不間斷電源設(shè)計(jì)說明.

1、 . . . 1 / 33摘要摘要隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展,供電網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載越來越復(fù)雜,特別是大型用電負(fù)載的啟動(dòng)和停止,大型可控電力電子設(shè)備的應(yīng)用以與網(wǎng)絡(luò)部噪聲會(huì)使交流正弦波發(fā)生畸變。另外,自然界的雷電,電網(wǎng)的接地不良等因素均能夠影響到電網(wǎng)的供電質(zhì)量。一套好的 UPS 系統(tǒng)可以提高運(yùn)行的穩(wěn)定性，隨著單片機(jī)，DSP 等的應(yīng)用，UPS 已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化和智能化。同時(shí)，電力電子器件的飛速發(fā)展也為主功率部分的簡(jiǎn)化以與先進(jìn)控制策略的應(yīng)用提供了必要條件。目前，以電力電子器件組成的逆變器，以單片機(jī)為控制核心的 UPS 電源已普遍應(yīng)用于我國(guó)的各行各業(yè)，而本課題就是以 IGBT 組成的逆變器，以單片機(jī)為控制核心的不

2、間斷電源為基礎(chǔ)展開研究和設(shè)計(jì)的。目錄目錄摘要 1ABSTRACT.21.緒論 51.1 引言 51.2 UPS 發(fā)展現(xiàn)狀 51.3 不間斷電源 UPS 的分類和結(jié)構(gòu) 61.3.1 動(dòng)態(tài) UPS 工作原理 61.3.2 靜止式 UPS .61.4 本設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù) 92.UPS 總體結(jié)構(gòu)和整流、逆變主電路 102.1 UPS 總體結(jié)構(gòu) 102.2 UPS 整流、逆變主電路的設(shè)計(jì) 102.2.1 三相電源變壓器 102.2.2 三相不控整流橋 112.2.3 單相倍頻逆變橋 122.2.4 阻容吸收裝置 133.控制電路 143.1 正弦脈寬調(diào)制電路 143.2 驅(qū)動(dòng)電路 16 . . . 2 /

3、333.3 調(diào)整電路 174.轉(zhuǎn)換開關(guān) 204.1 轉(zhuǎn)換開關(guān)的主電路 204.2 觸發(fā)電路 224.3 控制電路 245.充電電路 265.1 充電電路的主電路 265.2 充電電路的控制電路 285.3 充電過程 316.保護(hù)電路 336.1 過壓保護(hù) 33致 35參考文獻(xiàn) 36附錄一:整流逆變主電路 37附錄二：觸發(fā)電路 37附錄三：控制電路 38附錄四：充電電路 401.1.緒論緒論1.11.1 引言引言現(xiàn)代社會(huì)中，電能是一種使用最為廣泛的能源，其應(yīng)用程度是衡量一個(gè)國(guó)家發(fā)展水平的重要標(biāo)志之一。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人類社會(huì)對(duì)電能的需求正日益增加，同時(shí)對(duì)電能質(zhì)量以與供電安全性的要求也越來越高

4、。例如，在銀行、證券、通信、工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)線、辦公自動(dòng)化、醫(yī)療、甚至物業(yè)管理等各行業(yè)中，供電故障將有可能對(duì)其帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。特別是隨著 Internet 高速發(fā)展和信息化、網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)步伐的加快，數(shù)據(jù)安全成為各行業(yè)普遍關(guān)注的問題，然而供電的故障對(duì)數(shù)據(jù)的安全性將無疑是致命的。使用不間斷電源(UPS, Uninterruptible Power System),確保關(guān)鍵用電設(shè)備的安全性是解決上述問題的最重要的方法之一。這也使得全社會(huì)對(duì)不間斷電源的需求日益增加。 . . . 3 / 331.21.2 UPSUPS 發(fā)展現(xiàn)狀發(fā)展現(xiàn)狀自二十世紀(jì)六十年代出現(xiàn)了一種新型的交流不間斷供電系統(tǒng)以來。以美國(guó)為代

5、表的發(fā)達(dá)國(guó)家相繼開始了對(duì) UPS 的生產(chǎn)、研究工作。發(fā)展至今，己研究、制造出形形色色、種類繁多的各式 UPS。其被廣泛的應(yīng)用于金融、電信、政府部門、郵政、稅務(wù)等企事業(yè)單位。同一切先進(jìn)技術(shù)一樣，在廣大市場(chǎng)的需求下，在各種先進(jìn)控制技術(shù)的強(qiáng)力推動(dòng)下，UPS 也正在不斷的朝著自己的方向發(fā)展。目前，國(guó)外學(xué)者都對(duì) UPS 開展了廣泛的研究工作，各種先進(jìn)的控制技術(shù)被引入。在此基礎(chǔ)上，許多國(guó)外知名 UPS生產(chǎn)廠商，如山特、梅蘭日蘭、APC 等，紛紛利用自己的技術(shù)優(yōu)勢(shì)推出了多款集數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化于一身的新一代 UPS。作為 UPS 消費(fèi)大國(guó)的中國(guó)，不論是大功率市場(chǎng)還是小功率市場(chǎng)，我國(guó)的國(guó)產(chǎn)UPS 市場(chǎng)占有

6、率都小于 50%,甚至 30%都不到。由此可見，與國(guó)外相比，我國(guó)在UPS 研究與生產(chǎn)領(lǐng)域都還處于一個(gè)弱勢(shì)階段。1.31.3 不間斷電源不間斷電源 UPSUPS 的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)所謂不間斷電源就是當(dāng)交流電網(wǎng)輸入發(fā)生異?；蛑袛鄷r(shí)，它可以繼續(xù)向負(fù)載供電，并能夠保證供電質(zhì)量，使負(fù)載供電不受影響。這種供電裝置稱為不間斷電源裝置，或者稱為不間斷供電系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱 UPS(Uninterruptible Power System)。不間斷供電裝置依據(jù)其向負(fù)載提供的是交流還是直流可分成兩大類型，即直流不間斷供電系統(tǒng)和交流不間斷供電系統(tǒng)，但習(xí)慣上人們總是將交流不間斷供電系統(tǒng)簡(jiǎn)稱為 UPS。正因?yàn)槿绱?，本書也沿用這一習(xí)慣

7、稱呼而將交流不間斷電源簡(jiǎn)寫為UPS。1.3.21.3.2 UPSUPS靜止式 UPS 的經(jīng)典方案如圖 1-2 所示，其原理是：電網(wǎng)正常時(shí)，市電經(jīng)整流器變成直流，再經(jīng)逆變器將直流變成交流，后經(jīng)轉(zhuǎn)換開關(guān)送給負(fù)載；在電網(wǎng)異常時(shí)，由蓄電池給逆變器提供直流電能，經(jīng)逆變器變成交流后送給負(fù)載；當(dāng)整流器、逆變器或蓄電池等單元出現(xiàn)故障時(shí)，可經(jīng)過轉(zhuǎn)換開關(guān)將市電旁路給負(fù)載。 . . . 4 / 33圖 1-1 動(dòng)態(tài) UPS 結(jié)構(gòu)圖對(duì)靜止型 UPS 而言，按其工作方式又可分為在線式(online)和后備式(offline)兩種，但無論是后備式還是在線式 UPS，其基本結(jié)構(gòu)大體一樣，只是在工作方式上和為負(fù)載供電的質(zhì)量上

8、有一定的差異。下面就圖 1-2 來簡(jiǎn)要說明在線式和后備式 UPS 的異同點(diǎn)，同時(shí)說明在線式和后備式的含義。（1）在線式 UPS 工作過程在線式 UPS 的工作過程是，電網(wǎng)正常供電時(shí)，交流電經(jīng)輸入變壓器后，一方面經(jīng)充電器給蓄電池充電，另一方面經(jīng)整流器變成直流后送至逆變器，經(jīng)逆變器變成交流后再通過輸出變壓器，最后經(jīng)轉(zhuǎn)換開關(guān)(K 接 4 點(diǎn))送給負(fù)載。此時(shí)的電能流向如下：電網(wǎng) 輸入變壓器 整流濾波 逆變器 輸出變壓器 轉(zhuǎn)換開關(guān) 負(fù)載 充電器 蓄電池組旁路 B A A電網(wǎng) A 蓄電池圖 1-2 經(jīng)典型 UPS 結(jié)構(gòu)框圖電網(wǎng)供電異常時(shí)(過壓、欠壓、斷電)，保護(hù)電路(圖 1-2 中未畫出)將切斷輸入市電與

9、 UPS 的聯(lián)系，讓蓄電池為逆變器提供直流電能，此時(shí)的能量流向如下：蓄電池組 逆變器 輸出變壓器 轉(zhuǎn)換開關(guān) 負(fù)載變壓器整流器逆變器變壓器轉(zhuǎn)換開關(guān)K充電器 . . . 5 / 33由上述可見，在線式 UPS 就是指電網(wǎng)正常供電時(shí)，電網(wǎng)一方面對(duì)蓄電池充電，另一方面經(jīng)過 UPS 部處理和變換后再送給負(fù)載；電網(wǎng)停電或供電異常時(shí)，由蓄電池向逆變器提供電能，保證負(fù)載供電不間斷。在電網(wǎng)供電轉(zhuǎn)為電網(wǎng)中斷、蓄電池供電時(shí)，負(fù)載供電沒有任何中斷。當(dāng)然，這是 UPS 部無任何故障時(shí)的情況。若UPS 部任何一個(gè)單元出現(xiàn)故障，則控制電路可使轉(zhuǎn)換開關(guān)由 K 接 A 點(diǎn)轉(zhuǎn)換為 B 點(diǎn)，即實(shí)現(xiàn)旁路輸出。這樣的轉(zhuǎn)換一是有轉(zhuǎn)換時(shí)間

10、(供電有間斷)，二是此時(shí)市電必須不中斷，否則負(fù)載供電就無保障了。為了使轉(zhuǎn)換過程不影響負(fù)載工作，應(yīng)該使轉(zhuǎn)換時(shí)間盡可能短，考慮到較大的濾波電容的儲(chǔ)能作用，轉(zhuǎn)換時(shí)間一般應(yīng)小于3ms。目前，功率稍大一些的 UPS 為了縮短轉(zhuǎn)換時(shí)間，大都采用靜態(tài)無觸點(diǎn)電子開關(guān)，這就大大縮短了轉(zhuǎn)換時(shí)間。（2）后備式 UPS 工作過程后備式 UPS 的工作過程是：電網(wǎng)供電正常時(shí)，電網(wǎng)一方面經(jīng)變壓器至充電器給蓄電池組充電；另一方面經(jīng)變壓器和旁路開關(guān)(K 接 B 點(diǎn))送給負(fù)載。此時(shí)的電能流向如下：電網(wǎng) 變壓器 轉(zhuǎn)換開關(guān) 負(fù)載 充電器 蓄電油組供電異常時(shí)，控制電路立即切斷電網(wǎng)與負(fù)載的聯(lián)系，同時(shí)起動(dòng)逆變器并使 K由接 B 轉(zhuǎn)為接

11、A，繼續(xù)由蓄電池提供電能向負(fù)載供電。此時(shí)的電能流向如下：蓄電池組 逆變器 輸出變壓器 轉(zhuǎn)換開關(guān) 負(fù)載這時(shí)的能量流向和在線式是一樣的，只是轉(zhuǎn)換為蓄電池輸送電能這個(gè)過程和在線式 UPS 有區(qū)別，即在線式 UPS 當(dāng)電網(wǎng)異常轉(zhuǎn)為蓄電池提供電能時(shí)不存在轉(zhuǎn)換時(shí)間，而后備式 UPS 存在一定的轉(zhuǎn)換時(shí)間，這種轉(zhuǎn)換時(shí)間和在線式 UPS 中的轉(zhuǎn)換旁路時(shí)間一樣，一般希望其愈短愈好。通過上述可見，后備式 UPS 就是指電網(wǎng)正常供電時(shí)，電網(wǎng)通過旁路開關(guān)直接送給了負(fù)載，同時(shí)也給 UPS 的蓄電池充電。送給負(fù)載的是沒有經(jīng)過 UPS 加工和處理的電網(wǎng)的電，供電質(zhì)量明顯不與在線式 UPS 的供電質(zhì)量好。在電網(wǎng)供電出現(xiàn)異常時(shí)，

12、才啟動(dòng) UPS 部的逆變器工作，將蓄電池提供的直流電能變成交流電能后送給負(fù)載。 . . . 6 / 33后備式 UPS 和在線式 UPS 雖然其基本結(jié)構(gòu)大致一樣，但在電網(wǎng)正常供電時(shí)，在線式 UPS 的輸出較后備式 UPS 的輸出交流電質(zhì)量好，這主要是說在線式 UPS 的輸出是穩(wěn)壓、穩(wěn)頻的，而后備式 UPS 最多對(duì)輸出采取粗穩(wěn)壓而沒有穩(wěn)頻等其他處理功能。不但如此，在電網(wǎng)供電異常、蓄電池組開始向逆變器提供能量時(shí)，在線式 UPS 沒有轉(zhuǎn)換時(shí)間，后備式 UPS 是有一定的轉(zhuǎn)換時(shí)間的。因此從工作方式和供電質(zhì)量上看，電網(wǎng)供電時(shí)和電網(wǎng)供電轉(zhuǎn)為蓄電池組提供電能的轉(zhuǎn)換過程，在線式UPS 的性能優(yōu)于后備式。有的后

13、備式 UPS 的生產(chǎn)廠家加了電網(wǎng)濾波裝置，有的在輸出變壓器上增加了一些抽頭，以實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出的簡(jiǎn)單穩(wěn)壓，使其產(chǎn)品的性能有所改善，但終究和在線式還有一定差距。但后備式 UPS 約造價(jià)低于在線式 UPS，因此小容量的后備式 UPS 也得到了廣泛的應(yīng)用。1.41.4 本設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)本設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)本文設(shè)計(jì)的是靜止型不間斷電源，而在線式和后備式相比，有著明顯的優(yōu)勢(shì)，所以本文設(shè)計(jì)在線式的 UPS。其技術(shù)性能如下：輸入電壓：三相四線制 380V、50Hz 交流電壓輸入電壓圍：380V 土 10輸入頻率圍：50Hz 土 5輸出電壓：?jiǎn)蜗?220V、50Hz 交流電壓電壓穩(wěn)定度：220V 土 2頻率穩(wěn)定度：50Hz

14、 土 0.5蓄電池組：采用 12v、38Ah 全密封電池 16 塊滿載工作時(shí)：蓄電池組能維持 15min . . . 7 / 332.UPS2.UPS 總體結(jié)構(gòu)和整流、逆變主電路總體結(jié)構(gòu)和整流、逆變主電路2.12.1 UPSUPS 總體結(jié)構(gòu)總體結(jié)構(gòu)10KVA UPS 電源的總體結(jié)構(gòu)框圖如圖 2-1 所示。在圖 2-1 中：1.主電路、調(diào)整電路、正弦脈寬調(diào)制電路、驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成雙閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，使 UPS 輸出電壓穩(wěn)定、輸出波形失真小。2.主電路設(shè)置很大的濾波電容器，可以吸收來自電網(wǎng)的各種干擾信號(hào)，從而提高 UPS 的抗干擾性。3.設(shè)置了充電電路，為蓄電池充電。4.設(shè)置了完善的保護(hù)系統(tǒng)，是電力電子模

15、塊、蓄電池得到可靠的保護(hù)。5.設(shè)置了轉(zhuǎn)換開關(guān)，一旦逆變器出現(xiàn)故障，便使逆變器輸出轉(zhuǎn)換為市電輸出。 電網(wǎng)正常供電時(shí)，電網(wǎng)一方面通過主電路先整流，再逆變成標(biāo)準(zhǔn)正弦交流電壓后，經(jīng)過轉(zhuǎn)換開關(guān)輸出；同時(shí)，電網(wǎng)又通過充電電路變成直流電壓向蓄電池充電。電網(wǎng)中斷供電時(shí)，蓄電池通過逆變器變成標(biāo)準(zhǔn)正弦交流電壓，該電壓又經(jīng)過轉(zhuǎn)換開關(guān)輸出。逆變器出現(xiàn)故障時(shí)，UPS 通過轉(zhuǎn)換開關(guān)進(jìn)行旁路輸出，并停止逆變器工作。2.2 UPS 整流、逆變主電路的設(shè)計(jì)10KVAUPS 主電路的功能是將非標(biāo)準(zhǔn)正弦波電壓變換為標(biāo)準(zhǔn)正弦波電壓。它主要由輸入濾波器、三相電源變換器、三相不控整流橋、阻容吸收裝置、單相倍頻逆變橋、輸出變壓器，其電路如

16、圖 2-2 所示。2.22.2.1.1 三相電源變壓器三相電源變壓器1B三相電源變壓器1B的功能是：1.將 UPS 與市電隔離。 2.220V 變換為 110V(防止 IGBT 擊穿)。123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:15-Jun-2007Sheet of File:G:BA CKUP1.DDBDrawn By:、SPWM、 . . . 8 / 33123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:15-Jun-2007Sheet of File:G:BA CKUP1.DDBDra

17、wn By:、SPWM、圖 21 UPS 總體結(jié)構(gòu)框圖2.2.22.2.2 三相不控整流橋（三相不控整流橋（）1D 6D三相不控整流橋（）由三個(gè)整流管模塊構(gòu)成,它的功能是將三相交流1D 6D電壓變換為單相脈動(dòng)直流電壓。其輸出電壓平均值近似由公式 2.1 決定。 110V=269V (2.1)dV6 圖 2-2 UPS 整流、逆變主電路2.2.32.2.3 單相倍頻逆變橋單相倍頻逆變橋單相倍頻逆變橋如圖 2-3 所示，它的功能是將直流電壓或變成單相正弦dVeV123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:14-Jun-2007Sheet of

18、File:G:、BA79591.DDBDrawn By:C3T1T2T3T4VaVbVcD1D3D5D2D4D6D7D8C1C2R1R2Vo220VB1110V . . . 9 / 33脈寬電壓。它由四塊 IGBT 模塊組成，輸入端接整流器。輸出端通過接負(fù)載。2BIGBT 模塊的柵極分別接驅(qū)動(dòng)脈沖。圖 23 單相倍頻逆變橋其工作過程如下1.在期間 0t 1t與為，與為 0，與導(dǎo)通，與截止，變壓器初級(jí)電1Gv4Gvgv2Gv3Gv1T4T2T3T2B壓 沿著12路徑流動(dòng)，故 1idV+1T 4TdV-=12VdV0VdV2.在期間1t2t與為,與為 0，截止，變壓器的初級(jí)電流 沿著 21Gv3G

19、vgv2Gv4Gv4T2B1i3T1 流動(dòng)，將變壓器中儲(chǔ)存的能量消耗在電路電阻中。由于、導(dǎo)通，變1T 2B3T1T壓器的 1、2 兩端被短路，故 2B0 012V0V期間重復(fù)上述過程。2t 0t3.在期間0t 1t與為 0V，與為，、導(dǎo)通，變壓器初級(jí)電流 沿著1Gv4Gv2Gv3GvGv2T3T1idV+21路徑流動(dòng)。由于、導(dǎo)通，故3T2TdV-2T3T=21VdV0VdV4.在期間1t2t與為 0V，與為，截止，變壓器初級(jí)電流 沿著 11Gv3Gv2Gv4GvGv3T1i2T2 路徑流動(dòng)，將變壓器中儲(chǔ)存的能量消耗在電路電阻中。由于、導(dǎo)4T2B2T4T通，變壓器的 1、2 兩端被短路，故2B1

20、23456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:14-Jun-2007Sheet of File:G:、BA79591.DDBDrawn By:T1T2T3T4V iC?+-12V o . . . 10 / 330 021V0V；期間重復(fù)上述過程。2t 0t對(duì)輸出電壓進(jìn)行博氏級(jí)數(shù)展開，輸出電壓基波分量為：0v=sin01vedV1tw輸出電壓中最低次諧波的頻率為：+，-。其中，為驅(qū)動(dòng)脈沖的兩f1ff1ff倍，為調(diào)頻，一般為 50H：。1f電力電子模塊的主要參數(shù)如下：1）DSOBV(1.652.64) DSOBVdV (1.652.64)269 4

21、44710V 選擇為 600V DSOBV2) DMI=DMI2iPEd考慮到蓄電油放電終廠時(shí)，仍能維持滿載輸出；另外考慮到占空比 為 0.3d時(shí)，也能維持滿載輸出，則210000/(0.31610.5)=396ADMI選擇為 400ADMI3) GEV=(1. 52.5)GEV()GE thV =1.52.5)5=7.512.5V故可選擇為 15 VGEV2.2.42.2.4 阻容吸收裝置阻容吸收裝置阻容吸收裝置由、組成。若單相倍頻逆變器輸入端出現(xiàn)1R2R1C2C7D8D過電壓，過電壓首先通過向充電，由于電容器兩端電壓不能突變，故過電7D1C壓被吸收。IGBT 模塊導(dǎo)通時(shí)，電容器通過、IGB

22、T 模塊放電，限制了放電1C1R1R電流，從而保護(hù)了 IGBT 模塊。3.3.控制電路控制電路在 UPS 中控制電路的功能主要是：1.產(chǎn)生驅(qū)動(dòng) IGBT 模塊的脈沖。 . . . 11 / 332.對(duì) IGBT 模塊進(jìn)行瞬時(shí)保護(hù).控制電路由正弦脈寬調(diào)制電路、驅(qū)動(dòng)電路、電壓調(diào)節(jié)電路、波形調(diào)節(jié)電路組成。其電路如圖 3-1 所示。圖 3-1 控制電路3.13.1 正弦脈寬調(diào)制電路正弦脈寬調(diào)制電路正弦脈寬調(diào)制電路的功能是產(chǎn)生四組正弦脈寬驅(qū)動(dòng)信號(hào)。它是由誤差放大器、三角波發(fā)生器、比較器、同相器、倒相器、延時(shí)電路與控制門組成。(1)正弦脈寬驅(qū)動(dòng)信號(hào)的產(chǎn)生三角波發(fā)生器是由集成運(yùn)放與電容器構(gòu)成。壓控振蕩器輸出

23、信號(hào)經(jīng)33U153C過 2 分頻后，通過、加在反相端(6 腳)，在輸出端輸出三角波。273C303R33U33U由于集成運(yùn)放采用單電源，故 6v 直流偏置電壓通過加在的同相端，33U403R33U于是輸出的三角波在 6v 基礎(chǔ)上進(jìn)行變化，其波形如圖 3-2(a)所示。輸出的三角123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:9-Jun-2007 Sheet of File:D:PROGRAM FILESDESIGN EX PLORE R 99 SEEXAM PL ESBAD3251.DDBDrawn By:VV G1V G2V G3V G4V

24、G1V G2t(g)t(f)t(e)t(d)t(c)t(a)t(b)1234ABCDEF4321FEDCBATitleNumberRevisionSizeBDate:11-Jun-2007Sheet of File:G:、BACKUP43.DDBDrawn By:V 03R263R353C313C213R333R183R153R173R253VR3POT 23R63R163R223R363R213VR2POT 23R43R143C283R113R133C293C193R393R383R273C153C273R403R723R693U213R303U173U83U33U33U8、3U12、3U2

25、13U17、3U12、3U213U17、3U123U213U17、3U12、6VV i3R23R23R23R23D2V 23D312V6V3C123R1212V6V12V81071115PWM161412131891/23U43U412V12V12V6V12V12V3U4INHINHINHINH12V52 20V EXB84163152 20VEXB84163152 20V631EXB8415220V EXB8416316V6V+-+- . . . 12 / 33波一路加在比較器反相端(8 端)；另一路通過由、與運(yùn)放構(gòu)成的83U273R383R33U倒相器后輸出反三角波。由于采用單電源，6v

26、偏置電壓也通過，加在運(yùn)33U393R放同相端(3 腳)，故反三角波也是在 6v 基礎(chǔ)上進(jìn)行變化，其波形如圖 3-2(a)33U中虛線所示。反三角波信號(hào)加在比較器的反相端(10 腳)。83U圖 3-2 波形圖由交流誤差放大器輸出端(8 腳)輸出的正弦波電壓加在比較器同相端43U83U(9 腳、11 腳)。若正弦波電壓大十二角波電壓，比較器輸出端(14 腳)為高電位；若正弦波電壓小于三角波，比較器輸出端(14 腳)為低電位。其輸出波形如圖 3-2 (b)所示。若正弦波電壓大于反三角波電壓，比較器輸出端為高電位；若正弦波電壓小于反三角波電壓，比較器輸出端為低電位。其輸出波形如圖 3-2 (c)所示。

27、(2)由兩組驅(qū)動(dòng)信號(hào)變成四組驅(qū)動(dòng)信號(hào)由于單相逆變橋由四個(gè)橋臂組成，放需要四組驅(qū)動(dòng)情號(hào)的驅(qū)動(dòng)脈沖與的驅(qū)動(dòng)脈沖相位相反。1T2T的驅(qū)動(dòng)脈沖與的驅(qū)動(dòng)脈沖相位相反。3T4T為了將兩組驅(qū)動(dòng)脈沖變?yōu)樗慕M驅(qū)動(dòng)脈沖，特采用兩組同相器與兩組反相器，同相器與反相器均由異或門組成，異或門有一個(gè)輸入端接低電位，則構(gòu)成同123U相器；異或門有一個(gè)輸入端接高電位，則構(gòu)成反相器。其電路如圖 3-2 所示。比較器輸出端(14 腳)輸出信號(hào)通過同相器時(shí)，其輸出脈沖相位不變，波形如圖 3-2 (b)所示；輸出信號(hào)經(jīng)過反相器時(shí)，其輸出脈沖相位相反，波形如圖 3-2 (d)所示；比較器輸出端(13 腳)輸出信號(hào)經(jīng)過同相器時(shí)，其輸出脈

28、沖相位不變， . . . 13 / 33波形如圖 3-2 (c)所示；輸出信號(hào)經(jīng)過反相器時(shí)，其輸出脈沖相位相反，波形如圖 3-2 (e)所示。3.23.2 驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)電路的功能是為 IGBT 提供正、負(fù)柵壓，保護(hù) IGBT 模塊，隔離主電路與控制電路的電聯(lián)系。它由達(dá)林頓驅(qū)動(dòng)器和 Ex 跳 41 混合驅(qū)動(dòng)器組成，其電路如圖3-1 所示。(1)達(dá)林頓驅(qū)動(dòng)器在圖 3-1 中，采用的是 ULN2004AN 集成芯片，它是達(dá)林頓驅(qū)動(dòng)器，其外213U形與部結(jié)構(gòu)示意圖如圖 3-3 所示。圖 圖 33 達(dá)林頓驅(qū)動(dòng)器由于 EXB841 混合驅(qū)動(dòng)器的輸入端需要的輸入功率比較大，而與門輸出173U脈沖的功

29、率比較小，不足以驅(qū)動(dòng) EXB841 混合驅(qū)動(dòng)器正常工作，故需要設(shè)置達(dá)林頓驅(qū)動(dòng)器以放大驅(qū)動(dòng)脈沖的功率。(2) EXB841 混合驅(qū)動(dòng)器EXB841 混合驅(qū)動(dòng)器部結(jié)構(gòu)示意圖如圖 3-1 所示，它部包含光電鍋合器、驅(qū)動(dòng)器、過載保護(hù)電路。光電耦合器的作用是隔離主電路與控制電路之間電的聯(lián)系。驅(qū)動(dòng)器的作用是放大驅(qū)動(dòng)脈沖功率。驅(qū)動(dòng)信號(hào)為時(shí)，EXB841 輸出端 3 腳為高電mv位，驅(qū)動(dòng)電流沿 3 腳 IGBT 模塊輸入電容 1 腳流動(dòng)，向電容器充issCissC電，逐漸上升；當(dāng)上升到 IGBT 的開啟電壓時(shí)，IGBT 模塊導(dǎo)通，IGBT 隨幅cvcvcv度上升而逐漸進(jìn)入深度飽和。驅(qū)動(dòng)信號(hào)為“0”時(shí)，EXB8

30、41 輸出端 3 腳與 1 腳之間出現(xiàn)5v 電壓，輸入電容通過 3 腳、1 腳放電；當(dāng)下降到 IGBT 的截止電issCcv壓時(shí)，IGBT 模塊截止。IGBT 模塊截止后，發(fā)射極與柵極之間承受反向電壓，維持 IGBT 模塊截止。瞬時(shí)保護(hù)電路的作用是保護(hù) IGBT 模塊。IGBT 模塊的過載能力低，瞬時(shí)過載便可使之損壞，故需要設(shè)置瞬時(shí)保護(hù)電路。它由過流檢測(cè)電路、低速切斷電路組成，其功能是將過載電流限制在安全工作區(qū) . . . 14 / 33域。該電路采用延遲搜索方法進(jìn)行保護(hù)。所謂“延遲搜索” ，就是實(shí)時(shí)檢測(cè) UBT模塊兩端電壓：若超出設(shè)定電壓值，先將柵極電壓從 15v 降至某一設(shè)定值(如 10V

31、)，延時(shí) 10s 左右再進(jìn)行檢測(cè)；如故障消失，自動(dòng)將柵極電壓恢復(fù)到 15V；如放降m未消失，自動(dòng)將柵壓降至 0V 以下，關(guān)斷 IGBT 模塊。3.33.3 調(diào)整電路調(diào)整電路閉環(huán)負(fù)反饋調(diào)整電路的功能是穩(wěn)定 UPS 輸出電壓、改善 UPS 輸出波形。它是由調(diào)整電路、SPWM 電路、驅(qū)動(dòng)電路與主電路組成。調(diào)整電路包括波形調(diào)整電路、電壓調(diào)整電路。(1)波形調(diào)整電路波形調(diào)整電路由檢測(cè)電路、給定電壓、誤差放大器組成。檢測(cè)電路在這里指的是交流電壓檢測(cè)電路，它由降壓變壓器、電阻分壓13B器、組成。設(shè)變壓器的變比為 n，則變壓器次級(jí)電壓為：263R253R2V0Vn電阻分壓器輸出電壓為：2522526333fR

32、VVRR=+令()252526333RFRRn=+則0fVFV=上式表示：檢測(cè)電壓與 UPS 電源輸出電壓成正比。該電壓通過與校正fV353R網(wǎng)絡(luò)(、)加到誤差放大器的反相端。313C173R333R43U給定電壓是由 Sigma PWM1300L 集成芯片提供。 給定信號(hào)通過 14 腳加在 8 分頻器輸入端，經(jīng)過 8 分頻后變成 100Hz 對(duì)稱脈沖加在外接 2 分頻器輸入端，經(jīng)過 2 分頻后變成 50Hz 對(duì)稱脈沖，由 12 腳、13 腳接回集成芯片。800Hz、100Hz、50Hz 脈沖同時(shí)加在階梯波發(fā)生器輸入端，在其輸出端獲得 16 階梯波。由 12 腳輸入的 50Hz 脈沖經(jīng)過變換器

33、變成同頻率窄脈沖，加在電子開關(guān)的控制端。電子開關(guān)輸入端接固定 6v 直流電壓。每當(dāng)階梯波過零時(shí)，電子開關(guān)閉合，6v 直流電壓便加在階梯波上，使階梯波向上提高 6v。階梯 . . . 15 / 33波通過濾波器變成光滑正弦波輸出。正弦波電壓通過、，加在誤差放大163R123C器反相端。設(shè)給定電壓為。43Umv誤差放大器的功能是放大給定電壓與測(cè)量電壓之差，以提高閉環(huán)調(diào)整系統(tǒng)精度。誤差放大器是由中 8 腳、9 腳與 10 腳，電阻、，電容器、43U173R183R183C構(gòu)成的比例積分放大器。靜態(tài)時(shí)，比例積分支路、不起作用。由于”193C183R193C與相位相反，故誤差放大器輸出電壓為：mvfvc

34、v （）cv3kmvfv式中，K3 為誤差放大器的放大倍數(shù)。在圖 3-1 中，、是校正環(huán)節(jié)，12v 電源、與構(gòu)成直流偏置電53C53R63R33VR壓，它們的作用是抑制失調(diào)電壓。閉環(huán)波形調(diào)節(jié)系統(tǒng)的方框圖如圖 3-4 所示。因中是誤差放大器的增益，3K是正弦脈寬調(diào)制器的傳遞函數(shù)，是逆變器的傳遞函數(shù)，F(xiàn) 是檢測(cè)電路的反饋4K5K系數(shù)。根據(jù)圖 3-4 可以看出：圖 34 閉環(huán)波形調(diào)節(jié)系統(tǒng)的方框圖()0V345K K Kmvfv令 K3K4K5KK 為環(huán)路總增益。則 0V1mKvFK+由于F,只要反饋系數(shù) F 是常數(shù)，則檢測(cè)電壓與 UPS 的輸出電壓波fV0vfV形一樣，即檢測(cè)電壓波形輸出電壓波形由于

35、負(fù)反饋?zhàn)銐虼?，故mvfv123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:8-Jun-2007 Sheet of File:D:PROGRAM FILESDESIGN EX PLORE R 99 SEEXAMPL ES31.DDBDrawn By:V mV fK3V cK4K5V oF . . . 16 / 33則 檢測(cè)電壓波形輸出電壓波形因此，UPS 輸出電壓波形與給定電壓波形一樣。由于給定電壓是標(biāo)準(zhǔn)正弦波，故 UPS輸出電壓也是標(biāo)準(zhǔn)正弦波。(2)電壓調(diào)整電路電壓調(diào)整電路由檢測(cè)電路、給定電壓、誤差放大器與跟蹤器組成。其中檢測(cè)電路這里指的是直流電

36、壓檢測(cè)電路，它由降壓變壓器、整流電路、電阻分壓13B器、組成。給定電壓是由 12V 電源、電位器、電阻構(gòu)成223R213R363R23VR43R的分壓器提供的。4.4.轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)換開關(guān)的功能是實(shí)現(xiàn)市電供電與逆變器供電之間的轉(zhuǎn)換。它由主電路、觸發(fā)電路與控制電路組成，其電路如圖 4-1、4-2 所示。4.1 轉(zhuǎn)換開關(guān)的主電路轉(zhuǎn)換開關(guān)的主電路轉(zhuǎn)換開關(guān)分為手動(dòng)開關(guān)和自動(dòng)開關(guān)兩種。正常情況下，負(fù)載通過自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)由一種電源供電切換為另種電源供電。當(dāng)自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)損壞或在緊急情況下，便采用手動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)。自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)由兩個(gè)交流電子開關(guān)、組成，每一個(gè)交流電子開關(guān)均1KS2KS由兩只晶間管(和、和)反向并

37、聯(lián)而成，其電路如圖 41 所示。1T2T3T4T在正常情況下，交流電子開關(guān)工作、電子開關(guān)不工作，逆變器輸出1KS2KS電壓通過加在負(fù)載上。其工作過程如下。1KS設(shè)逆變器電壓為： . . . 17 / 33sin1v1mV1wt圖 4-1 轉(zhuǎn)換開關(guān)123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:14-Jun-2007Sheet of File:D:Program FilesDesign Explorer 99 SE 、PR5F3D1.DDBDrawn By:T3T4T1T2K3NFB2K2、V oV 1V oG2K2G1K1KS1G3K3G4K4

38、KS2123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:9-Jun-2007 Sheet of File:D:PROGRAM FILESDESIGN EXPLORER 99 SEEXAMPLESPR5AD01.DDBDrawn By:4D14D54D64ZD14D18 4D174D134D144D94D74D124D84D104D44D114D24D34D154D164T24T34T104T74T44T84T14R14T64T94T144T124T54R24R104R114C94C14C34R324R224R94R84C44C64R144C74R

39、154R234C54C84R64R74R54R204R214R124R124R134R304R194C144C184R184R134C114C104R114R184R174C124R244R257B+218V5618V18V4R1018VA18V675B-1G1K1 G2K2G4K4G3K355584376251 . . . 18 / 33圖 4-2 轉(zhuǎn)換開關(guān)的主電路為止半周時(shí)，兩端加的是正向電壓，兩端加的是反向電壓，、的1v2T1T1T2T控制極雖然均加上正向電壓，但是只有導(dǎo)通。故0.7V，-0.7V，2T2TV1TV。01vv為負(fù)半用時(shí)，兩端加的是正向電壓，兩端加的是反向電壓，的控制1v1

40、T2T1T極又加上正向電壓，故導(dǎo)通、截止。因此有0.7V，-1T2T1TV2TV0.7V，。01vv以后便以為周期重復(fù)上述過程。2p逆變器出現(xiàn)故障時(shí)，交流電子開關(guān)上作，交流電子開關(guān)不工作，市2KS1KS電電壓通過旁路閘刀開關(guān)，電子開關(guān)加到負(fù)載。其工作過程如下。2NFB2KS設(shè)市電電壓為：sin2v2mv2w t為正半用時(shí)，兩端加的是正向電壓，兩端加的是反問電壓，、的2v3T4T3T4T控制極雖然均加上正向電壓，但是只有導(dǎo)通。故擴(kuò)0.7V，-0.7V，3T3TV4TV。02vv為負(fù)半周時(shí)，兩端加的是正向電壓，兩端加的是反向電壓，的控制2v4T3T4T極又加上正向電壓，故導(dǎo)通、截止。故0.7V，-

41、0.7V，。4T3T3TV4TV02vv以后便以為周期重復(fù)上述過程。2p若逆變器與自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)出現(xiàn)故障，則采用于動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)。閉合時(shí)，2K2K市電通過旁路閘刀開關(guān)與加在負(fù)載上。若旁路閘刀損壞，則采用手2NFB2K2NFB動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)。閉合時(shí)，可以直接將市電加到負(fù)載。手動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)所處位置3K3K如圖 4-1 所示。4.24.2 觸發(fā)電路觸發(fā)電路觸發(fā)電路的功能是為主電路中晶間管的控制極提供正向電壓。觸發(fā)電路由脈沖發(fā)生器、脈沖分配器、變換器等三部分組成。如圖 4-2 所示。(1)脈沖發(fā)生器如圖 4-2 所示，脈沖發(fā)生器是由 555 時(shí)基芯片，電阻、，電容器154R234R與二極管、組成。18V 電壓經(jīng)過

42、、濾波，再經(jīng)過54C184D174D74C144R64C變成穩(wěn)定 12 V 電壓加在 555 時(shí)基芯片的 8 腳與 1 腳之間。其工作過程如下。14ZD . . . 19 / 33設(shè)電路初始狀態(tài)是 555 時(shí)基芯片輸出端(3 腳)為“1” ，其部晶體管截止。12V 電源通過、向電容器充電，電容器兩端電壓從略低于 4 154R184D54C5CvV 開始當(dāng) 4V8V 時(shí)，555 時(shí)基芯片輸出狀態(tài)不變，其部晶體管仍截止，電5Cv容器繼續(xù)充電，繼續(xù)升高。54C5Cv當(dāng)計(jì)8V 時(shí)，555 時(shí)基芯片輸出狀態(tài)發(fā)生跳變，輸出端由“1” ，變?yōu)?Cv“0” ，其部晶體管導(dǎo)通。電容器通過二極管、電阻、 7 腳，

43、部晶體管放電，電容器兩端電壓54C174D234R降。5Cv當(dāng) 4V8V 時(shí)，555 時(shí)基芯片輸出狀態(tài)不變，其部晶體管仍導(dǎo)通,電容5Cv器繼續(xù)放電，下降。54C5Cv當(dāng)。8V 時(shí)，555 時(shí)基芯片輸出狀態(tài)發(fā)生跳變，輸出端由“0”變?yōu)?Cv“1” ，其部晶體管截止，完成一個(gè)振蕩周期。555 時(shí)基芯片輸出波形如圖 4-3。圖 4-3 波形圖(2)脈沖分配器脈沖分配器的功能是將單列脈沖變成互差的雙列脈沖。脈沖分配器有兩0180路輸出，這兩路輸出的上作過程一樣，故下面只分析其中一路的工作過程，即由、組成的分配器的工作過程。14T24T如圖 4-2 所示，脈沖發(fā)生器輸出信號(hào)經(jīng)過、分壓后加在晶體管的64R

44、74R34T基極，該信號(hào)又經(jīng)過、分壓后加在晶體管的基極。84R94R44T若 555 時(shí)基芯片 3 腳為低電位，晶體管截止晶體管導(dǎo)通晶體44T84T管導(dǎo)通。通過變壓器 B2 初級(jí)的電流沿下面路徑流動(dòng)：14T123456ABCD654321DCBATitleNum berRevisionSizeBDate:8-Jun-2007 Sheet of File:D:PROGRAM FILESDESIGN EX PLORE R 99 SEEXAM PL ES31.DDBDrawn By:V oV c500wtwt . . . 20 / 3318V 電源“十”、“6”“7”地18V 電源104T 124R

45、194R14T“”變壓器次級(jí)感應(yīng)出對(duì)應(yīng)的電壓，同時(shí)晶體管導(dǎo)通。晶體管截止。34T24T若 555 時(shí)基芯片 3 腳為低電位，晶體管截止，晶體管導(dǎo)通。通過變34T24T壓器 B2 初級(jí)的電流沿下面路徑流動(dòng)：18V 電源“十”、“6”“5”地18V 電源“-104T 124R194R24T”變壓器次級(jí)感應(yīng)出對(duì)應(yīng)的電壓，此時(shí)晶體管截止一晶體管截止、晶44T84T體管14T以后便重復(fù)上述過程。(3)變換器變換器的功能是將脈沖變成對(duì)應(yīng)百流電壓。變換器由一樣的四組電路組成，每組電路的工作過程一樣。下面分析其中一組電路的工作過程，即由組1444DD成的變換器的工作過程。晶體管導(dǎo)通，截止時(shí)，通過變壓器初級(jí)的電

46、流沿下面路徑流動(dòng)：14T24T18V“十”、“6”“7”地18V“”104T124R194R14T變壓器次級(jí)感應(yīng)出電壓，1 端為“+” 、2 端為“-” 。通過變壓器砍級(jí)的電流沿下面路徑流動(dòng)：“1”“2”44D 14R24R24D “1”“2”44D 14C24D 該電流向電容器充電。14C晶體管導(dǎo)通、截止時(shí)，通過變壓器初級(jí)的電流沿下面路徑流動(dòng)；24T14T18V“+”、“6”“5”地18V“-” ，104T124R24T變壓器次級(jí)感應(yīng)出電壓，2 端為“+” 、1 端為“-” 。通過變壓器次級(jí)的電流沿下面路徑流動(dòng)： “2”“1”14D14R24R34D “2”“1”14D14C34D 該電流向

47、電容器充電。14C由上述可見，由于脈沖電壓不斷向電容器充電，故將脈沖變?yōu)閷?duì)應(yīng)直流電壓4.34.3 控制電路控制電路 . . . 21 / 33控制電路的功能是：逆變器正常工作時(shí)，為脈沖分配器(、)提供工作電壓，切斷脈沖分64T74T配器(、)的工作電壓。14T24T逆變器出現(xiàn)故障時(shí)，為脈沖分配器(、)提供工作電壓，切斷脈沖分14T24T配器(、)的工作電壓。64T74T控制電路由晶體管、與相應(yīng)電阻、電容組成。電54T94T104T124T144T路的工作過程如下。 逆變器工作正常時(shí)，A 點(diǎn)電位為“1” 。晶體管導(dǎo)通晶體管截止晶體管截止，18v 直流電壓無法通144T124T104T過、加到脈沖

48、變壓器 B2 的中心抽頭 6 腳與地之間由與104T124R194R14T組成的脈沖分配器停止工作，其門極無觸發(fā)電壓而停止工作。24T2KS晶體管導(dǎo)通晶體管導(dǎo)通，18v 直流電壓通過，加到脈沖變壓器54T94T94TB1 的中心抽頭 6 腳到地之間，由與組成的脈沖分配器正常工作因64T74T1KS其控制極獲得觸發(fā)電壓而正常工作。于是逆變器輸出電壓通過轉(zhuǎn)換開關(guān)加負(fù)載上。1KS逆交器出現(xiàn)故障時(shí)，圖 4-2 中 A 點(diǎn)電位為“0” 。晶體管截止晶體管截止，18v 直流電壓無法通過加到脈沖變壓54T94T94T器 B1 的中心抽頭 6 腳與地之間，由與組成的脈沖分配器、由64T74T組成的變換器便停止

49、下作，轉(zhuǎn)換開關(guān)因其控制極無觸發(fā)電壓而停91644DD1KS止工作。晶體管截止晶體管導(dǎo)通晶體管導(dǎo)通，18v 直流電壓通過144T124T104T、加到脈沖變壓器 B2 的中心抽頭 6 腳與地之間，由與組成104T124R194R14T24T的脈沖分配器、由組成的變換器便正常工作，轉(zhuǎn)換開關(guān)因其門極獲1844DD2KS得觸發(fā)電壓而正常工作。于是市電電壓便通過轉(zhuǎn)換開關(guān)加到負(fù)載上。2KS . . . 22 / 335.5.充電電路充電電路充電電路的功能是在市電正常時(shí)對(duì)蓄電池組進(jìn)行充電，并對(duì)蓄電池組進(jìn)行日常維護(hù)性浮充充電，以滿足蓄電池組自故電的要求。在充電初期，以恒流方式充電；在充電后期，以恒壓方式充電；

50、最后以浮充方式充電。充電電路是由主電路和控制電路組成，其電路如圖 5-1 所示。123456789101112ABCD121110987654321DCBATitleNumberRevisionSizeA1Date:14-Jun-2007Sheet of File:G:、BAC99F1.DDBDrawn By:6185T3L3C15T15T25ZD15ZD25R45R35R25D25D35R65C145C155D15R10E5R75R105VR15R115R125R155C17R?5ZD55R55C165C135R16C125C115ZD4VCCVCCVCC+-、5U214325U136184

51、73845V o . . . 23 / 33圖 51 充電電路5.15.1 充電電路的主電路充電電路的主電路由圖可看出，主電路是由單相整流橋、升壓式開關(guān)電路組成，其簡(jiǎn)化電路如圖所示。圖中是整流橋輸出電壓，是輸出端電壓，T 是與的并聯(lián)是dV0V15T25TL限流電感,D 是隔離二極管。T 的柵極信號(hào)如圖 5-2 所示。3L15D123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:8-Jun-2007 Sheet of File:D:PROGRAM FILESDESIGN EX PLORE R 99 SEEXAMPL ES31.DDBDrawn By:

52、LDV dV GTV oV Gt1 tofft2tttV L000baiL . . . 24 / 33圖 5-2 簡(jiǎn)化電路與波形(1)工作過程在期間0t 1t場(chǎng)效應(yīng)管 T 的柵極加上電壓，并且，故 T 導(dǎo)通，電源電壓幾乎GVGVTHVdV全部加在限流電感兩端，即LddiLVdt=設(shè) =時(shí) ，t0t0Li =則 dLVitL=的波形如圖 5-2 所示。電源中電能被轉(zhuǎn)變?yōu)榇拍軆?chǔ)存在限流電感 L 中,二極Li管 D 截止，輸出電壓等于蓄電池電壓。0v在期間1t2t場(chǎng)效應(yīng)管 T 的柵極加上的電壓為 0V，故了截止，通過限流電感 L 中的電流呈下降趨勢(shì)，它兩端產(chǎn)生反電勢(shì)，其極性是右“+、左“-” 。該電

53、勢(shì)與電源電壓Le順串，通過二極管 D 向蓄電池充電，蓄電池兩端電壓逐漸升高。即dV+0VdVLV逐漸減小，其波形如圖所示。Li以后便以周期 T 重復(fù)上述過程，于是蓄電池兩端電壓逐漸升高，其電解液的密度逐漸增加。(2)輸出電壓的計(jì)算在電流連續(xù)的情況下根據(jù)能量轉(zhuǎn)換觀點(diǎn)，整流橋輸出能量全部轉(zhuǎn)換為蓄電池化學(xué)能dV IT0offV It則 0VdoffTVt11donVtT-令 a= -占空比 ontT則 0V1dVa-上式表明： . . . 25 / 33由于 1al，故，故該電路稱為升壓式充電電路。oVdV由于 a (1-a)，故改變占空比 a 便可以改變充電電壓.-oV-5.25.2 充電電路的控

54、制電路充電電路的控制電路控制電路的功能是為主電路提供占空比可以改變的驅(qū)動(dòng)脈沖?？刂齐娐肥怯擅}寬調(diào)制器和外部電路構(gòu)成。脈寬調(diào)制器采用的是雙排列 8 腳集成芯片 3845，集成芯片如圖 5-3 所示。(1)高壓保護(hù)3845 集成芯片部的輸入端（7 腳、5 腳）設(shè)置了 34V 齊納二極管，保證其部電路在 34V 以工作，防止高壓可能帶來的損壞。(2)欠壓鎖定器 欠壓鎖定器跨接在集成芯片輸入端，當(dāng)集成芯片輸入端電壓低于 7.9V 時(shí)，欠壓鎖定器將芯片部電路鎖定，停止芯片工作，整個(gè)電路消耗電流僅為 1mA，保證集成芯片在極低電流情況下啟動(dòng)。當(dāng)集成芯片輸入端電壓高于 8.4v 時(shí)，欠壓鎖定器將集成芯片部電

55、路開啟，整個(gè)電路處于正常工作狀態(tài)，電路消耗的電流為15mA。123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:13-Jun-2007Sheet of File:D:Program FilesDesign Explorer 99 SE、PR5AD01.DDBDrawn By:C?R2R7534V、2.5V、5V、PW M、421368、 . . . 26 / 33圖 53 3845 部電路框圖(3)基準(zhǔn)量源基準(zhǔn)量源是線性穩(wěn)壓器，輸出電壓 5V，輸入電流 50mA。其功能是：為芯片部其他部件提供工作電壓；其電壓經(jīng)過分壓后，變?yōu)?2.5V，為誤差放大器

56、同相端提供基淮電壓；同時(shí)，由 8 腳輸出 5V 電壓供外部電路使用。(4)誤差放大器誤差放大器的功能是放大電壓誤差信號(hào)。它是由基淮電壓 (2.5V)，檢測(cè)RV電壓與補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)、運(yùn)算放大器組成，其電路如圖 54 所示。由圖可看出，0VfRfC基準(zhǔn)電壓(2.5V)接在運(yùn)放的同相端，輸出檢測(cè)接在運(yùn)放的反相端，補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)RV0V(、)接在運(yùn)放的反相端與輸出端之間。通過改變、的值來改變閉環(huán)fRfCfRfC增益和頻響。由圖 5-4 可看出，輸出信號(hào)為：vV0()vRVK VV=-圖 5-4誤差放大器（5）電流傳感比較器它的功能是將電流信號(hào)與誤差放大器輸出信號(hào)進(jìn)行比較，在比較器輸出端獲得脈沖信號(hào)。其波形見圖 5

57、-5 所示。由圖 5-5 可知，若不變，輸出脈沖寬度取決于上升率。若通過場(chǎng)效應(yīng)管vViV的電流大，上升到所需要的時(shí)間就短，輸出脈沖窄；反之，輸出脈沖寬。DiiVvV123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:11-Jun-2007Sheet of File:G:、PRE VIO2.DDBDrawn By:RfCf-+TextV RV oV v . . . 27 / 33若電流信號(hào)升率不變，比較器輸出端脈沖寬度取決于電壓誤差放大器輸比iV信號(hào)的大小。若大，上升到所需要的時(shí)間長(zhǎng)，比較器輸出端脈沖就寬；vVvViVvV反之，比較器輸出脈沖窄。圖

58、5-5 波形圖根據(jù)圖 5-1 的基本功能，可將其等效為圖 5-6。由圖 5-6 可見，功率 MOSFET的柵極接有取樣電阻 R，其兩端電壓信號(hào)經(jīng)濾波后，作為電流傳感比較器的同相端輸入信號(hào)。若由電壓放大器加到電流傳感比較器，反相端的信號(hào)不變，則功vV率 MOSFET 管流過的電流必然受到限制；若因某種原因變大，則功率 MOSFET 管vV流過的電流隨之變大。但由于受電流傳感比較器反相端 1V 穩(wěn)壓管的限制，其vV值123456ABCD654321DCBATitleNum berRevisionSizeBDate:11-Jun-2007Sheet of File:G:、PRE VIO2.DDBDr

59、awn By:V v0V i0V o0ttt123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:8-Jun-2007 Sheet of File:D:PROGRAM FILESDESIGN EX PLORE R 99 SEEXAM PL ESBA421E1.DDBDrawn By:L36185T 32RR5R65C14V d5T 1EV vUV i-+ . . . 28 / 33圖 56 圖 5-1 的等效電路圖不可能超過 1V，所以功率 MOSFET 管流過的電流是有上限的，即該電路具有限流功能。5.35.3 充電過程充電過程充電初期，蓄電池兩端

60、電壓較低，分壓器兩端電壓也低，穩(wěn)壓控制器(TL431)的控制電壓小于其開啟電壓，穩(wěn)壓控制器截止，電壓信號(hào)不能通35T35T過光電耦合器加到 3845 芯片的 l 腳。場(chǎng)效應(yīng)管的電流通過向充電，1 25T-65R145C形成電流信號(hào)加到比較器 U 的同相端。比較器反相端接固定電壓，是由誤ivvVvV差放大器輸出端的電位通過 2R、R 分壓形成的。若充電電流大，則通過場(chǎng)效應(yīng)管的電流也大，電流信號(hào)上升快，上1 25T-iviv升到所需要的時(shí)間短，比較器 U 輸出的負(fù)載脈沖窄，非門輸出的正脈沖也窄，vV場(chǎng)效應(yīng)管導(dǎo)通時(shí)間短，電感中儲(chǔ)能少，充電電流減小。反之亦然，故維持1 25T-3L值流充電。蓄電池兩端