三相40KVA UPS电源初步设计116.doc

辽辽 宁宁 工工 业业 大大 学学 电力电子技术电力电子技术课程设计 论文 课程设计 论文 题目 题目 三相三相40KVA UPS电源初步设计电源初步设计 院 系 院 系 电气工程学院电气工程学院 专业班级 专业班级 电气电气084084 学学 号 号 080303116 学生姓名 学生姓名 黄长清黄长清 指导教师 指导教师 签字 起止时间 起止时间 202010 12 27至至2011 1 7 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 论文 课程设计 论文 报告的内容及其文本格式课程设计 论文 报告的内容及其文本格式 1 课程设计 论文 报告要求用 A4 纸排版 单面打印 并装订成册 内容包括 封面 包括题目 院系 专业班级 学生学号 学生姓名 指导教师姓名 起止时间等 设计 论文 任务及评语 中文摘要 黑体小二 居中 不少于 200 字 目录 正文 设计计算说明书 研究报告 研究论文等 参考文献 2 课程设计 论文 正文参考字数 2000 字周数 3 封面格式 4 设计 论文 任务及评语格式 5 目录格式 标题 目录 小二号 黑体 居中 章标题 小四号字 黑体 居左 节标题 小四号字 宋体 页码 小四号字 宋体 居右 6 正文格式 页边距 上 2 5cm 下 2 5cm 左 3cm 右 2 5cm 页眉 1 5cm 页脚 1 75cm 左侧装订 字体 一级标题 小二号字 黑体 居中 二级 黑体小三 居左 三级标题 黑体四号 正文文字 小 四号字 宋体 行距 20 磅行距 页码 底部居中 五号 黑体 7 参考文献格式 标题 参考文献 小二 黑体 居中 示例 五号宋体 期刊类 序号 作者 1 作者 2 作者 n 文章名 期刊名 版本 出版年 卷次 期次 页次 图书类 序号 作者 1 作者 2 作者 n 书名 版本 出版地 出版社 出版年 页次 本科生课程设计 论文 IV 课程设计 论文 任务及评语课程设计 论文 任务及评语 院 系 电气工程学院 教研室 电气工程及其自动化 注 成绩 平时20 论文质量60 答辩20 以百分制计算 学 号080303116学生姓名黄长清专业班级电气084 课程设计 论文 题目 三相三相40KVA UPS电源初步设计电源初步设计 课程设计 论文 任务 课题完成的设计任务及功能 要求 技术参数课题完成的设计任务及功能 要求 技术参数 实现功能实现功能 为了满足一些重要用电设备的连续供电 先将交流电直流成直流电 一路 给蓄电池充电 一路经逆变器变成恒压恒频的交流电 设计任务设计任务 1 方案的经济技术论证 2 整流滤波电路设计 3 逆变电路设计 4 通过计算选择器件的具体型号 5 驱动电路设计或选择 6 绘制相关电路图 7 完成 4000 字左右说明书 要求要求 1 1 文字在 4000 字左右 2 2 文中的理论分析与计算要正确 3 3 文中的图表工整 规范 4 元器件的选择符合要求 技术参数技术参数 1 输入三相交流电380V 2 输出电压交流三相380V恒定 3 输出交流 电频率恒定50HZ 4 输出容量不小于40kVA 5 市电断电后工作时间不小于 10分钟 进度计划 第 1 天 集中学习 第 2 天 收集资料 第 3 天 方案论证 第 4 天 整流电 路设计 第 5 天 逆变电路设计 第 6 天 驱动电路设计 第 7 天 元器件具 体选择 第 8 天 蓄电池容量确定及选择 第 9 天 总结并撰写说明书 第 10 天 答辩 指导教师评语及成绩 平时 论文质量 答辩 总成绩 指导教师签字 年 月 日 本科生课程设计 论文 V 摘 要 市电并不是稳定的 它存在着很多电能质量的问题 例如电压涌浪 高压尖脉冲 暂态过电压 硬件老化等相对较轻的不良影响 也可以导致数据完全丢失或主板烧 毁等较大事故 所以计算机必须采用 UPS 供电 UPS 可以改善市电的供电质量 保 护计算机稳定可靠地运行 本文设计的 UPS 电源包括整流器 蓄电池 逆变器和开关电源 在电网电压工 作正常时给负载供电 先将交流电整流成直流电 而且 同时给储能电池充电 当突发停电时 UPS 电源开始工作 由储能电池供给负载所需电源 从而实现逆变 器逆变成恒压恒频的交流电 最终维持正常的生产 关键词 突发停电 整流 逆变 维持正常 本科生课程设计 论文 VI 目 录 第 1 章 论绪 1 1 1 UPS 电源概况及发展 1 1 2 本文研究内容 2 第二章 UPS 电源电路设计 3 2 1 UPS 总体设计方案 3 2 2 具体电路设计 3 2 2 1 整流电路 3 2 2 2 逆变电路 5 2 2 3 控制设计 7 2 2 4 保护电路设计 8 2 3 元器件型号选择 10 2 4 系统调试或仿真 数据分析 14 2 4 1 UPS 逆变器的重复控制器参数的仿真分析 14 2 4 2 Q 取常数 15 2 4 3 Q 取低通滤波器 15 第 3 章 课程设计总结 18 参考文献 19 本科生课程设计 论文 1 第 1 章 论绪 1 1 UPS 电源概况及发展 结合设计概括发展技术 UPS UninterruptedPower Supply 又称不间断电源 它通常被置于市电电网和 用电负载之间 其目的是改善对负载的供电质量 并在市电故障时 保证负载设备的正 常运行 随着现代工业的发展 供电网络的负载越来越复杂 特别是大型用电设备的启 动和停止 大型可控电力电子设备的应用以及网络内部噪声会使交流正弦波发生畸变 26 另外 自然界的雷电 电网的接地不良等因素均影响到电网的供电质量 由于以上 因素的影响 可能会导致接在电网上的计算机设备 包括通信 医疗 金融 武器控制等精 密的仪器设备发生失控 丢失数据 停机 损坏等严重后果 直接影响用户的正常工作 造 成严重的经济损失 随着现代网络技术和信息产业的进一步发展 供电中断所带来的损 失的也变的越来越严重 UPS 就是为了解决供电系统存在的问题 应运而生的 至今已经历了几十年的发展历程 UPS 不仅使供电无中断 而且还具有稳 定输出电压和抗干扰等功能 1 1 UPS 不间断电源的发展方向 UPS 不间断电源技术包括电源变换技术 电源冗余技术 蓄电池发展技术等 近 年来 一些新技术的发展和一些特性优良的新元器件的出现 促进了 UPS 的发展 UPS 的发展方向主要有以下几点 1 绿色 UPS 所谓绿色 UPS 就是高效率 低噪音 低污染和低辐射的 UPS 就是尽量减少 非工作器件的能耗和自动调节耗能器件的工作 减少噪音的发生和电磁辐射的产生 减 小污染除了减小对周围环境的污染外 还应减少 UPS 对供电网络的谐波污染 因而减 小 UPS 对电网的谐波 污染 变得越来越被重视 同时提高电能的使用效率也非常重 2 网络化 智能化 自动化 网络时代的 UPS 产品已经由独立的外设产品发展成为整个计算机和网络系统 不分割的一部分 除了要求其产品可以方便地接入网络和计算机外 有些还要求能够与 网络和计算机之间进行双向数据通讯 由于微处理器技术的应用 UPS 系统实现了智 能化 智能化 UPS 一方面实现了设备运行过程中自我状态的监控 对一些故障现象进 行预处理 使其始终平稳可靠运行 另一方面实现了计算机和网络与 UPS 之间的双向 数据通讯 用户可以在计算机和网络中的各个节点上实现监视可控制 UPS 电源的运 行状态 自动化是指 UPS 电源自动完成的一些自我检测 无需人工干预的 UPS 自动 本科生课程设计 论文 2 化是实现网络化和保证系统高可靠性的重要因素 3 高频化 随着 PWM 理论和电子元器件的工作的上限频率的提高 使许多模块的工作频 率提高 大大的减少了供电设备的体积和重量 计算机的快速发展必定会对 UPS 提出 更高的要求 开发高性能 高质量的 UPS 是时代的趋势 4 数字化 随着 DSP 芯片的发展使的各种高性能的先进控制算法得以实现 使 UPS 电源 的数字化程度越来越高 这不但减轻了 UPS 的重量 而且可以增加 UPS 的抗干扰性 和稳定性 5 并机运行和冗余技术 以往的 UPS 多为单机运行 随着包括计算机在内的电子设备的应用数量的增加 和应用场合的重要性的提高 几百 KVA 的容量已经不能支持众多的设备用电 而一 次性购置昂贵的大功率产品显然不是最佳方案 因此模块化的小功率产品将逐步取代 笨重的大功率产品 这被认为是 UPS 系统发展的一个方向 多个小功率产品采用并联 技术连接后实现并机运行 可以方便灵活地配置整个电源系统的容量 并联不一定是冗 余的 并联是为了增容 而冗余系统是为了提高可靠性 为保证系统的高稳定性和高可 用性 通过多台 UPS 设备并机运行实现电源容量的冗余也是 UPS 系统配置的一种 趋势 总而言之 UPS 电源随着电子器件的进一步发展 UPS 将向小型化 高效率 高可靠性方向发展 而网络智能化 UPS 技术和全数字化 UPS 技术的出现 不仅提供 完全可靠的网络电源管理 也为节能 环保提供了一种最佳的解决方案 所以 UPS 电 源技术总的发展趋势是逐步向小型网络智能化和全数字方向发展 随着科学技术的进 步 UPS 电源技术在不久的将来会开辟一个更新的领域 1 2 本文研究内容 随着计算机应用的需要 UPS 在稳定的同时 逐渐向两边发展 从输出功率来看 大 的到几十 KVA 甚至更高 一般在电信 金融 运输 公共事业单位中得到使用 小 至 10W 一般在网络线路的有源部件中使用 以保障网络的正常运行 由于大功率 UPS 的应用越来越广 需求越来越大 而且技术难度大 因此研究三相大功 率 UPS 具有广泛的应用前景和普遍的现实意义 逆变器是 UPS 的核心 必须具有输 出高质量电压波形的能力 逆变电源的输出波形控制技术是建立在工业电子技术 半 导体技术 现代控制技术 现代电力电子技术 半导体变流技术 脉宽调制 PWM 技 术 磁性材料等学科基础上的一门实用技术 本课题主要研究三相大功率 UPS 的整 流和逆变系统 本科生课程设计 论文 3 第二章 UPS 电源电路设计 2 1 UPS 总体设计方案 旁路 市电 输出 滤波 电池充电器 整流器逆变器开关 图 2 1 UPS 电源总体框图 当市电正常 380VAC 时 直流主回路有直流电压 供给 DC AC 交流逆变器 输出稳定的 380Vac 交流电压 同时市电对电流充电 当任何时候市电欠压或突然掉 电 则由电池组通过隔离二极管开关向直流回路馈送电能 从电网供电到电池供电 没有切换时间 当电池能量即将耗尽时 不间断电源发出声光报警 并在电池放电 下限点停止逆变器工作 长鸣告警 不间断电源还有过载保护功能 当发生超载 150 负载 时 跳到旁路状态 并在负载正常时自动返回 当发生严重超载 超 过 200 额定负载 时 不间断电源立即停止逆变器输出并跳到旁路状态 此时前面 空气开关也可能跳闸 消除故障后 只要合上开关 重新开机即开始恢复工作 2 2 具体电路设计 2 2 1 整流电路 图 2 2 三相桥式整流电路 三相桥式全控整流电路相当于一组共阴极的三相半波和一组共阳极的三相半波 本科生课程设计 论文 4 可控整流电路串联起来构成的 习惯上将晶闸管按照其导通顺序编号 共阴极的一 组为 VT1 VT3 和 VT5 共阳极的一组为 VT2 VT4 和 VT6 其电路如上图所示 可以像分析三相半波可控整流电路一样 先分析若是不可控整流电路的情况 即把晶闸管都换成二极管 这种情况相当于可控整流电路的 时的情况 即要 求共阴极的一组晶闸管要在自然换相点 1 3 5 点换相 而共阳极的一组晶闸管则 会在自然换相点 2 4 6 点换相 因此 对于可控整流电路 就要求触发电路在三 相电源相电压正半周的 1 3 5 点的位置给晶闸管 VT1 VT3 和 VT5 送出触发脉冲 而在三相电源相电压负半周的 2 4 6 点的位置给晶闸管 VT2 VT4 和 VT6 送出触发 脉冲 且在任意时刻共阴极组和共阳极组的晶闸管中都各有一只晶闸管导通 这样 在负载中才能有电流通过 负载上得到的电压是某一线电压 其波形如图 8 30 所示 为便于分析 可以将一个周期分成 6 个区间 每个区间 60 需要特别说明的是 三相桥式全控整流电路要保证任何时候都有两只晶闸管导通 这样才能形成向负载 供电的回路 并且是共阴极和共阳极组成各一个 不能为同一组的晶闸管 所以 在此电路合闸启动过程中或电流断续时 为保证电路能正常工作 就需要保证同时 触发应导通的两只晶闸管 即要同时保证两只晶闸管都有触发脉冲 一般可以采用 两种方式 一是采用单宽脉冲触发 即脉冲宽度大于 60 小于 120 一般取 80 120 如下图中的 这样可以保证在第二个脉冲 来的时候 前一个脉 冲 还没有消失 这样两只晶闸管 VT1 和 VT2 会同时有脉冲 因篇幅有限 在下 图中画出了 其他五个宽脉冲没有画出 图 2 3 三相桥式全控整流电路触发脉冲 本科生课程设计 论文 5 一种脉冲形式是采用双窄脉冲 即要求本相的触发电路在送出本相的触发脉冲 时 给前一相补发一个辅助脉冲 两个脉冲相位相差 60 脉宽一般是 20 30 如 上图中 在给晶闸管 VT3 送出脉冲 的同时 又给晶闸管 VT2 补发了一个辅助冲 虽然双窄脉冲的电路比较复杂 但其要求的触发电路的输出功率小 可以减 小脉冲变压器的体积 而单宽脉冲触发方式虽然可以少一半脉冲输出 但为了不使 脉冲变压器饱和 其铁心体积要做得大一些 绕组的匝数也要多 因而漏电感增大 导致输出的脉冲前沿不陡 这样对于多个晶闸管串联时是不利的 虽然可以利用增 加去磁绕组的办法来改善这一情况 但这样又会使装置复杂化 所以两种触发方式 中常选用的是双窄脉冲触发方式 2 2 2 逆变电路 图 2 4 三相桥式逆变电路 三相桥式逆变电路如图 2 4 所示 图中应用 GTO 作为逆变开关 也可用其它全 控型器件构成逆变器 若用晶闸管时 还应有强迫换流电路 从电路结构上看 如果把三相负载看成三相整流变压器的三个绕组 那么三相 桥式逆变电路犹如三相桥式可控整流电路与三相二极管整流电路的反并联 其中可 控电路用来实现直流到交流的逆变 不可控电路为感性负载电流提供续流回路 完 成无功能量的续流和反馈 因此 D1 D6称为续流二极管或反馈二极管 在三相桥式逆变电路中 各管的导通次序同整流电路一样 也是 T1 T2 T3 T6 T1 各管的触发信号依次互差 60 根据各管的导通时间可以 分为 180 导通型和 120 导通型两种工作方式 在 180 导通型的逆变电路中 任意 瞬间都有三只管子导通 各管导通时间为 180 同一桥臂中上下两只管子轮流导通 称为互补管 在 120 导通型逆变电路中 各管导通 120 任意瞬间只有不同相的两 只管子导通 同一桥臂中的两只管子不是瞬时互补导通 而是有 60 的间隙时间 当某相中没有逆变管导通时 其感性电流经该相中的二极管流通 逆变器负载为感性时 必须有续流二极管 如图 2 4 中的 D1 D6所示 此时负 本科生课程设计 论文 6 载电流的波形可以根据电压波形的阶跃变化 由相应升降的指数曲线定性地绘出 A 相负载电流波形如图 2 5 所示 图中阴影部分为续流二极管中的电流 只有当续 流二极管电流降为零时 A 相的负载电流才开始经 T4形成反向电流 同理 B 相和 C 相电流比 A 相电流分别滞后 120 和 240 2 52 5 感性负载电流波形感性负载电流波形 直流输入电流波形如图 2 5 所示 它由直流分量和周期为 60 的交流分量组成 每段电流波形可由正极或负极上仅有一个管子导通时的管子电流决定 如果负载电流滞后角超过 60 电流波形如图 2 6 所示 图的上方为各晶闸管 的触发情况 图中电流曲线旁注明的是各管的实际导通情况 由图可见 在直流环 节电压极性不变的电压型逆变器中 在感性负载下续流二极管是必不可少的 它既 能提供感性负载电流的通路 避免过电压的出现 又可减小输入电流 改善逆变器 的效率 本科生课程设计 论文 7 图 2 6 直流输入电流波形 2 2 3 控制设计 图 2 7 直流旁路的三相无逆变 UPS 电路 本设计采用的是直流旁路的无逆变器 UPS 的电路 这种 UPS 的直流旁路电路 直流电压为 300V 蓄电池的直流电压为 252V 当由蓄电池供电切换到直流旁路供 本科生课程设计 论文 8 电时 先关断静态开关 2 的触发脉冲 然后再触发导通静态开关 1 用旁路开关的 直流大雅大于蓄电池的直流电压使静态开关 2 关闭 这样将使切换控制电路更简单 省去了市电电压正半周德检测电路 2 2 4 保护电路设计 普通的用户会认为 UPS 的负载能力越大 对电脑的保护效果会越好 于是在 购买时选用了高价格高负载能力的产品 而用户在实际应用时的负载只是 UPS 额定 的 30 甚至更少 其实这样亦会影响到 UPS 的使用寿命 毕竟其所带的电池组很多 时候都不能完全正常地进行工作 当然也不是说 100 的额定负载是最好的 如果这 样 UPS 出现任何小问题都会造成很大的损坏 实际操作表明选择 50 80 的负载 为最佳 尽量不接电感性负载 因为电感性负载的启动电流往往会超过额定电流的 3 4 倍 这样就会引起 UPS 的瞬时超载 影响 UPS 的寿命 电感性负载包括夏天常用 的空调 冰箱等带线圈的设备 不宜满载或过度轻载 不要按照 UPS 的额定功率去使用它 不要认为空着的接 口不应该闲着而连接其他电器 长期满载状态将直接影响 UPS 的使命 现代电力变换装置均采用大功率半导体开关器件 其所能承受的电流过载能力 相对于旋转变流装置要低得多 如 IGBT 一般只能承受几十个 s 甚至几个 s 的过 载电流 一旦短路发生就要求保护电路能在尽可能短的时间内关断开关器件 切断 短路电流 使开关器件不致于因过流而损坏 但是 在短路情况下迅速关断开关器 件 将导致负载电流下降过快而产生过大的 di dt 由于引线电感和漏感的存在 过 大的 di dt 将产生很高的过电压 而使开关器件面临过压击穿的危险 对于 IGBT 过高的电压又可能导致器件内部产生擎住效应失控而损坏器件 因此 必须综合考 虑和设计电力变换装置短路保护 以确保电流保护的有效性 本科生课程设计 论文 9 图 2 8 保护电路图 主电路的过电压保护 抑制过电压的方法 用非线性元件限制过电压的副度 用电阻消耗生产过电压 的能量 用储能元件吸收生产过电压的能量 对于非线性元件 不是额定电压小 使用麻烦 就是不宜用于抑制频繁出现过 电压的场合 所以我们选用用储能元件吸收生产过电压的能量的保护 使用 RC 吸收 电路 这种保护可以把变压器绕组中释放出的电磁能量转化为电容器的电场能量储 存起来 由于电容两端电压不能突变 所以能有效抑制过电压 串联电阻消耗部分 产生过电压的能量 并抑制 LC 回路的震动 电路图如下 图 2 9 过电压保护 晶闸管的过电压保护 晶闸管的过电压能力较差 当它承受超过反向击穿电压时 会被反向击穿而损 本科生课程设计 论文 10 坏 如果正向电压超过管子的正向转折电压 会造成晶闸管硬开通 不仅使电路工 作失常 且多次硬开关也会损坏管子 因此必须抑制晶闸管可能出现的过电压 常 采用简单有效的过电压保护措施 对于晶闸管的过电压保护可参考主电路的过电压保护 我们使用阻容保护 电 路图如图 2 10 晶闸管的过电压保护 常见的过电流保护有 快速熔断器保护 过电流继电器保护 直流快速开关 过电流保护 快速熔断器保护是最有效的保护措施 过电流继电器保护中过电流继电器开 关时间长 只有在短路电流不大时才有用 直流快速开关过电流保护功能很好 但造价高 体积大 不宜采用 因此 最佳方案是用快速熔断器保护 如图 2 11 图 2 11 晶闸管过电流保护 2 3 元器件型号选择 一 选择 UPS 的选型 UPS 的功率大小由几个因素决定 1 负载功率的大小 一般情况下 UPS 的功 本科生课程设计 论文 11 率是负载功率除以 0 8 的大小 但为了保障 UPS 最佳工作状态 一般是除以 0 6 2 负载类型 如果是一般的电脑选用后备式的 UPS 电源就足够 数据重要或 一些高端的 UPS 应用就得用在线式的 如果是感性负载 如 打印机 复印机 那 么要选择工频 UPS 电源 二 电池容量的选择 容量的计算标准工式如下 计算蓄电池的 最大放电电流 值 I I 最最大大 P Pc co os s E E 临临界界 N N 注 P UPS 电源的标称输出功率 cos UPS 电源的输出功率因数 UPS 一般为 0 8 UPS 逆变器的效率 一般为 0 88 0 94 实际计算中可以取 0 9 E 临界 蓄电池组的临界放电电压 12V 电池约为 10 5V 2V 电池约 为 1 7V N 每组电池的数量根据所选的蓄电池组的后备时间 查出所需的电池 组的放电速率值 C 然后根据 所以根据上述求三相 40KVA UPS 电源延迟十分钟的 电池组的标称容量 和电 池组的总容量 最大放电电流 1128A 标称功率 40000VA 0 8 0 9 效率 30 节 10 5V 每节 电池放电电压 电池组的标称容量 1128 1 52C 742AH 电池组的总容量 742AH 30 节 12V 267335AH 需要用电池 150AH30 节 6 组电 池柜 6 个尺寸 800 900 2000300KVA UPS 尺寸为 1800 1250 1800 整流电路部分 晶闸管参数 保证电流连续的最小电感 L 0 693 mH 晶闸管的电流有效值 VT I 晶闸管通态平均电流 a I 晶闸管的电流值 ad KII 变压器参数 变压器二次侧电流 变压器原边电流 3 d I 57 1 VT I d II 3 2 2 1 22 1 U IU I min1 2 I U 本科生课程设计 论文 12 根据逆变电路可求出整流输出电路的输出电压和输出电流 输出电压 73 33V 输出电流 17 49A o U o I 根据三相桥式求法可以求得 晶闸管通态平均电流 晶闸管的电流有效值 变压器二次侧电流 变压器二次侧电压 VUU59 17133 73 34 2 cos34 2 22 变压器原边电流 保证电流连续的最小电感 L 26 61mH 这样既可确定各器件的选择 表 2 3 二极管型号表 二极管型号 最高反向峰值电 压 V 平均整流电流 A 最大峰值浪涌电 A IN4002100130 IN4003200130 IN4004400130 IN4005600130 IN4006800130 IN53921001 550 IN53932001 550 IN53943001 550 IN53954001 550 IN53965001 550 IN53976001 550 IN53988001 550 RL1521001 560 RL1532001 560 RL1544001 560 RL1556001 560 RL1568001 560 3 O U 3 O I A I I T a 14 11 57 1 49 17 57 1 A I I d VT 10 10 3 49 17 3 AII d 28 1449 17 3 2 3 2 2 A U IU I448 6 380 28 14 59 171 1 22 1 448 6 59 171 min1 2 I U 本科生课程设计 论文 13 RL15710001 560 RL202100270 RL203200270 RL204400270 RL205600270 RL206800270 2A02100270 2A03200270 2A04400270 2A05600270 2A06800270 RY2524003150 RY2536003150 RY2548003150 IN54021003200 IN54031503200 IN54042003200 IN54054003200 IN54066003200 IN54078003200 整流二极管的选取 二极管的电压额定值 VvACRRM KUU 2 其中为电压波形系数 为安全系数 v K V 二极管的电流额定值 开关器件的选择 电压额定值 DCEPDCFP UEU 电流额定值 0 2IIC 设计要求 UPS 电源的功率 S 40KVA 输出交流电压 Uo 380V 则可以计算出 Io 60 77A 根据二极管的电压额定公式可求出 二极管的额定电压值 并确定二极管的选 取 VKUU VvACRRM 11822 1 1 2 380 2 根据二极管的电流额定公式可求出 二极管的额定电流值 并确定二极管的选 A I I DM DF 48 50 57 1 84 52 5 1 57 1 57 1 DM DF I I 380 3 10 40 3 O U S 3 本科生课程设计 论文 14 取 IGBT 的选取 Uces 2 3 2 3 594 39 891 58V 2 6U6V59 171 根据所求参数确定相应器件的选取 表 2 4 电流互感器的选择 型号 参数 3CT13CT33CT53CT103CT20 额定通态平均电流 A1351020 断态重复峰值电压 V30 300030 300030 300030 300030 3000 反向重复峰值电压 V30 300030 300030 300030 300030 3000 维持电流 mA2040406060 门极触发电压 V2 53 53 53 53 5 门极触发电流 mA2050507070 门极最大允许正向电压 V1010101010 2 4 系统调试或仿真 数据分析 2 4 1 UPS 逆变器的重复控制器参数的仿真分析 可以发现重复控制器中 Q 是一个关键的设计参数 取 Q 的方法有两种 1 取 Q 为一个小于且接近于 1 的常数 这是为了保证 krzkPS 在高频时仍在以 Q 为圆心的单位圆内 2 取 Q 为一个低通滤波器 则在 krzkPS 往左半平面移的时候 Q 跟着往左移 可以对照图 2 12 和 2 13 低通 Q 的幅相频曲线 看出来 图 2 12 Q kzPS 的幅相曲线 本科生课程设计 论文 15 图 2 13 低通 Q 的幅相曲线 2 42 4 2 2 Q Q 取常数取常数 在仿真中 已设计好的模型取 Q 为一组常数 其稳态误差与收敛时间列于表 1 研究对比 Q 0 95 0 9 的稳态误差及收敛时间可知 由于 Q 0 9 的 H 值小于 Q 0 95 的 H 值 见图 2 14 所以 Q 0 9 的收敛速度略大于 Q 0 95 的收敛速度 但 是稳态误差的大小 却决定于 观察 的波特图 见图 2 15 Q 0 95 的值明显小于 Q 0 9 时的值 这就导致前者的误差小于后者的误差 因此 在设计 中 收敛速度与收敛精度是需要互相权衡的两个量 在本系统仿真中 所取的众多 常值中 Q 0 98 的稳态误差最小 图 2 14 Q 0 95 0 9 时的 H 波特图 H Q 1 1 H Q 1 1 H Q 1 1 H Q 1 1 本科生课程设计 论文 16 图 2 15 Q 0 95 0 9 时的 波特图 2 4 3 Q 取低通滤波器 Q 取作低通滤波器时 若设 Q 的分子为 num Q Num Q n a m z 1 n a 1 m z 0 a 1 m a 1 m z m a m z 2 2 1 den Q 0 m a 1 m a 0 a 由于 z cos wT jsin wT 代入 num Q 其中 T 为采样中期 jwT e num Q 2cos wT 2cos m 1 wT m a 1 m a 0 a 分母为 den Q 所以 Q 为一实数 其相位在 0 与 之间跳变 但在设计中 应把 Q 设为恒正量 这样就无须对它进行额外的相位补偿 且在中低频时 Q 的增益略大于 1 同时它的幅频曲线周期性地出现一个波谷 这个波谷所对应 的频率的位置 可人为地通过改变各项系数加以调整 设计中把第一个波谷设 在高频处 并与 krzkPS 迅速衰减处的高频相对应 仿真中 首先取 Q 令 z 则 jwT e num Q 2cos2wT 8coswT 8 令 0 可求得 w k T 所以第一个波谷 Q 取作常数时更小得多 参见图 11 这是因为低通 Q 实现了更好的跟踪 krzkPS 轨迹的效果 尤其是在高频的