PIC单片机在UPS电源中的应用

ByGrith4

[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
# g6 ]% G; v' r逻辑处理和时间控制电路。
[关键词] UPS电源;单片机;控制
(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
: N7 c: D, M: g% V/ Q9 N6 Q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:
大多数后备式方波UPS无开机延时启动功能，如遇用户带负
8 R) w& ?/ E# G3 u& m; x: s! Q载开机，容易引发逆变器故障:由于逆变输出的正、负方波
电压脉冲之间最大可能有5ms的零电压时间,继电器也有5ms
& D. _: ~: y4 H2 b9 D# D的转換时间, 在最坏情况下，电源切换仍然会偶然出现计算
% i8 H: e7 ]" d/ B  |! V% t0 ~机工作程序中断和被破坏。此外，作为一台非智能裝置，也
0 H% U* P8 N/ a1 _: f5 M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.
/ O- j# k6 e; k) r2 `7 E麻烦。而利用单片机控制UPS,前述UPS电源的一-些其他性能
" V7 D: H4 L+ c" z1 G4 P缺陷在单片机控制系统中也可以比较容易地得到解决.
& {; k- n( _# J1 U8 ^(二)主要特点
6 ?, F& f  H# Z0 E) q+ z' u! P' L1.市电供电和逆E供电的同步切换
) a. ]$ {, `1 h  u' _7 G. V; o单片机每lms采样-次市电幅 度，判断是否停电或欠压。
0 [$ F1 x1 A4 V% \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，
! n+ `( l; p$ i* q其中逆变第- -个半周的极性(正或负)和脉宽由停电时市电
半周的极性和剩余时间确定，从而实现了同步切換:如市电
发生欠压，单片机在过零后启动下一-个相反半周的逆变:市
7 q" }, L# L3 ]- r) f- x! A3 w电恢复时，如两路电源不同步，则稍微修改逆变频率(周期),
0 n7 |" G* o! m% w) s等待市电与逆变电压同步后，停止逆变，完成来电切换。采
- O4 v9 e* {6 @# z( J+ {8 Q' _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 ?6 P* T. o8 P2.逆变过流保护
在逆变电路中，推挽逆变管的任-路导通时，其末级晶
) m. d. L" Z. s; ~$ O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
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
0 x  `; V# U: C# B6 F9 U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、
光欠压报警信号。充电电路的充电绕组输出54 V交流电压，
2 U( C- x( }/ N- I* r2 S) h" v经整流、滤波、稳压向蓄电池浮动充电，-旦转入逆变供电，

5 n. x: O% A+ n0 Z7 y* F0 y/ c中止充电. .
(三)硬件电路设计
本电路的设计主要有电源电路、过流检测放大电路、电
池电压取样电路、电池电压取样电路、逆变电路和单片机电
& e5 J: e; i& K# Y8 T0 y+ i1 Y路组成，如图1所示。
/ X0 O1 L2 v7 ?9 _# K图1硬件电 路设计图
- D: t2 z9 Z3 u. Y' n3 h1.电源电路
2 V& ~5 F' P- w& _& q  s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.
) X) q% \! S3 b$ g于10mA,这对于48 V 100 Ah的蓄电池来说是可以忽略的。
2.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
6 [. P0 P8 r$ j4 L7 D上面的电流为30 A直流时，压降为75 W，这也是标准直流
) Y; `& r( z& m# b分流器产品。为将该电流取样电压放大到PIC16C71片内A/D
( M# `; U3 _2 l8 V' Q- y2 X要求的电平,这里是利用单电源低功耗双运放LM358或LM258
$ Q  s. [8 ?/ N, ~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
5 g0 v+ s& G$ H" y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，
; j% |1 h3 S  ^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
3 u/ ~( S1 P' W7 S1 X电池的电压经分压滤波后模直接加到RAOWT拟输入端口，供.
PIC16C71片内A/ D变換用。.
  g7 N8 |9 ~$ A2 J( N. g$ u4.逆变电路
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
' Y  [4 O- O8 Z4 }" G% I
( J2 i0 |0 X3 u! O+ \( W, ?' |. e
5 \; t% q/ F& [) x
附件下载：

游客，如果您要查看本帖隐藏内容请回复

# J/ k3 h0 l+ y# X0 P% P& R
& H5 O9 d( C0 r8 C

NZSdsz

蓄电池过流信号取自取样电阻器