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单相在线高频BH10S-X /1KVA标机(内置7AH*2/3节)UPS电源
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米乐体育平台网页登入:基于DSP技术的三相逆变电源之SPWM原理简析

分类:三相电源

3020.00
2022-07-01 06:33:19
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商品描述

单相MCU控制高频在线式UPS


  技术芯片的出现极大的改善了开关电源的研发和设计思路,也为工程师的研发工作提供了诸多便利。在今明两天的方案分享中,我们将会为大家分享一种基于

  在本方案所设计的这一基于DSP技术而研制的逆变器电路中,核心部分主要采用的是美国TI公司生产的TMS320LF2407A DSP芯片。在确定了DSP技术芯片的核心控制理念后,接下来我们就能够根据数字控制思想构建通用的变换器系统平台。此变换器平台硬件上具有通用性,不仅适用于500W的三相逆变电源,对于输出性能有不同要求的逆变器,只需对软件进行修改即可满足要求。本方案的设计指标为输入电压220V(AC),输出电压110V(AC),频率50Hz,输出功率500W,输出电流4.5A,输出总谐波因数(THD)2%。系统原理图如下图图1所示。

  从图1所给出的系统原理图可知,整个基于DSP技术芯片所研发的三相逆变电源系统由输入整流滤波、全桥逆变、输出滤波、驱动隔离、数字控制器、辅助电源等部分构成。其中,基于DSP技术的数字控制器主要为功率电路中给开关管提供门极驱动数字信号。

  在整个三相逆变电源系统中,特定的驱动信号是根据控制指令的比较综合,通过某种调节规律及调节方式获得的。在数字控制器DSP中,还包括时序控制等。而驱动隔离部分主要是给功率主电路的开关管提供驱动模拟信号,即通过电位隔离和功率放大,在数字信号与模拟信号之间架起一座桥梁。辅助电源主要是向控制、驱动电路提供驱动电源和控制电源。输入整流部分完成ACDC的转换,逆变桥部分完成DC-AC的转换。

  在了解了这一基于DSP技术所设计的三相逆变电源系统构成情况后,接下来我们再来看一下SPWM调制原理。在采样控制理论中有一个重要结论,相信很多工程师都非常清楚,那就是冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上,其基本效果相同。这个结论是PWM控制的重要理论基础。

  在本方案中,我们所设计的这一三相逆变电源,其主系统产生脉宽调制波的基本方法也正是基于上文中所提及的采样控制理论而设计的。我们选择把一个正弦波的每半个周期分成等分,然后把每等分的正弦曲线与横轴所包围的面积用一个与此面积相等的等高矩形脉冲来代替,则各脉冲的宽度将按正弦规律变化。通常选正弦波为调制波,以高频率的等腰三角形作为载波,由之相交构成正弦波脉冲调制(SPWM)。在这一三相逆变电源系统中,产生SPWM波的步骤如下:

  首先,采用载波频率为20kHz,即载波周期为50s。然后利用通用定时器T1的周期中断T1PINT作为载波周期中断,此时T1的计时器周期相当于载波周期。此时T1的计数模式应设为连续增减模式,而CPU的时钟频率则应当设定为40MHz,同时设置T1CON中的定标系数为4,即T1的输出频率为10MHz,计数周期为100ns。

  在完成了T1技术模式和CPU时钟频率的设计后,接下来我们就需要根据占空比表达式计算出每个矩形脉冲的占空比,用占空比乘以周期寄存器的值,从而计算出比较寄存器的值,并使脉冲个数指针加1。在完成了上述操作后,接下来我们需要从周期中断子程序中将计算所得的比较寄存器的值,送到比较寄存器中,并置相应的标志位。主程序根据标志位来判断是否已完成一个周期的操作,如果标志位已置1,则清标志位,调计算占空比子程序,然后进入等待状态;如果标志位未置1,则直接进入等待状态。

  在这一基于DSP技术的三相逆变电源设计过程中,为了实现实时控制,我们特别采用了查表法来进行占空比的计算,即事先离线计算出每个开关角对应的占空比。这一步骤可由高级语言(如C或C++等)来完成,其等分数可由一变量DIVIDE来控制,列成表格(400个点),然后将其存放在数据区,等候随时调用进行比较寄存器值的计算。实验中如要调整载波频率,即保持T1PR得值不变,只需相应地改变T1的定标系数就可以改变载波频率,因此保证了算法的适应性。

产品特性指标
产品型号 BH10S/BH10L BH20S/BH20L BH30S/BH30L BH60S/BH60L BH100S/BH100L
产品容量 1KVA/0.8KW 2KVA/1.6KW 3KVA/2.4KW 6KVA/4.8KW 10KVA/8KW
整机特性参数
整机体制 双转换高频在线式
整机结构
采用塔式和机架式结构设计
整机满载效率AC-AC >90%
噪音(距离前面2米) <50dB
工作温度 0~40℃
储存温度
-15~60℃(不含电池)
湿度
<95%无冷凝
安全标准
GB/T14715
电磁兼容标准 EN50091-1/2
保护功能
过载、短路、过温、市电过高/过低、电池过高/过低
直流启动功能
具备
配接发电机功能
具备
手动旁路
选件
显示 LCD:市电下UPS运行状态、逆变状态、旁路状态、电池状态、电池量、负载量、故障信息等
声光报警
自动
静音
自动
输入特性参数
输入电压范围
100%负载:180~300Vac,50%负载:110~300Vac
175~280Vac
输入频率范围 50/60Hz(自适应)
输入功率因PF
0.99
总谐波失真(THDI) <5%
输出特性参数
输出电压 220Vac
输出功率因数 0.8
输出电压稳定度
220Vac±1%(静态负载);220Vac±2%(50-0%负载跃变);220Vac±5%(100-0%负载跃变)
输出频率(市电)
46Hz≤输入频率≤54Hz时,输出和输入保持一致;输入频率小于46Hz或大于54Hz时输出频率锁定在50Hz
输出频率(电池) 50Hz±0.2%
输出波形
纯正弦波
失真度
<1%(线性满负载),<3%(非线性负载)
过载
>125%过载运行时间大于30秒;
>150%过载运行立即转旁路关机
>120%过载运行时间30秒;
>150%过载运行立即转旁路关机
峰值因数 3:1
逆变效率 >90%
短路
电路自动保护,输出为零
输出异常
逆变器输出自动闭锁保护
噪声抑制
EMI/RFI滤波器
电池过低
关机保护
动态响应
满载3%,稳定时间为20毫秒
自动重新启动
具备
软件设定开/关机
具备
旁路特性参数
静态旁路转换时间 0ms
静态旁路输入范围 80Vac±5%~285Vac±5%
旁路逆变转换时间 2ms
电池特性参数
电池类型
密封铅酸免维护电池
标配电池额定电压、节数 12V/7Ah×2/3节
12V/7Ah×4/6节 12V/7Ah×6/8节 12V/7Ah×16节 12V/7Ah×16节
标配电池额定备用时间 5-15min 5-15min 5-15min 5-15min 5-15min
长延时电池额定电压 36Vdc 72Vdc 96Vdc 192Vdc 192Vdc
标配充电电流
1A 1A 1A 1A 1A
长延时充电电流
4A 4A 4A 4A 4A
接口特性参数
通讯接口 RS232标配;/SNMP/RS485/干接点(选件)
监控软件 具有各种操作系统下的监控管理,市电及电池状态、市电故障、电池电压低、遥控关机、控制菜单
物理参数
标机尺寸mm(深×宽×高)
405×145×220
465×190×345 465×190×345 500×240×620 500×240×620
净重量Kg
10.5/12 22.5/25 27.5/29.5 60 57
长机尺寸mm(深×宽×高)
405×145×220 465×190×345 465×190×345 500×240×460 500×240×460
净重量Kg 6.5 12 12.5 18 20
注:参数若有改动,恕不另行通知。
☆:标记颜色字体为此型号参数。