断的输出。其特点是，有较宽的输入电压范围，无切换时间，且输出电压稳定精度高，特别适合对电源要求较高的场合，但是成本较高，目前，功率大于3KVA的UPS几乎都是在线式UPS，本文所研究的UPS便属于在线式UPS。112 DSP技术在UPS中的应用微电子集成技术的发展为电力电子控制技术提供了新的思路
15、，由最初的分立元件发展到集成电路、大规模集成电路再到后来的微处理器的出现，都为UPS的控制技术带来了极大的便利。但是，由于早期的微处理器的运算速度有限，通常只具有基准正弦信号的生成，难以控制UPS的静态开关以及实现保护和显示等功能，所以作为UPS的核心逆变器早期仍然需要靠模拟电路控制。近年来，TI、MOTOROLA、ADI等公司相继推出了适用于UPS控制的DSP芯片，且功能越来越完善，性能也越来越优越，这些芯片的出现，使得UPS的控制技术朝着数字化、智能化及系统集成化的方向发展，同时对电力电子技术的发展起到了巨大的推动作用01。传统的UPS采用模拟电路控制，对于生产厂家和用户而言，无论是相控技术还是SPWM技术，模拟控制存在许多固有的缺点：(1)模拟控制采用大量的分散元件和电路板，必然导致硬件成本偏高，系统的可靠性下降；(2)由于一些人工调试器件的存在，如可调电位器，导致生产效率降低及控制系统的一致性下降；2第1章引言(3)由于器件的老化问题及热漂移问题的存在，将导致UPS输出性能的下降甚至输出失败；(4)产品升级换代困难，
