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基于ST72F324控制的后备式UPS研究

作　者: 郑磊
导　师: 周洁敏
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 交通信息工程及控制
关键词: 不间断电源微控制处理器 PWM DC/DC变换器充电器
分类号: TN86
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 46次
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内容摘要

不间断电源(UPS)在许多电子设备能够实现不停电供电中起着至关重要的作用。它们在市电正常或故障情况下能够向负载提供供电质量高、可靠的电源。然而传统的后备式UPS有多级功率转换电路并需要相应的模拟控制器,是一个结构复杂、价格昂贵的系统。为了提高UPS的性能、降低成本,增加可靠性,应在控制方案上采取措施,以研制出性能更好、价格更低的产品。论文介绍了一台基于ST72F324芯片的数字控制后备式UPS电源。利用MCU芯片比较高的运算能力以及丰富的外设资源,将后备式UPS的充电器,DC/DC变换器两个功率模块的专用控制PWM芯片(UC3843和SG3525)及其外围电路,以及数字控制所需的微处理器功能都集成到一块芯片中。通过简单的控制方法与算法,用软件的方法实现相应的功能。与目前同样功能的后备UPS相比,该机器的器件数量显著减少,体积显著变小,提高了设备的集成度,降低了价格。论文还介绍了UPS的分类,工作原理,硬件线路结构图和技术指标。着重介绍了充电器和推挽变换器的设计和器件的选型,以及软件控制实现的思想与算法。仿真和测试结果都表明,该设备具有良好的输入及输出特性,满足后备式UPS的技术性能指标要求,可以得到比较理想的输出结果,能够为许多应用场合提供理想的电源。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-11
第一章绪论  11-14
  1.1 课题选题背景  11-12
  1.2 课题来源及意义  12-13
  1.3 本文的主要研究内容  13-14
第二章基于ST72F324 控制的后备式UPS 的系统构成  14-24
  2.1 后备式UPS 的系统简介  14-16
    2.1.1 后备式UPS 工作原理  14-15
    2.1.2 后备式UPS 的主电路结构  15-16
  2.2 后备式UPS 的性能指标要求  16-17
  2.3 后备式UPS 的设计思路  17-19
    2.3.1 系统的硬件设计  17-18
    2.3.2 系统的软件设计  18-19
  2.4 微处理器ST72F324 在系统中的应用  19-23
    2.4.1 微处理控制单元(MCU)ST72F324 简介  19-21
    2.4.2 定时器与A/D 口以及普通I/O 口等的设置  21-22
    2.4.3 PWM 控制脉冲输出的设置(定时器的特殊模式)  22-23
  2.5 本章小结  23-24
第三章充电器设计  24-52
  3.1 充电器的硬件设计和器件选择  24-31
    3.1.1 反激变换器基本工作原理  24-28
    3.1.2 反激变换器的参数设计  28-31
    3.1.3 反激变换器的特点  31
  3.2 蓄电池充电方法的选择  31-34
    3.2.1 恒流充电法  32
    3.2.2 恒压充电法  32-33
    3.2.3 混合恒压恒流充电法  33-34
  3.3 基于ST72F324 控制的充电器电池充电的实现  34-40
    3.3.1 充电过程的理论分析计算  34-35
    3.3.2 充电过程的软件控制策略  35-36
    3.3.3 单管反激变换器的驱动信号  36-40
  3.4 基于ST72F324 控制的充电器电池能量回收的实现  40-47
    3.4.1 能量回收过程的分析  41-42
    3.4.2 能量回收过程的理论计算  42-44
    3.4.3 基于PSIM 软件的能量回收过程仿真  44-46
    3.4.4 单管反激变换器的驱动信号  46-47
    3.4.5 小结  47
  3.5 实验结果及分析  47-52
    3.5.1 充电器充电模式波形图  48-49
    3.5.2 充电器能量回收模式波形图  49-51
    3.5.3 小结  51-52
第四章 DC/DC 变换器  52-62
  4.1 DC/DC 电路的硬件设计和器件选择  52-56
    4.1.1 推挽变换器工作状态分析  52-53
    4.1.2 推挽变换器工作特点  53
    4.1.3 推挽式DC/DC 变换器的参数设计  53-56
    4.1.4 推挽式变换器控制电路的设计  56
  4.2 基于ST72F324 控制的推挽变换器的实现  56-60
    4.2.1 输出有效值的控制  56-58
    4.2.2 软启动过程的软件实现  58-60
  4.3 实验结果及其分析  60-62
第五章全文总结与展望  62-63
  5.1 本文的主要工作和贡献  62
  5.2 展望  62-63
参考文献  63-65
致谢  65-66
在学期间的研究成果及发表的学术论文  66-67
附录A 部分电路原理图  67-68
附录B 机器图片  68

基于ST72F324控制的后备式UPS研究

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