在线式UPS的控制与保护技术

(5)三角波发生器

CPU送出的38.4kHz方波,经由运算放大器组成的二分频电路后,变成19.2kHz的方波,再经积分器积分成三角波。

(6)标准正弦波发生器

CPU送出以128点平均分割的模仿正弦波,经过二阶低通滤波器滤波后,生成标准正弦波。

(7)PWM信号

标准正弦波与逆变输出电压的正弦波反馈信号进行比较，其结果被三角波切割，生成PWM信号。

(8)逆变电压调整

CPU每16ms读取一次逆变电压值,并与设定的电压值进行比较,当差值高于10V时,CPU立即调整标准正弦波,从而调整PWM信号,使输出电压相应加减5V,以缩小差值;当差值低于10V时,CPU累积差值,当累积值达到30V时,CPU调整标准正弦波,使输出电压相应加减2V。

(9)CPU的A/D读取

CPU每半周期读一次电池电压、正负BUS电压和机内温度,每隔8个标准正弦波点读一次市电电压、逆变电压和逆变电流(在每个周期开始,CPU变更读点的初始位置,使每隔8个标准正弦波点读一次,通过128个点的A/D读取达到扫描效果,读取值存入RAM内)。

(10)CPU的计算

CPU每隔2个周期计算一次市电电压的均方根值(RMS),每隔1个周期计算一次逆变电压的均方根值,每隔32个周期计算一次逆变电流的均方根值,每隔32个周期计算一次输出功率的均方根值。

3 保护技术

(1)逆变输出短路和过电压保护

当逆变输出电压的正弦波反馈信号连续64ms无过零信号时,视为逆变输出短路,UPS关闭输出并报警;当逆变输出电压值连续80ms低于160V或高于280V时,视为逆变输出过电压,UPS立即转到旁路并报警。

(2)输出限流保护

保护电路侦测逆变输出的电流值,当其超过额定值的3.6倍时,限流保护电路立即关闭PWM,只有在输出电流值小于额定值的3.6倍后,PWM才重新工作。

(3)BUS过电压保护

当BUS电压的绝对值连续64ms超过440V时,UPS实施BUS过电压保护,转入旁路并报警。

(4)电池过压和欠压保护

当每个电池电压高于15V时，视为电池过压,UPS自动转入电池逆变状态，在每个单体电池电压下降到13.5V后，UPS重新回到原工作状态。市电异常，UPS转入电池逆变状态，电池开始放电,CPU控制蜂鸣器4s鸣叫一次。当每个单体电池电压下降到10V时,UPS自动关机。市电恢复正常时,UPS会自动重启。

(5)负载保护

如果UPS在从旁路转入逆变输出前,侦测到负载超过110%,UPS不能转入逆变输出,CPU控制蜂鸣器每0.5s鸣叫一次;如果开机后负载加至110%～130%,CPU控制蜂鸣器每0.5s鸣叫一次,UPS在10s后转入旁路;如果开机后负载加至130%以上,UPS会立即转入旁路。

虽然UPS种类繁多,但是其控制和保护技术的基本原理大致相同。