论文摘要
随着科学技术的发展和用电设备的增加,用电设备对供电的可靠性和电能质量的要求也越来越高。尤其是近些年,随着各种政策的出台,对绿色无污染的电力电子装置的呼声更是强烈。于是,Delta变换型串并联补偿的UPS应运而生。UPS具有稳压、稳频、抗干扰、防止浪涌等功能,且当电网故障时,能对负载短时供电。而Delta变换型串并联补偿的UPS除满足上述常规指标外,还集过载能力强、功率因数可调、系统效率高、电流峰值系数大等优点于一身。Delta变换型串并联补偿的UPS是符合绿色能源要求的装置,研究意义重大。本文从理论上详细分析了并联式主逆变器和串联式Delta逆变器的工作情况,包括它们的工作原理、功率流向、三角载波的差值SPWM控制、指令信号检测方式等等。其中信号检测和差值SPWM控制是分析与设计的理论核心：其中Delta逆变器采用自适应检测法检测出需要补偿的无功和谐波电流,对市电电压畸变有较好的适应调整能力,且电路简单；主逆变器采用波形瞬时值比较法检测出电压的波动和谐波,采用正弦波直接反馈技术,使调节高速化。而差值SPWM是以误差(理论的补偿值与实际补偿的差值)经过PI调节后的波形作为调制波的,从而实现无静差补偿。设计采用DSP芯片TMS320F2812为控制核心,实现控制、检测和保护功能。在硬件方面,设计完成了Delta变换型UPS的主电路设计、辅助电源的设计、基准正弦电源的设计、驱动保护电路的设计、控制外围电路的硬件设计等等；在软件方面,给出了主程序、AD采样、产生基准正弦波、定时器中断产生SPWM、数字滤波器和数字PI控制的流程图,并通过C语言编程实现各环节的功能。利用MATLAB/SIMULINK分别按照主逆变器和Delta逆变器的作用进行仿真,对仿真结果的分析验证了两逆变器控制检测方法的可行性。并对整个设计在对市电补偿和市电故障两种情况下进行仿真,并对仿真结果进行了详细分析,达到了理想的效果。
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致谢摘要ABSTRACT第1章 绪论1.1 课题背景及意义1.2 UPS简介1.2.1 UPS的分类1.2.2 UPS的发展方向1.3 谐波与无功功率1.3.1 谐波与无功功率的产生1.3.2 谐波与无功功率的危害1.3.3 无功功率补偿与谐波抑制1.4 论文的主要内容第2章 串并联补偿式UPS概述及主电路设计2.1 Delta逆变技术2.1.1 Delta逆变技术简介2.1.2 Delta逆变器的构成与工作原理2.2 UPS的指标2.3 串并联补偿式UPS的主电路结构、工作原理及功率流分析2.3.1 串并联补偿式UPS的主电路结构及工作原理2.3.2 串并联补偿式UPS的简单功率流分析2.4 串并联补偿式UPS主电路设计2.4.1 变压器的选择2.4.2 开关频率的选择2.4.3 开关管的选择2.4.4 直流电容的选择2.4.5 逆变器输出滤波器的选择第3章 串并联补偿式UPS的控制理论3.1 PWM控制技术及数字采样3.1.1 PWM控制技术3.1.2 平均对称规则采样SPWM3.2 逆变器的增量控制检测方法3.2.1 瞬时值波形比较法3.2.2 瞬时无功理论检测法3.2.3 自适应检测法3.3 UPS中Delta逆变器的电流检测补偿方式3.4 UPS中主逆变器的负载电压检测补偿方式3.5 串并联补偿式UPS系统电路3.6 UPS对市电电压波动补偿时逆变器的工作状态第4章 串并联补偿式UPS的硬件设计4.1 辅助电源设计4.1.1 辅助电源总体结构4.1.2 变换器频率的选择4.1.3 变压器的设计及开关管的选择4.1.4 启动电阻电容4.2 基准正弦电源的DSP实现硬件电路4.3 控制部分外围硬件电路4.3.1 电源模块4.3.2 信号采样及调理电路4.4 驱动电路的设计4.5 保护电路设计第5章 串并联补偿式UPS软件设计5.1 主程序的设计5.2 初始化子程序5.3 A/D转换5.3.1 信号采样5.3.2 AD转换流程5.3.3 工作方式判断流程5.4 定时器中断产生SPWM子程序5.4.1 主逆变器电压控制指令5.4.2 Delta逆变器电流控制指令5.5 捕获单元中断子程序产生基准正弦电压5.6 数字PI控制5.7 数字滤波器设计第6章 系统仿真6.1 Delta逆变器仿真图6.1.1 逆变器主电路及SPWM控制电路的仿真6.1.2 PLL锁相环仿真电路6.1.3 Delta逆变器仿真电路6.1.4 Delta逆变器仿真的改进6.2 主逆变器的仿真6.3 串并联补偿式UPS的仿真第7章 结论与展望参考文献附录A附录B作者简历学位论文数据集
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