电力电子装置课题设计.doc

目录 UPS总结构框图…………………………7 单元电路设计 …………………………7 2.1降压并滤波 ………………………………8 2.2整流电路 ………………………………8 2.3稳压电路给蓄电池充电……………………9 2.4、逆变器及逆变电路………………………9 2.4.1逆变器采用正弦波PWM逆变器方式…………10 2.4.2 逆变电路………………………………11 2.5斩波电路信号的产生……………………12 2.6变压器变压并滤波输出…………………13 2.7 UPS切换开关……………………………14 三、课程设计总结及心得体会 图2 变压器与交流滤波 2.2整流电路 变压器T1交流电输入，经过整流电路将电压转换成直流给蓄电池充电，采用升压斩波方式，由于整流电路出来的电压含有较大的纹波，电压质量不太好，故需要进行滤波。本电路采用RL低通滤波器（通过串联一个电感L1，滤除电流的高次谐波，并联一个电容C1滤除电压的高次谐波），以减小纹波电路，如图3所示，这是一种能够抑制输入高次谐波干扰及改善功率因子的电路，采用PWM控制方式，由SG3525的管脚1跟踪控制，采用这种控制方式，能使输入电流为正弦波，而输入功率因子接近于1.由图可知，经二极管整流桥整流成直流。Q1导通时，电路C1放电，电感L1储存能量，Q1关断后，电感释放能量，给电容充电及给负载提供能量。同时，整流电路前设置个熔断器可以有效保护电路及其元器件不被损坏。 图3整流与斩波电路 2.3稳压电路给蓄电池充电 如下图，斩波出来的电进入LM137后进行稳压，LM137的接地管脚连一个三极管，输出端3连两个电阻用来保护电路，后直接接二极管给电池充电，以连续的供给电流。 图4 稳压充电电路 2.4、逆变器及逆变电路 2.4.1 逆变器采用正弦波PWM逆变器方式 图5所示为正弦波单相全桥逆变器电路。各个IGBT的栅极信号为180度正偏，180度反偏，并且V1和V2的栅极信号互补，V3与V4栅极信号互补，控制方式采用三角波PWM方式，但UPS负载一般为电容输入型，因输出电流峰值高，使输出电压波形畸变，为此要采取相应措施。目前采取措施是通过提高载波频率，加快控制响应，并应用瞬时波形控制方式使输出电压接近正弦波。图5中直流侧经逆变器后，再接变压器T2的一次侧线圈，由变压器二次侧线圈输出。 图5 正弦波逆变电SG3524为逆变器的核心电路如图6所示：逆变频率由R17和C7以及SG3524片内振荡器决定。SG3524的11和14脚的驱动输出由9脚的高电位决定。逆变电路工作后，在整流和逆变输出成正比的电压，调节R8的大小，C15滤波，回馈回SG3524的1脚，作为比较电压同2脚的基准电压进行比较，改变11和14脚输出波形的占空比，使逆变器输出的电压稳定在220V。 逆变原理分析：IGBT的G极触发脉冲由SG3524的11，14脚提供。T2，T5同时触发，T3，T4同时触发。当T2，T5触发时，交流输出电压上正下负；T3，T4触发时，交流输出电压上负下正。当T2，T5关断后，由于有电感存在，电流通过D7,D10续流，当T3,T4关断后，由,D8,D9来实现续流。电路中的电容C5和电感L2不仅能限制电压、电流的跃变，还能为阻感负载提供无功能量。 SG3524的基准源属于常规串联式直流稳压电源，它由集成块内部的谐波发生器，PWM比较器等组件向外提供5V的工作电压。由振荡器先产生0.6V~3.5V的锯齿波电压Vj,再变换成矩形波电压，送至触发器、或非门，并由管脚3输出。 SG3524的工作原理：开关电源输电压经样处输电压较将产的误电压PWM比较个输锯齿波发PWM的脉宽调号过门HF1,HF2VQ1,VQ2输 图6 SG3524逆变电路 2.5斩波电路信号的产生 此电路主要用来驱动IGBT斩波。产生PWM信号有很多方法，但归根到底不外乎直接产生PWM的专用芯片、单片机、PLC、可编程逻辑控制器等本电路采用直接产生PWM的专用芯片SG3525.该芯片的外围电路只需简单的连接几个电阻电容，就能产生特定频率的PWM波，通过改变IN+输入电阻就能改变输出PWM波的占空比，故在IN+端接个可调电阻就能实现PWM控制。为了提高安全性，该芯片内部还设有保护电路。它还具有高抗干扰能力，是一款性价比相当不错的工业级芯片。 为了减少不同电源之间的相互干扰，SG3525输出的PWM经过光电耦合之后才送至驱动电路。其电路图如下图 7所示： 图 7 斩波IGBT驱动电