毕业设计（论文）PPT答辩-后备式UPS的应用与仿真研究.ppt

逆变控制模块的设计 Matlab环境下的最终仿真（载波频率为20KHz时的逆变输出波形） 逆变控制模块的设计 Matlab环境下的最终仿真（载波频率为1KHz时的逆变输出波形） 作为逆变电路的开关器件，其动态特性是的研究是必不可少也是至关重要的。IGBT 在开通过程中，大部分时间是作为MOSFET 来运行的，只是在漏极-源极电压UCE 下降过程后期，PNP 晶体管由放大区至饱和，又增加了一段延迟时间。Td 为开通延迟时间，Tr 为电流上升时间。实际应用中常给出的漏极电流开通时间Ton 即为Td 与 Tr 之和。漏极-源极电压的下降时间由Tfu1 和Tfu2 组成。IGBT的触发和关断要求给其栅极和基极之间加上正向电压和负向电压，栅极电压可由不同的驱动电路产生。当选择这些驱动电路时，必须基于以下的参数来进行：器件关断偏置的要求、栅极电荷的要求、耐固性要求和电源的情况。因为IGBT栅极-发射极阻抗大，故可使用MOSFET驱动技术进行触发，不过由于IGBT的输入电容较MOSFET为大，故IGBT的关断偏压应该比许多MOSFET驱动电路提供的偏压更高。 IGBT在关断过程中，漏极电流的波形变为两段。因为MOSFET关断后，PNP晶体管的存储电荷难以迅速消除，造成漏极电流较长的尾部时间，Ts为关断延迟时间，实际应用中常常给出的漏极电流的下降时间Tf由图中的Tf1和Tf2两段组成，而漏极电流的关断时间 ： Toff=Ts+Tf IGBT的开关速度低于MOSFET，但明显高于GTR。IGBT在关断时不需要负栅压来减少关断时间，但关断时间随栅极和发射极并联电阻的增加而增加。IGBT的开启电压约3~4V，和MOSFET相当。IGBT导通时的饱和压降比MOSFET低而和GTR接近，饱和压降随栅极电压的增加而降低。 * 调制法 * 载波频率为20KHz时的逆变输出波形 * 载波频率为20KHz时的逆变输出波形 * 后备式UPS的应用与仿真研究 本课题研究意义和背景 UPS（Uninterrupted Power System）又称不间断电源，是一个市电修正、断电保护、电力控制等功能于一体的智能体，其研究涉及电力电子、半导体、计算机、信息处理、控制、和人工智能等科学技术领域。 UPS的应用非常广泛，尤其在对电力的稳定性，精准性和持续性要求很高领域，包括银行、财政机构、机场、公安部门、担任国防任务的实验室，甚至是个人办公使用的仪器设备等。 本设计主要研究内容 本次毕业设计的目标，是对一种后备式小功率的UPS进行结构设计，该UPS主要工作环境为家庭或者个人办公场所，主要功用是对个人电脑等办公设备进行停电保护。 设计的主要工作是，对UPS的总体电路分模块进行设计并进行仿真，确定各功率器件的功能与应用要求； 选择合适的电路逆变控制方案，达到用户对电力质量的需求； 确定输出功率、断电转换时间； 为后备式UPS制定了一种简易的正弦波方案，以满足部分感性负载对电源的要求。 最后，验证所有仿真结果。 UPS功率器件的选择 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，绝缘栅型双极性晶体管，是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件, 兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。 IGBT开关特性图 电力二极管 电力二极管和信息电子电路中的普通二极管有一定的区别因素： 1）正向导通时要流过很大的电流，其电流密度较大，因而额外载流子的注入水平较高，电导调制效应不能忽略。 2）引线和焊接电阻的压降等都有明显的影响； 3)承受的电流变化率di/dt较大，因而其引线和器件自身的电感效应也会有较大影响； 4)为了提高反向耐压（一般可达数百伏特），其掺杂浓度低也造成正向压降较大。 PWM控制技术 在采样控制理论中有一个重要理论：冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。冲量指窄脉冲的面积。效果基本相同，是指环节的输出响应波形基本相同。低频段非常接近，仅在高频段略有差异。 面积等效原理：分别将如图所示的电压窄脉冲加在一阶惯性环节（R-L电路）上，如图3-2所示。其输出电流i(t)对不同窄脉冲时的响应波形如图3.2-2b所示。从波形可以看出，在i(t)的上升段，i(t)的形状也略有不同，但其下降段则几乎完全相同。脉冲越窄，各i(t)响应波形的差异也越小。如果周期性地施加上述脉冲，则响应i(t)也是周期性的。用傅里叶级数分解后将可看出，各在低频段的特性将非常接近，仅在高频段有所不同。 SPWM波形——脉冲宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形 SPWM波的调制方法 对于可变脉宽占空比的计算法，实现的算法有： (1)自然采样法； (2)对称规则采样法