三相10KVA-UPS電源初步設(shè)計(jì).docx

遼 寧 工 業(yè) 大 學(xué)電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)（論文）題目：三相10KVA UPS電源初步設(shè)計(jì) 院（系）： 專業(yè)班級(jí)： 學(xué) 號(hào)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 起止時(shí)間：2014-12-29至2015-1-9本科生課程設(shè)計(jì)（論文）課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)及評(píng)語院（系）：電氣工程學(xué)院 教研室： 電氣學(xué) 號(hào)學(xué)生姓名專業(yè)班級(jí)課程設(shè)計(jì)（論文）題目三相10KVA UPS電源初步設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)課題完成的設(shè)計(jì)任務(wù)及功能、要求、技術(shù)參數(shù)實(shí)現(xiàn)功能為了滿足一些重要用電設(shè)備的連續(xù)供電，先將交流電直流成直流電，一路給蓄電池充電，一路經(jīng)逆變器變成恒壓恒頻的交流電。設(shè)計(jì)任務(wù)1、方案的經(jīng)濟(jì)技術(shù)論證。2、整流濾波電路設(shè)計(jì)。3、逆變電路設(shè)計(jì)。4、通過計(jì)算選擇器件的具體型號(hào)。5、驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)或選擇。6、蓄電池選擇；7、繪制相關(guān)電路圖。8、進(jìn)行matlab仿真。9、完成設(shè)計(jì)說明書要求1、 1、文字在4000字左右。2、 2、文中的理論分析與計(jì)算要正確。3、 3、文中的圖表工整、規(guī)范。4、元器件的選擇符合要求。技術(shù)參數(shù)1、輸入三相交流電380V。2、輸出電壓交流三相380V恒定。3、輸出交流電頻率恒定50HZ。4、輸出容量不小于10kVA。5、市電斷電后工作時(shí)間不小于10分鐘。進(jìn)度計(jì)劃第1天：集中學(xué)習(xí)；第2天：收集資料；第3天：方案論證；第4天：整流電路設(shè)計(jì)；第5天：逆變電路設(shè)計(jì)；第6天：驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)；第7天：元器件具體選擇；第8天：蓄電池容量確定及選擇；第9天：matlab仿真、總結(jié)并撰寫說明書；第10天：答辯指導(dǎo)教師評(píng)語及成績(jī)平時(shí)： 論文質(zhì)量： 答辯： 總成績(jī)： 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日注：成績(jī)：平時(shí)20% 論文質(zhì)量60% 答辯20% 以百分制計(jì)算摘 要為了滿足一些重要用電設(shè)備的連續(xù)供電，對(duì)電網(wǎng)供電提出了更高的要求。為此，引入一種新型UPS是不間斷電源（Uninterruptible Power Supply）的英文簡(jiǎn)稱，是能夠提供持續(xù)，穩(wěn)定，不間斷的電源供應(yīng)的重要外部設(shè)備。其基本工作原理是，當(dāng)市電正常時(shí)，市電經(jīng)整流器整流為直流給蓄電池充電，可保證蓄電池的電量充足。一旦市電異常乃至停電，即由蓄電池向逆變器供電，蓄電池的直流電經(jīng)逆變器變換為恒頻恒壓交流電繼續(xù)向負(fù)載供電，因此從負(fù)載側(cè)看，供電不受市電停電的影響。本設(shè)計(jì)題目為三相10KVA UPS電源初步設(shè)計(jì)，主要內(nèi)容為設(shè)計(jì)三進(jìn)三出UPS電源，利用SCR多相相控整流器和SPWM半橋式逆變器作為UPS的主電路，蓄電池采用12V蓄電池串聯(lián)組成，電路由主電路、驅(qū)動(dòng)電路、觸發(fā)電路和保護(hù)電路構(gòu)成。關(guān)鍵詞：整流；逆變；UPS電源；蓄電池III目 錄第1章 緒論11.1 電力電子技術(shù)概況11.2 本文設(shè)計(jì)內(nèi)容2第2章 三相10KVA UPS電源電路設(shè)計(jì)32.1 總體設(shè)計(jì)方案32.2 具體電路設(shè)計(jì)42.2.1 主電路設(shè)計(jì)42.2.2 控制電路設(shè)計(jì)72.2.3 保護(hù)電路設(shè)計(jì)82.3 元器件型號(hào)選擇82.3.1 晶閘管參數(shù)計(jì)算與選擇82.3.2 IGBT參數(shù)計(jì)算與選擇92.3.3 蓄電池的容量配置92.4 系統(tǒng)仿真102.4.1 MATLAB仿真軟件簡(jiǎn)介102.4.2 各部分電路仿真模型建立102.4.3 部分仿真波形及數(shù)據(jù)分析12第3章 課程設(shè)計(jì)總結(jié)17參考文獻(xiàn)18第1章 緒論1.1 電力電子技術(shù)概況計(jì)算機(jī)已在各行各業(yè)得到廣泛應(yīng)用。作為直接關(guān)系到計(jì)算機(jī)軟硬件能否安全運(yùn)行的的一個(gè)重要因素電源質(zhì)量的可靠性應(yīng)當(dāng)成為中小企業(yè)首要考慮的問題。伴隨著計(jì)算機(jī)的誕生而出現(xiàn)的UPS（Uninterruptable Power System）現(xiàn)已被廣大計(jì)算機(jī)用戶所接受。UPS主要用于給單臺(tái)計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)或其它電力電子設(shè)備提供不間斷的電力供應(yīng)。目前，UPS正在被廣泛地應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、交通、銀行、證券、通信、醫(yī)療、工業(yè)控制等行業(yè)。隨著微電子技術(shù)和電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展，電源技術(shù)的高頻化、模塊化、數(shù)字化、綠色化成為發(fā)展趨勢(shì)，UPS不間斷電源也不例外。電力電子功率器件的高頻化和模塊化使得UPS電源產(chǎn)品的體積和重量大大減小，而可靠性和效率得以提高，可帶來顯著節(jié)能、降耗的可觀經(jīng)濟(jì)效益。微處理器軟硬件的引入可以實(shí)現(xiàn)對(duì)UPS的智能化管理，進(jìn)行遠(yuǎn)程維護(hù)和遠(yuǎn)程診斷。從而為UPS電源產(chǎn)品的數(shù)字化、智能化提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。隨著人們對(duì)環(huán)境保護(hù)意識(shí)的加強(qiáng)，電源系統(tǒng)的綠色化概念被提出。所謂電源綠色化首先是顯著節(jié)能，因?yàn)楣?jié)電可以減少發(fā)電對(duì)環(huán)境的污染。其次是電源不能對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生污染。事實(shí)上許多功率電子節(jié)能設(shè)備往往是電網(wǎng)的污染源，向電網(wǎng)注入嚴(yán)重的諧波電流，使得總的功率因數(shù)下降，使電網(wǎng)電壓產(chǎn)生毛刺尖峰甚至畸變。20世紀(jì)末各種有源濾波器和有源補(bǔ)償器的方案誕生，有了功率因數(shù)校正方法，為21世紀(jì)UPS電源產(chǎn)品的綠色化奠定了基礎(chǔ)。隨著新技術(shù)不斷開發(fā)和在實(shí)踐中的逐步應(yīng)用，可以預(yù)見：今后UPS將向著高頻化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化和大容量單機(jī)冗余化的方向發(fā)展。 高頻化：雖然傳統(tǒng)在線式UPS的技術(shù)已經(jīng)非常成熟，由于它本身帶有許多無法突破的問題，供其發(fā)展前途受限。高頻化概念的引入，給UPS的發(fā)展帶來了許多新的思路和空間。隨著高頻技術(shù)和器件的發(fā)展，3KVA及以下的高頻在線式UPS的技術(shù)和產(chǎn)品已經(jīng)成熟悉，其功能和可靠性均應(yīng)高于傳統(tǒng)UPS。高頻化對(duì)于減小體積、降低成本以及對(duì)曲線性負(fù)載有更好的響應(yīng)上起著重要的作用。 智能化：微處理器在UPS上的應(yīng)用，過去只在大、中型UPS上采用，但近年來已逐漸向小型、微型UPS方面發(fā)展，其帶來的結(jié)果是UPS的智能化發(fā)展，包括控制、檢測(cè)和通信。UPS逐漸由計(jì)算機(jī)來進(jìn)行管理，并且計(jì)算機(jī)及外設(shè)能“自主”應(yīng)付一些可能預(yù)見到的問題，能進(jìn)行自動(dòng)管理和調(diào)整，如自動(dòng)關(guān)閉宿主計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)并關(guān)閉其電源，定時(shí)開關(guān)UPS本身等，并能將有關(guān)信號(hào)通過網(wǎng)絡(luò)傳遞給操作系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)管理員，便于進(jìn)行遠(yuǎn)程管理。 網(wǎng)絡(luò)化：把UPS做為網(wǎng)絡(luò)家庭一個(gè)成員的要求越來越迫切，因?yàn)樗蔷W(wǎng)絡(luò)能正常運(yùn)行的基礎(chǔ)。要求UPS擁有更大的蓄電量、可以同時(shí)為多臺(tái)計(jì)算機(jī)或其它外設(shè)服務(wù)，并能夠通過某種機(jī)制達(dá)成負(fù)載之間的動(dòng)態(tài)配置。 大容量單機(jī)冗余化：由于網(wǎng)絡(luò)對(duì)UPS可靠性的要求越來越高，而解決可靠性的途徑除要求元器件本身高可靠外，就是用冗余的方法。小容量UPS的單機(jī)內(nèi)冗余已出現(xiàn)。在大容量的UPS目前還必須通過并機(jī)的方法實(shí)現(xiàn)，但這樣作又作用戶投資太大。毫無疑問，使用Internet技術(shù)監(jiān)控UPS系統(tǒng)將成為未來UPS技術(shù)的主流之一。 由此可看出，UPS已當(dāng)之無愧成為當(dāng)代高科技成員，而且正隨著電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等相關(guān)技術(shù)的發(fā)展而不斷發(fā)展。1.2 本文設(shè)計(jì)內(nèi)容本次設(shè)計(jì)的UPS采用SCR多相相控整流器和SPWM半橋式逆變器作為UPS的主電路，將蓄電池直接接在直流母線上，用整流器向蓄電池充電。其輸入采用了12相輸入整流變壓器?？梢詫?shí)現(xiàn)負(fù)載與市電電源的隔離，有時(shí)為了確保負(fù)載不受市電電源的干擾，還可以再加入一個(gè)輸出隔離變壓器。當(dāng)市電斷電時(shí)，蓄電池組通過三組半橋式逆變器輸出穩(wěn)定的交流電。當(dāng)逆變器出現(xiàn)故障時(shí)，通過旁路負(fù)載供電，從而可以保證供電的不間斷。這種UPS的市電輸入功因數(shù)可以達(dá)到0.90。這種UPS的優(yōu)點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)負(fù)載與市場(chǎng)電源的完全隔離，缺點(diǎn)是體積和質(zhì)量大。第2章 三相10KVA UPS電源電路設(shè)計(jì)2.1 總體設(shè)計(jì)方案當(dāng)前UPS出現(xiàn)了高頻UPS熱，處于由工頻UPS向高頻UPS發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期，高頻UPS是發(fā)展方向，但工頻UPS由于其所具有的特殊功能，如可以使負(fù)載與市電電網(wǎng)隔離等，仍然還有使用價(jià)值。本次設(shè)計(jì)為采用SCR多相相控整流器的工頻UPS，工頻UPS容易做到輸出、輸入、直流、旁路的隔離， 耐沖擊，技術(shù)簡(jiǎn)單。由SCR多相相控整流器和IGBT三相SPWM半橋式逆變器作為UPS的主電路，將蓄電池直接接在直流母線上，用整流器向蓄電池充電。系統(tǒng)的方框圖如圖2.1所示:蓄電池整流電路逆變電路旁路市電負(fù)載圖2.1 三相UPS原理圖各部分電路說明如下:（1）整流電路：把交流電能轉(zhuǎn)換為直流電能的電路。用于將市電輸入的劣質(zhì)交流電能變換成直流電能，以便于將其逆變成恒壓，恒頻的優(yōu)質(zhì)電能，向負(fù)載不斷地供電。大多數(shù)整流電路由變壓器、整流主電路和濾波器等組成。（2）逆變電路：用于將整流器輸出的直流電能和市電停電時(shí)蓄電池中存儲(chǔ)的直流電能，變換成恒壓恒頻的優(yōu)質(zhì)電能，向負(fù)載不間斷地供電。（3）蓄電池: UPS中的儲(chǔ)能器件。當(dāng)市電正常時(shí)，由市電經(jīng)過整流向蓄電池充電，使蓄電池儲(chǔ)能；當(dāng)市電故障時(shí)，將負(fù)載轉(zhuǎn)換到由蓄電池經(jīng)過逆變器的逆變作用向負(fù)載供電。它是UPS實(shí)現(xiàn)不間斷供電功能的關(guān)鍵組成部分。（4）旁路: 當(dāng)UPS過載或逆變器故障時(shí)，用于立即切換到市電供電，以保證不間斷地向負(fù)載提供電能。2.2 具體電路設(shè)計(jì)2.2.1 主電路設(shè)計(jì)一、整流電路隨著整流裝置功率的進(jìn)一步加大，它所產(chǎn)生的諧波、無功功率等對(duì)電網(wǎng)的干擾也隨之加大，為減輕干擾，可采用多重化整流電路。將幾個(gè)整流電路多重聯(lián)結(jié)可以減少交流側(cè)輸入電流諧波，而對(duì)晶閘管多重整流電路采用順序控制的方法可提高功率因數(shù)。本次設(shè)計(jì)采用采用多重聯(lián)結(jié)不僅可以減少交流輸入電流的諧波，同時(shí)也可減小直流輸出電壓中的諧波幅值并提高紋波頻率，因而可減少平波電抗器。如圖2.2是移相構(gòu)成串聯(lián)二重聯(lián)結(jié)電路的原理圖，利用變壓器二次繞組的接法不同，使兩組三相交流電間相位錯(cuò)開，從而使輸出整流電壓在每個(gè)交流電源周期中脈動(dòng)12次，故該電路為12脈波整流電路。整流變壓器二次繞組分別采用星形和三角形接法構(gòu)成相位相差、大小相等的兩組電壓，接至相互串聯(lián)的兩組整流橋。圖2.2 移相串聯(lián)二重聯(lián)接電路由于串聯(lián)多重化整流電路相當(dāng)于兩個(gè)三相橋式全空整流電路串聯(lián)，兩橋間相位差為，所以將兩相位差為的三相橋式全控電路電壓波形疊加即可得到串聯(lián)12脈波全控整流電路電壓波形，如圖2.3所示:圖2.3 串聯(lián)12脈波全控整流電路電壓波形二、逆變電路用三個(gè)單相逆變電路可以組合成一個(gè)三相逆變電路。但在三相逆變電路總，應(yīng)用最廣的還是三相橋式逆變電路。采用IGBT作為開關(guān)器件的三相電壓型橋式逆變電路如圖 2.4所示，可以堪稱由三個(gè)半橋逆變電路組成。和單相半橋、全橋逆變電路相同，三相電壓型橋式逆變電路的基本工作方式也是也是導(dǎo)電方式，即每個(gè)橋臂的導(dǎo)電角度為，同一半橋上下兩個(gè)臂交替導(dǎo)電，各相開始導(dǎo)電的角度依次相差。這樣，在任一瞬間，將有三個(gè)橋臂同時(shí)導(dǎo)通。可能是上面一個(gè)臂下面兩個(gè)臂，也可能是上面兩個(gè)臂下面一個(gè)臂同時(shí)導(dǎo)通。因?yàn)槊看螕Q流都在同一相上下兩個(gè)橋臂之間進(jìn)行，因此也被稱為縱向換流。對(duì)于U相輸出來說，但橋臂1導(dǎo)通時(shí),當(dāng)橋臂4導(dǎo)通時(shí)，。因此，的波形是幅值為的矩形波。V，W兩相的情況和U相類似，、 的波形形狀和相同，只是相位一次差。、的波形如圖2.5a、b、c所示。uNN的波形如圖2.5e所示，它也是矩形波，但其頻率為頻率的3倍，幅值為其1/3，即為。、的波形和形狀相同，相位依次相差120。把橋臂1、3、5的電流加起來，就可得到直流側(cè)電流的波形，如圖2.5h所示?？梢钥闯觯扛?0脈動(dòng)一次，而直流側(cè)電壓是基本無脈動(dòng)的，因此逆變器從交流測(cè)向直流側(cè)傳送的功率是脈動(dòng)的，且脈動(dòng)的情況和脈動(dòng)情況大體相同。這也是電壓型逆變電路的一個(gè)特點(diǎn)。圖2.4 三相電壓型橋式逆變電路圖2.5 三相電壓型橋式逆變電路的工作波形2.2.2 控制電路設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)采用三相SPWM逆變控制，具有調(diào)節(jié)電壓的功能，同時(shí)具有改善波形的功能，此外，PWM控制亦可以消除較低次諧波。SPWM是在PWM的基礎(chǔ)上，將期望輸出的正弦電壓波形假想成有一組等寬不等幅的片斷組合而成，然后用一組沖量對(duì)應(yīng)相等的等幅不等寬(即脈沖寬度調(diào)制)脈沖將它們依次代替，從而在濾波器輸出端得到期望的正弦電壓波形。這樣的脈沖可以由電子開關(guān)的通斷控制實(shí)現(xiàn)。理論推導(dǎo)和實(shí)際的頻譜分析表明:SPWM脈沖電壓具有與理想正弦電壓相一致的基波分量，而且最低次諧波的頻率可以提高到SPWM調(diào)制頻率(即開關(guān)頻率，對(duì)應(yīng)于每基波周期的脈沖個(gè)數(shù))附近。因此，當(dāng)開關(guān)頻率足夠高時(shí)，利用較小的濾波器就能將其中的諧波濾除掉。此外，只需改變SPWM脈沖寬度，就可以平滑地調(diào)節(jié)輸出電壓的基波幅值。采用了SPWM技術(shù)的逆變器即為SPWM逆變器，它在波形質(zhì)量和控制性能上相對(duì)方波型逆變器有了巨大的進(jìn)步。波形分析如圖2.6所示:圖2.6 三相SPWM逆變控制波形2.2.3 保護(hù)電路設(shè)計(jì)在電力電子電路中，除了電力電子器件參數(shù)選擇合適，驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)良好外，采用合適的過電壓保護(hù)、過電流保護(hù)也是有必要的。抑制過電壓的方法：用非線性元件限制過電壓的幅度，用電阻消耗生產(chǎn)過電壓的的能量，用儲(chǔ)能元件吸收生產(chǎn)過電壓的能量。使用RC吸收電路，這種保護(hù)可以把變壓器繞組中釋放出的電磁能量轉(zhuǎn)化為電容器的電場(chǎng)能量?jī)?chǔ)存起來。由于電容兩端電壓不能突變，所以能有效抑制過電壓，串聯(lián)電阻消耗部分產(chǎn)生過電壓的能量，并抑制LC回路的震蕩。晶閘管的過電壓能力較差，當(dāng)它承受超過反向擊穿電壓時(shí)，會(huì)被反向擊穿而損壞。如果正向電壓超過管子的正向轉(zhuǎn)折電壓，會(huì)造成晶閘管硬開通，不僅使電路工作失常，且多次硬開關(guān)也會(huì)損壞管子。因此必須抑制晶閘管可能出現(xiàn)的過電壓，常采用簡(jiǎn)單有效的過電壓保護(hù)措施。如圖2.7所示:圖2.7 過電壓保護(hù)電路2.3 元器件型號(hào)選擇2.3.1 晶閘管參數(shù)計(jì)算與選擇1、額定電壓晶閘管在三相橋式全控整流過程中承受的峰值電壓，考慮安全裕量，一般晶閘管的額定電壓為工作時(shí)所承受峰值電壓的23倍。即u額=（23）。理想變壓器二次側(cè)電壓為220V，所以晶閘管的額定電壓：2、額定電流整流后通態(tài)有效電流： 考慮安全裕量，應(yīng)選用晶閘管的通態(tài)平均電流為計(jì)算的（1.52）倍。計(jì)算得。綜上，選擇柳晶/KP10A1200V 型號(hào)的晶閘管。2.3.2 IGBT參數(shù)計(jì)算與選擇1、 額定電壓額定電壓= (2-1)：交流電源的峰值電壓：電網(wǎng)電壓波動(dòng)系數(shù)：直流中間回路有反饋時(shí)的泵升電壓：必要的電壓安全系數(shù) 2、額定電流額定電流： (2-2)cos：功率因數(shù)U：交流電源相電壓有效值：電流的安全系數(shù)，?。弘娏髅}動(dòng)率，取 綜上，選擇三菱生產(chǎn)的CM30TF-24H(E) 30A/1200V/6U 型號(hào)IGBT。2.3.3 蓄電池的容量配置基本公式： (2-3) Ah=1h（小時(shí)） (2-4)有關(guān)參數(shù):電池供電標(biāo)稱電壓為192Vac時(shí)：正常電壓220Vac，放電終止電壓165Vac TA、TB、TC系列逆變器效率：0.92每只12V電池放電終止電壓按10.3V計(jì)算本設(shè)計(jì)方案中的電池容量： 即：用一組16節(jié)12V/8Ah電池可延時(shí)10分鐘左右。2.4 系統(tǒng)仿真2.4.1 MATLAB仿真軟件簡(jiǎn)介MATLAB（矩陣實(shí)驗(yàn)室）是MATrix LABoratory的縮寫，是一款由美國(guó)The MathWorks公司出品的商業(yè)數(shù)學(xué)軟件。MATLAB是一種用于算法開發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值計(jì)算的高級(jí)技術(shù)計(jì)算語言和交互式環(huán)境。以矩陣為基本編程單元的一種程序設(shè)計(jì)語言，它提供了各種矩陣的運(yùn)算與操作，并有較強(qiáng)的繪圖功能，是目前國(guó)際上最流行的控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件。新版本的推出，使得Matlab的應(yīng)用范圍更加廣泛，而且增加了許多工具箱，如信號(hào)處理、通信系統(tǒng)、虛擬實(shí)現(xiàn)、系統(tǒng)辨識(shí)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊邏輯、實(shí)時(shí)空間等科學(xué)領(lǐng)域的工具箱，以供不同專業(yè)的科研技術(shù)人員開發(fā)利用。Simulink是Matlab軟件的擴(kuò)展，它是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)建模和仿真的一個(gè)軟件包，可以用連續(xù)采樣時(shí)間離散采樣時(shí)間或兩種混合的采樣時(shí)間進(jìn)行建模，它也支持多速率系統(tǒng)，也就是系統(tǒng)中的不同部分具有不同的采樣速率。它和Matlab語言的主要區(qū)別在于，與用戶的交互接口是基于Windows模型化圖形輸入，使得用戶可以把更多的精力投入到系統(tǒng)模型的構(gòu)建而非編程上。目前Mathworks公司已經(jīng)把Simulink發(fā)展成為一個(gè)系列的產(chǎn)品。例如MATLAB/Simulink中SimPower Systems是專為電力電子和電氣傳動(dòng)系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)的，包含有少數(shù)開關(guān)裝置和簡(jiǎn)單電力電子轉(zhuǎn)換器件。轉(zhuǎn)化器的開關(guān)器件是基于由V-R-L支路組成的微模型結(jié)構(gòu)，為使開關(guān)器件正常工作，在開關(guān)器件兩端并接R-C吸收電路。Simulink提供了一種更快捷、直接明了的方式，而且用戶可以立即看到仿真結(jié)果。2.4.2 各部分電路仿真模型建立一、整流電路串聯(lián)12脈波整流電路主電路由三相對(duì)稱交流電壓源、整流變壓器、晶閘管整流橋、同步脈沖觸發(fā)器、RLC負(fù)載等部分組成。同步脈沖觸發(fā)器與晶閘管整流橋是不可分割的2個(gè)環(huán)節(jié),2個(gè)晶閘管整流橋串聯(lián)聯(lián)結(jié)給負(fù)載供電,在Simulink環(huán)境下串聯(lián)12脈波整流電路的仿真模型如圖2.8所示。三相對(duì)稱交流電壓源參數(shù)設(shè)置:三相對(duì)稱交流電壓源的幅值設(shè)為220V,頻率為50Hz,相位分別為、。三相變壓器參數(shù)設(shè)置:采用3繞組三相變壓器,1次側(cè)繞組采用形接線方式,2次側(cè)繞組分別采用形和形接線方式。為了便于觀察,3個(gè)繞組的額定電壓分別取380V,220V,220V。三相晶閘管整流橋參數(shù)設(shè)置:使用默認(rèn)值。RLC負(fù)載參數(shù)設(shè)置:R取100,L取0,C取inf。同步脈沖觸發(fā)器設(shè)置:頻率為50Hz,脈沖的寬度取20degrees,選擇雙脈沖觸發(fā)方式。選定觸發(fā)角為。二、逆變電路三相橋式SPWM逆變電路的建立從 Matlab/Simulink 的 Electrical Sources 模塊庫中選取 DC 電壓源元件， 從 Power electronics 模塊庫中選取串聯(lián) RLC 支路元件，可以設(shè)定為阻性或感性，從Extra Library 模塊庫中選取 Synchronized 6-PulseGenerator，即同步 6 脈沖發(fā)生器，為整流橋提供觸發(fā)脈沖；選取 Universal bridge 即通用三相橋；從Simulink 庫中選取電壓、電流表和示波器，測(cè)量電壓和電流。建立仿真模型如圖 2.9所示。選擇 ode23tb 算法，仿真時(shí)間設(shè)置為 0.08 秒，串聯(lián) RLC 負(fù)載參數(shù)設(shè)置為 R=50，C=inf，L=0.03H，電源電壓設(shè)置為 100V， 其他選擇默認(rèn)參數(shù)。三、整體電路整體電路的模型建立將整流電路和逆變電路結(jié)合，外加一個(gè)旁路和蓄電池，建立仿真模型如圖2.10所示：圖2.8 整流電路模型圖2.9 三相橋式SPWM逆變電路圖2.10 整體電路2.4.3 部分仿真波形及數(shù)據(jù)分析一、整流電路仿真時(shí)間設(shè)為0.05s,數(shù)值算法采用ode23tb,完成上述步驟后運(yùn)行仿真模型,從示波器中觀察輸出波形。圖2.11為純電阻負(fù)載情況下輸出的電流和輸出電壓的仿真波形。圖2.11 電流與電壓的波形市電輸入電流為12梯級(jí)階梯波，與120導(dǎo)通角的方波電流相比是很接近于正弦的，如圖2.12所示：圖2.12 電流波形圖二、逆變電路運(yùn)行三相橋式 SPWM 逆變電路仿真模型，可得到負(fù)載相電壓、負(fù)載相電流、負(fù)載線電壓、電源電流波形如圖2.12-2.16所示：圖2.12 負(fù)載相電壓和相電流圖2.13 負(fù)載相電壓(1)圖2.14 負(fù)載相電壓(2)圖2.15 負(fù)載線電壓圖2.16 電源電流第3章 課程設(shè)計(jì)總結(jié)UPS不間斷電源是一種含有儲(chǔ)能裝置，以逆變器為主要組成部分的恒壓恒頻的不間斷電源。主要用于給單臺(tái)計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)或其它電力電子設(shè)備提供不間斷的電力供應(yīng)。當(dāng)市電輸入正常時(shí)，UPS將市電穩(wěn)壓后供應(yīng)給負(fù)載使用，此時(shí)的UPS就是一臺(tái)交流市電穩(wěn)壓器，同時(shí)它還向機(jī)內(nèi)電池充電：當(dāng)市電中斷（事故停電）時(shí)，UPS立即將機(jī)內(nèi)電池的電能，通過逆變轉(zhuǎn)換的方法向負(fù)載繼續(xù)供應(yīng)220V交流電，使負(fù)載維持正常工作并保護(hù)負(fù)載軟、硬件不受損壞。UPS設(shè)備通常對(duì)電壓過大或電壓太低都提供保護(hù)。功率MOS管已在大容量UPS中廣為應(yīng)用，但功率MOS管難以達(dá)到高電壓大電流，其飽和壓降高于晶體管，于是，兼有晶體管和功率MOS管優(yōu)點(diǎn)的絕緣門限晶體管（IGBT）應(yīng)運(yùn)而生，促使UPS逆變技術(shù)更趨成熟目前UPS制造商們都在爭(zhēng)先采用IGBT。當(dāng)然任何器件都不十全十美，比如IGBT有寄生的電流掣住效應(yīng)，在一定程度上也限制了它的使用。UPS控制電路也發(fā)展很快，由開始的分立元件的簡(jiǎn)單控制發(fā)展到今天的微處理機(jī)控制，由硬件控制又發(fā)展成軟件控制，如IPM的軟件濾波器；甚至光纖通訊也被引入U(xiǎn)PS，如意大利西力UPS的并聯(lián)就采用了光纖通訊。UPS已經(jīng)由初期的單純供電發(fā)展到目前的多功能應(yīng)用，UPS不再僅僅是供電電源，而且當(dāng)那些作為負(fù)載的計(jì)算機(jī)在無人值守時(shí)，要求UPS自動(dòng)地定時(shí)開機(jī)，定時(shí)關(guān)機(jī)，當(dāng)市面上電故障后，UPS還可以及時(shí)通知計(jì)算機(jī)并可按照事先的約定順序關(guān)機(jī)，UPS除了上述的旋轉(zhuǎn)發(fā)電機(jī)式和靜止變換式而外，還有一種將二得結(jié)合起來的U