24v交流单相在线式不间断电源

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1、24V交流单相在线式不间断电源小组成员：摘要：本文是关于设计一款输出24V交流单相在线式不间断电源。设计中采用正弦波单相逆变电源控制芯片U3990F6-50作为主控芯片；采用Boost升压电路对输入电压升压，使逆变之前的电压维持在40V以上，使电压和负载整调率大大提高了；采用恒压的形式对蓄电池进行充电；电路具有果留保护，电池欠压报警及保护等功能。关键词：SPWM;整流器；逆变器1.系统方案设计1.1引言在很多领域里需要安全的低压供电电源，可以通过变压器将市电转换成用户所需要的安全电压，但市电是不稳定的，所以通过设计使变压后的市电稳定是很有必要的。为了供电质量，并在市电突然断开是提供不

2、间断供电电源，在某些领域给予了很大的帮助。1.2总体设计方案1.2.1方案论证与比较（1）DC-DC（直流-直流）变换器的方案论证与选择方案一：推挽式DC-DC变换器。推挽电路是由两个不同极性、相同参数的功率BJY管或MOSFET管组成，以推挽方式存在于电路中。电路工作时，两只对称的功率开关管每次只有一个导通，所以导通损耗小效率高。方案二：Boost升压式DC-DC变换器。开关的开通和关断受外部PWM信号控制，通过改变PWM控制信号的占空比可以相应实现输出电压的变化。该电路采取直接直流升压，电路结构较为简单，损耗娇小，效率较高。方案比较：方案一和方案二都适用于升压电路，但Boost升

3、压电路结构简单，易于实现，且效率很高。所以采用方案二。（2）DC-AC（交流-直流）变换器的方案论证与选择方案一：半桥式DC-AC变换器。其优点是简单、使用器件少；其缺点是只在低输出功率场合下使用。但同时它具有抗不平衡能力而得到广泛应用。方案二：全桥式DC-AC变换器。全桥电路中互为对角的两个开关同时导通，而同一侧半桥上下两开关交替导通，将直流电压成幅值为Vin的交流电压，加在变压器一次侧。改变开关的占空比，比就改不了输出电压Vout。方案三：推挽式DC-AC变换器。只有两个功率开关器件，功率开关管的导通损耗小。但是所用器件的耐压值高。方案比较：方案一、二、三都可以作为DC-AC变换

4、器的逆变桥。在获得同样的输出电压的时候，全桥的供电电压可以比半桥的供电电压低一半。而且，半桥电路选取的电容量通常较大，使得成本上升。而推挽式必须要有输出变压器，切变压器要求高。所以采用方案二。1.2.2系统组成AC220V输入变压器整流器切换开关蓄电池充电电路蓄电池辅助电源Boost升压电路逆变电路检测逆变电路驱动电路电池电压检测SPWM输出电压检测AC12V输出12V输出5V输出图1原理框图如图1所示为本设计的原理框图，此24V交流单相在线式不间断电源由变压器、AC/DC切换电路（整流器）、蓄电池充电电路、电池电压检测、Boost升压电路、SPWM单元、驱动电路、DC/AC切换点路

5、（逆变器）、逆变电流检测电路、输出电压检测电路和辅助电源电路等组成。1.3预期达到的指标交流供电为29~43V；输出交流电压为24V；输出频率为50Hz；输出额定功率为80W；效率为η≥80%；满载条件下，输出正弦波失真度不大于5%；切断交流电源后，在输出满载情况下工作时间不少于2分钟；电压调整率和负载率均小于2%；具有输出短路保护、电池欠压保护等功能。2.主要单元硬件模块设计2.1输入变压与整流滤波电路输入变压与整流滤波电路如图2所示，输入变压器AV-AV的变比为AC220/AC36，DB103为整流桥，继电器K1用来进行市电和蓄电池切换，C1、C2、C3是输入滤波电容。当有市电输

6、入时，继电器K1吸合，开关闭合，负载由市电经过变压整流后供电，且对蓄电池进行充电。当市电停止时，继电器K1断开，负载由蓄电池进行供电。在切换过程中，由于输入滤波电容的储能作用，且容量较大，保证在切换过程中的负载不间断供电。图2输入变压与整流滤波电路2.2Boost升压电路要保证交流输出复读维持在24V，逆变前的直流电压至少为24*1.4=33.6V，但蓄电池工作电压的下限为29V，如果逆变前的电压不做处理，会使电压调整率降到很低。因此需要在输入滤波和逆变之间加入一级Boost升压电路。图3为Boost升压电路，采用UC3843为主控芯片，U1是开关管，L1是储能电感，D2、D3、D4

7、是升压二极管，R6和R7为升压电路的输出电压进行采样，R5是开关电流检测电阻。图3Boost升压电路2.3DC/AC逆变电路DC/AC逆变电路如图4.1所示。逆变部分采用桥式逆变电路的结构，U2~U5是逆变桥的4个功率开关管；L1是滤波电感；R2是过流检测电阻，当输出短路时，电阻R2上的压降到可以使U1导通，SPWM控制芯片与停止脉冲输出。图4.1DC/AC逆变电路输出电压检测电路如图4.2所示。变压器是逆变输出电压采样变压器，变压器变比设计为24:9，变