武汉理工大学《电力电子装置及控制》课程设计说明书
影响了基波电压的输出。因此，滤波电感既不能选的太大，有不能选得太小，要综合考虑各方面的因素。滤波器特性阻抗为：
??LfCf （2-2）
假设额定负载电阻为RL，可取系统特性阻抗为
??(0.5~0.8)RL （2-3）
2.6旁路控制电源和系统辅助电源
旁路控制电源在UPS中是必不可少的组成部分，主要给静态开关（或电磁开关）供电，以完成市电和逆变供电的切换。如果缺少它，不间断装置就变得不完整。一般都取市电为 旁路控制电源，其系统组成比较简单，通常由隔离变压器降压、不控整流器、滤波器、稳压控制器（三端稳压器DC/DC变换器）等部分组成。旁路电源通常作为备用电源，与系统辅助电源并联运行。
UPS系统中需要一组低压直流电源，如?12V、?20V、?5V等，给信号检测单元、显示和通信环节、开关器件的驱动、保护电路以及控制系统电路供电。通常UPS系统中采用单端反激开关电源的DC/DC变换器作辅助电源。辅助电源作为整个UPS的控制系统的供电电源，在很大程度上决定了系统运行的可靠性。
2.7 接地装置、保护和报警系统
2.7.1接地装置
无论总安全的角度，还是从抗干扰的角度，UPS的接地无疑是重要的。从本质上讲，接地的目的是为了在正常的事故以及雷击的情况下，利用大地作为接地电流回路的一个元件，从而将设备接地处固定位所允许的接地电位。接地电阻的大小，除与电流的幅值和波形有关外，还和接地体的几何尺寸以及地的电参数有关。UPS对接地的要求为：减少接地电阻，注意接地处地面上的人和设备的安全，接地要可靠，避免假接地。
通常UPS有3种接地装置，分别如下：
（1）UPS装置外壳接地，称保护接地，或称外壳接地。
（2）电源装置触发控制电路及其控制回路中的逻辑“地”接地，称为逻辑接地。 （3）避雷器接地，或称防雷接地。
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2.7.2 保护和报警系统
UPS装置应具有过载保护、过电压保护、欠电压保护、短路保护、过热保护、输入缺相或相序错误（对三相输入型UPS）的保护、通信异常保护等措施。而对静止型不间断电源装置来说，除具有上述几种保护措施之外，至少还应具有对蓄电池温度异常和防止电解液液面过低等问题的保护措施。对于使用在重要场合的静止型不间断电源装置，必须具备以上这些保护措施。对于使用在一般性场合下的静止型不间断电源装置，可采用其中的几种保护措施。有了这些保护措施，就能够避免或者减轻设备受到意外的损坏，延长它的使用寿命。但仅仅有了这些保护措施还是不够的，还应该建立报警显示系统。当店员装置发生故障时，应由报警显示系统及时准确地发出报警信号，以便帮助操作维护人员及时发现情况，分析原因，排除故障。否则，必将影响设备运转，也会影响到生产的正常进行。
主要的几种保护措施有：过载保护、过电流保护、欠电压保护、短路保护、过热保护蓄电池的液面和温度保护以及三相输入型UPS的输入电压异常（缺相或相序错误等）的保护。
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3 电路设计
3.1整流电路设计
3.1.1整流电路选择
方案一：二极管不控整流 二极管不控制流是用四个二极管组成整流桥，将交流电合理输入，继而得到直流。
方案二：全控整流 由四个全控器件构成整流桥，通过控制全控器件的开关进而将交流变为直流。它的优点是可以控制直流电压输出的大小。
方案选择：全控整流需要全控器件的驱动控制电路，虽然增加了电路的复杂性，而且在逆变的时候我们会有驱动控制电路控制其电压，但选用二极管不控整流时，电压为定值不可调。故选用全控器件进行整流。
3.2.2整流主电路
三相高频整流器使用晶闸管做开关，在UPS中采用这种整流器有三个优点：一是可以使市电输入电流实现正弦化，减少了市电电源的污染，提高了市电的输入功率因数；二是可以使直流输入电压（电流）中的纹波频率提高、纹波幅值减小，从而有利于直流滤波电容的减少；三是不用市电输入整流变压器，使整流器的体积和质量大大减小。
图4 整流主电路
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晶闸管按从1至6的顺序导通，为此将晶闸管按图示的顺序编号，即共阴极组中与a、b、c三相电源相接的3个晶闸管分别为VT1、VT3、VT5， 共阳极组中与a、b、c三相电源相接的3个晶闸管分别为VT4、VT6、VT2。如图4示，晶闸管的导通顺序为 VT1－VT2－VT3－VT4－VT5－VT6。
整流电路的负载为带反电动势的阻感负载。假设将电路中的晶闸管换作二极管，这种情况也就相当于晶闸管触发角α=0o时的情况。此时，对于共阴极组的3个晶闸管，阳极所接交流电压值最高的一个导通。而对于共阳极组的3个晶闸管，则是阴极所接交流电压值最低（或者说负得最多）的一个导通。这样，任意时刻共阳极组和共阴极组中各有1个晶闸管处于导通状态，施加于负载上的电压为某一线电压。
3.2逆变电路设计
3.2.1逆变器电路选择
方案一：电流型逆变 电流型逆变具有直流侧电流基本无脉动，直流回路呈现高阻抗；交流侧输出电流为矩形波；当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率，直流侧电感起缓冲无功能量的作用，反馈无功能量时直流电流并不反向等特点。
方案二：电压型逆变 逆变直流具有直流侧电压基本无脉动，直流回路呈现低阻抗；交流侧输出电压为矩形波；当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率，直流侧电容起缓冲无功能量的作用等特点。
方案选择：电流型逆变直流侧需加电感，价格比较昂贵，而电压型逆变器整流变频装置具有结构简单、谐波含量少、定转子功率因数可调等优异特点。故选择电压型逆变电路。
3.2 .2 SPWM采样方法选择
方案一：自然采样法 自然采样法以正弦波为调制波，等腰三角波为载波进行比较， 在两个波形的自然交点时刻控制开关器件的通断，这就是自然采样法。其优点是所得SPWM波形最接近正弦波，但由于三角波与正弦波交点有任意性，脉冲中心在一个周期内不等距，从而脉宽表达式是一个超越方程，计算繁琐，难以实时控制。
方案二：规则采样法 规则采样法规则采样法一般采用三角波作为载波，其原理就是用三角波对正弦波进行采样得到阶梯波，再以阶梯波与三角波的交点时刻控制开关器件的通断，从而实现SPWM法。当三角波只在其顶点(或底点)位置对正弦波进行采样时，由阶梯波与三角波的交点所确定的脉宽，在一个载波周期(即采样周期)内的位置是对称的。
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方案选择：规则采样法是对自然采样法的改进,其主要优点就是是计算简单，便于在线实时运算，其中非对称规则采样法因阶数多而更接近正弦。故选择规则采样法。
3.2.3逆变主电路
逆变电路的原理框图如图5所示
图5 三相逆变系统组成原理框图
图中给出了系统组成原理。图中晶闸管Q同R0构成充电网络，滤波电容通过R0充电，充电完成以后，触发晶闸管使其导通，短接电阻。该系统由逆变器输出接一个变压器，经过触发板提供脉冲，即逆变器开始工作以后短接电阻。霍耳原件HL提供直流电流采样信号，三相电压检测环节一般用反馈变压器和整流电路组成，二极管D、电阻R及电容C组成逆变电路的母线缓冲电路。逆变桥输出端的L0、C0是交流滤波网络。
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