PIC单片机在UPS电源中的应用

ByGrith4

- @3 @) c" q9 e, y' _[摘要] 主要是利用单片机控制UPS电源，对主电(市电)掉电的检测以及实现相位的连续和来电的切换;用软件控制
! y1 l( B- W  C逻辑处理和时间控制电路。
[关键词] UPS电源;单片机;控制
$ P5 j. s0 V- g% }1 }6 j8 h) g' G5 `' X(一)引言
UPS的中文意思为“不间断电源”，它可以保障电器
系统在停电之后继续工作--段时间以使用户能够紧急存
盘，使您不致因停电而影响工作或丢失数据。目前市售后
备式方波UPS电源的性能存在一-些缺点， 例如,由于电路设计
中未采取任何同步技术，在主备电切换过程中，若50Hz市
电正好与逆变方波反向相遇，有造成瞬间交流短路的危险:
: @3 o' J4 N* x7 I/ t) b) l大多数后备式方波UPS无开机延时启动功能，如遇用户带负
1 U# |; c; B: C: d% V载开机，容易引发逆变器故障:由于逆变输出的正、负方波
5 j6 u- h* C8 k' ~$ p电压脉冲之间最大可能有5ms的零电压时间,继电器也有5ms
$ f9 X3 u; |4 U0 |0 E, Y的转換时间, 在最坏情况下，电源切换仍然会偶然出现计算
机工作程序中断和被破坏。此外，作为一台非智能裝置，也
. @+ d, b$ d& f$ c# ~不便于与计算机进行通信，方波输出频率与50Hz偏差较大:
电路基本上由中小规模集成电路构成，结构较复杂，调整较.
  `' b( h+ u' |3 c麻烦。而利用单片机控制UPS,前述UPS电源的一-些其他性能
缺陷在单片机控制系统中也可以比较容易地得到解决.
" ~( ~  r/ ~1 Z3 n0 L2 H/ o0 }(二)主要特点
1.市电供电和逆E供电的同步切换
2 t$ _) C  X8 i4 v9 T; \0 w/ W单片机每lms采样-次市电幅 度，判断是否停电或欠压。
一旦确定市电停电，控制两路逆变管交替导通进入逆变供电，
( T8 P7 J% @2 H其中逆变第- -个半周的极性(正或负)和脉宽由停电时市电
: t7 y3 s+ Y9 g" t- s1 J0 y/ c半周的极性和剩余时间确定，从而实现了同步切換:如市电
  G0 O+ D6 \1 i2 D- f发生欠压，单片机在过零后启动下一-个相反半周的逆变:市
电恢复时，如两路电源不同步，则稍微修改逆变频率(周期),
等待市电与逆变电压同步后，停止逆变，完成来电切换。采
用以上同步切换方法，提高了后备式方波UPS电源转换的可
靠性。.
0 m5 u0 R$ [, R$ d* ^% S6 Z2.逆变过流保护
3 B* t- h$ a: A6 z$ l% @5 C' N3 n. N在逆变电路中，推挽逆变管的任-路导通时，其末级晶
体管源级电阻上的电流随逆变输出电流的增加而增加，该电
阻上的电压经放大后送A / D转換器作为过流检测信号。一旦
: o9 g7 y, L4 ?( }  G确定电流超过额定值，立即停止逆变，驱动LED及蜂鸣器作
工作状态指示和过流报警。
3.书电池电压过低保护与1电池充电
蓄电池电压经分压后送A/D转换器。逆变供电期间，如
确定电池电压达到危险点(42V)以下,停止逆变,并发出声、
# N3 e2 s; k# @5 ~0 A- G光欠压报警信号。充电电路的充电绕组输出54 V交流电压，
经整流、滤波、稳压向蓄电池浮动充电，-旦转入逆变供电，

中止充电. .
3 J& R+ e8 W+ k2 w(三)硬件电路设计
2 v; T- l# A  t. Q- ?; {本电路的设计主要有电源电路、过流检测放大电路、电
5 Q( N. w' w6 H0 W+ m池电压取样电路、电池电压取样电路、逆变电路和单片机电
路组成，如图1所示。
9 v3 n1 [" V$ g4 Q, |$ M图1硬件电 路设计图
1.电源电路
电源电路直接由48V 蓄电池供电，而不采用复合供电方
式。这种设计方案电路简单，控制部分的功耗很小，主要是
降压稳压电路RI、ZI、 P和单片机ICl的耗电，其总电流小.
于10mA,这对于48 V 100 Ah的蓄电池来说是可以忽略的。
, ^0 d- K1 X' s2.过流检测放大电路
蓄电池过流信号取自取样电阻器。该电阻器要求通过它
上面的电流为30 A直流时，压降为75 W，这也是标准直流
分流器产品。为将该电流取样电压放大到PIC16C71片内A/D
9 B. D# ~- d4 O- a+ v2 K/ N* C: @) j- C要求的电平,这里是利用单电源低功耗双运放LM358或LM258
接成失调电压补偿型直流放大器实现的。
3.电池电压取样电路
电池电压取样主要是作为逆变时停止逆变以及有主电时
对蓄电池充电控制的依据，按密封免维护铅蓄电池充电规范，
在电池电压低于47.5v时，应停止放电，立即充电。当充电
至53 V时，应停止充电，充电电流应符合电池要求.来自蓄
; f) f/ L' U4 q* M# @* n' e电池的电压经分压滤波后模直接加到RAOWT拟输入端口，供.
' `" [: _+ x% e* DPIC16C71片内A/ D变換用。.
4.逆变电路
7 L) q1 Q+ z0 `( x! D6 f6 U) m逆变主电路由逆变晶体管、电源变压器、激励脉冲驱动
器组成。逆变晶体管采用功率，这是一-种 单极型的电压控制
8 A7 ]! e6 l6 c% l5 j
6 f( R3 ^! d/ \/ w$ P

附件下载：

游客，如果您要查看本帖隐藏内容请回复

; r( `4 Z1 Z# D# P) d/ W
5 J7 v/ P8 x/ o' b
+ V) y  K+ m1 h! a. ?, i

NZSdsz

蓄电池过流信号取自取样电阻器