實(shí)際應(yīng)用變流方案 單片機(jī)在線UPS設(shè)計(jì)廣為流傳

1、引言

UPS(UninterruptiblePowerSystem)交流電源越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域。本文將介紹一種實(shí)用的簡(jiǎn)單在線式UPS。

2、UPS電源的基本結(jié)構(gòu)

將220V電網(wǎng)電壓經(jīng)全橋整流提供直流是實(shí)際應(yīng)用中最為廣泛的變流方案，但會(huì)使電網(wǎng)產(chǎn)生嚴(yán)重畸變的非正弦電流而危害電網(wǎng)。較為理想的方法是采用功率因數(shù)校正措施?？刂破鞑捎霉β室驍?shù)校正控制芯片UC3855A/B。

3、市電一蓄電池切換電路

它由兩個(gè)遲滯比較器組成，市電經(jīng)過(guò)整流，分壓與由5V基準(zhǔn)電壓分壓得到的電壓相比較，輸出接到51單片機(jī)4腳。

(1)當(dāng)市電電壓大于170V

51單片機(jī)當(dāng)檢測(cè)到4腳電平為高電平，市電工作指示燈亮起，蓄電池處于充電狀態(tài)。

(2)當(dāng)市電電壓小于160V左右

51單片機(jī)當(dāng)檢測(cè)到4腳電平為低電平，市電工作指示燈熄滅，蓄電池放電指示燈亮起。控制繼電器，使得市電停止工作。4、蓄電池充放電切換及輔助電源

蓄電池充放電電路及輔助電源電路可由主變壓器，整流橋，以及可調(diào)三端穩(wěn)壓管LM317以及LM7812組成。充電電路的通、斷由51單片機(jī)的6腳控制。當(dāng)市電正常時(shí)，蓄電池放電指示燈熄滅，同時(shí)充電指示燈亮起。當(dāng)市電不正常時(shí)，蓄電池放電指示燈亮起，同時(shí)充電指示燈熄滅。

市電經(jīng)過(guò)變壓器降壓并整流，濾波成平滑的直流電壓27V，加到三端穩(wěn)壓器LM317的輸入端，再經(jīng)三端穩(wěn)壓器LM317穩(wěn)壓，輸出約12V的直流電壓。構(gòu)成SG3524的輔助電源。另外5V電源可由SG3525的16腳獲得。

5、逆變穩(wěn)壓電路

逆變器主電路圖采用全橋逆變電路?？刂破鞑捎肧G3525，根據(jù)SG3525的工作原理，要得到SPWM波，必須有一個(gè)幅值在l～3.5V與市電同步的的正弦信號(hào)，與鋸齒波比較，生成SPWM脈寬調(diào)制波。

取得市電同步信號(hào)中，通過(guò)一個(gè)遲滯比較器和一個(gè)二階濾波器，其功能就是獲得一個(gè)50Hz的正弦波信號(hào)。為保護(hù)開關(guān)管，采用隔離驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)電路圖2由驅(qū)動(dòng)脈沖放大和5V基準(zhǔn)組成。

6、軟啟動(dòng)

UPS的設(shè)計(jì)思想是在用戶開機(jī)后，總開關(guān)指示燈亮起，首先通過(guò)51單片機(jī)程序設(shè)定4s的延遲時(shí)間，即封鎖逆變器，減少故障率。同時(shí)市電旁路指示燈亮起，市電旁路導(dǎo)通。當(dāng)運(yùn)行了4s以后，逆變器正常工作，市電旁路繼續(xù)導(dǎo)通。不過(guò)是在空載工作。等到經(jīng)過(guò)21S左右，逆變器已經(jīng)可以輸出穩(wěn)定的，標(biāo)準(zhǔn)的工頻50Hz，220V且與市電同相時(shí)，市電旁路指示燈熄滅，逆變器開始工作。

7、結(jié)束語(yǔ)

基于單片機(jī)的在線式UPS電路，輸入交流電壓范圍在170～265V左右，輸出電壓范圍在200～240V的50Hz的正弦波，輸出功率為500W。切換時(shí)間可以保證在3.5～5ms之間，基本滿足了一般的需求，在特殊領(lǐng)域里，可以采用多個(gè)蓄電池并聯(lián)的冗余技術(shù)，一旦檢測(cè)到蓄電池放電電壓降低到臨界值，開關(guān)立刻切換到另一蓄電池供電，保證輸出電壓的連續(xù)性。