在线式UPS高功率因数整流技术的研究

论文摘要

随着现代电力电子技术、微电子技术以及计算机技术的发展,UPS(uninterruptible power supply)。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。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。本文以UPS的高功率因数整流电路为研究对象,围绕PWM整流中的三相VSR(Voltage Source Rectifier)的工作原理和控制方式展开了研究。主要完成了如下的工作:1、本文介绍了UPS电源的研究现状和发展方向,分析了整流器对UPS性能的影响。在简单叙述了整流器的发展及现状和提高功率因数的方法的基础上,阐述了电压型PWM整流技术的优点。2、从三相VSR主电路拓扑结构出发,建立了基于三相静止坐标系的整流电路系统模型。在系统模型分析的基础上,提出了一种新的换流分析方法,将一个电网周期内稳态运行时的三相VSR分为12种工作状态,阐述了电流内环和电压外环双闭环控制基本原理。3、对系统进行了软件和硬件的设计,分析了系统软件的框图、电压与电流检测电路、驱动电路和相关的保护电路。给出了系统软件的实现方法,PWM驱动和A/D采样产生的程序,系统的时序和中断结构,以及重要的程序流程图。4、采用MATLAB软件进行了仿真,仿真结果表明:采用本文控制方案,PWM整流器可以获得稳定的输出直流电压,同时可以实现整流器输入功率因数接近为1。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 UPS电源的研究现状与发展趋势
• 1.1.1 UPS电源的研究现状
• 1.1.2 UPS电源的发展趋势
• 1.2 整流器对 UPS的影响
• 1.2.1 功率因数的定义
• 1.2.2 整流器发展及现状
• 1.2.3 提高功率因数的方法
• 1.3 电压型整流器的分析
• 1.3.1 电压型整流器拓扑结构
• 1.3.2 三相 VSR控制技术
• 1.3.3 电压型整流器的优点
• 1.4 本课题研究的意义及主要内容
• 1.4.1 研究的意义
• 1.4.2 主要内容
• 第2章 三相电压型整流电路的系统建模与原理分析
• 2.1 单相电压型整流器工作原理
• 2.2 三相电压型整流电路的系统模型
• 2.3 三相电压型整流电路换流方式的分析
• 2.3.1 工作状态1
• 2.3.2 工作状态2
• 2.4 本章小结
• 第3章 系统的硬件和软件设计
• 3.1 UPS系统简介
• 3.2 升压充电环节
• 3.3 驱动电路的设计
• 3.3.1 驱动芯片HCPL-316J
• 3.3.2 IGBT驱动电路
• 3.4 系统检测电路的设计
• 3.4.1 输入电压电流检测电路
• 3.4.2 输入电压相位检测电路
• 3.5 系统的软件设计
• 3.5.1 系统中断结构图
• 3.5.2 系统工作流程
• 3.5.3 PWM驱动程序
• 3.5.4 A/D采样程序
• 3.6 本章小结
• 第4章 系统控制方法分析与仿真研究
• 4.1 三相 VSR控制方法
• 4.2 电流和电压双闭环控制原理
• 4.2.1 电流内环控制原理
• 4.2.2 电压外环控制原理
• 4.3 系统仿真研究
• 4.3.1 MATLAB介绍
• 4.3.2 仿真模型
• 4.3.3 仿真结果及其分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 总结与展望
• 5.1 结论
• 5.2 进一步工作的方向
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间的研究成果