蓄电池是逆变电源的一个很重要的部分。在市电故障后,由蓄电池担任供电任务,因此,正确合理的使用和管理蓄电池是设计应急电源的重点。市电正常时,应合理为蓄电池充电。
2. 系统方案设计
(1)系统主要包括了三相开关、蓄电池组、双向DC-DC电路、双向PWM电路、滤波电路、微控制器。
(2)系统原理框图如图1所示。
图1系统结构原理图
①当电网供电正常时,市电一路直接向负载供电,另一路经双向PWM变流器全控整流后,再经由双向DC-DC电路降压,然后给蓄电池充电。
②当电网供电出现故障时,直接给负载供电电路中的接触器开关断开,切断负载与电网电路的连接,改由蓄电池供电,经过双向DC-DC电路升压之后,由双向PWM变流器逆变,将直流电转化成交流电,然后供给给负载。
由此可见,双向PWM变流器,既可以在市电供电正常时整流和功率因数校正,也可以在市电供电故障时逆变;双向DC-DC电路,即可以在市电正常时降压给蓄电池充电,也可以在市电故障时升压供电。这样就简化了EPS的电路结构,整个电路由单片机(AT89S52)直接控制。
2.1 硬件选择
2.1.1 微处理器选择
AT89S52是一种高性能、低功耗的CMOS 8位微控制器,片内8KB可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器。使用Atmel 公司的高密度非易失性存储器制造技术,兼容标准 MCS-51指令系统及80C51引脚结构。片上Flash允许程序存储器在系统可编程,亦适于常规编程器,而且AT89S52硬件结构简单、编程容易、性价比高,符合设计所需功能。
AT89S52单片机特点如下:
(1)可靠性好:单片机按照工业控制要求设计,对于工业噪声的抵抗能力,要比同类CPU好。
(2)易扩充:单片机有一般电脑所必须的器件,比如三态的双向总线,串并行的输入及输出引脚,可以扩展为多种规模的微控制系统。
(3)控制功能强:单片机指令除了输入输出指令,逻辑判断指令外还有更丰富的条件分支跳跃指令。
而89系列又具有许多新的特点,其片内Flash是一种高速EEPROM(电可擦除可编程只读存储器),可在内部存放程序,能方便地实现单片系统,扩展系统、多机系统[10]。
AT89S52相比于之前的51单片机如89C51有很多优点:
(1)增加很多新功能,性能有较大提升,但价格基本不变,甚至比89C51更低。
(2)ISP在线编程功能,改写单片机存储器内的程序时不需要把芯片从工作环境中剥离,操作方便。
(3)最高工作频率为33MHz,而89C51的极限工作频率是24M,因此AT89S52具有更高工作频率,计算速度更快。
(4)具有双工UART串行通道。
(5)内部集成看门狗计时器,不需再像89C51那样外接看门狗计时器单元电路。
(6)拥有全新的加密算法,程序的保密性得到大大加强,可以有效保护知识产权不被侵犯。
2.1.2 SPWM波产生芯片选择
图2 SA4828封装图
本设计的逆变采用SPWM波驱动方式,SPWM波由专用的芯片SA4828产生。SA4828是MITEL公司推出的一种专门用于产生三相SPWM信号的集成芯片。它采用28引脚,分DIP和SOIC两个封装。其载波频率最高可达24KHz;输出调制波频率范围为0~4KHz;16为调速分辨率,8为调压分辨率;内部ROM固化3种可选波形;可设定死区时间和删除最小脉宽;可实现正反转。SA4828引脚图如图2所示。
SA4828的引脚大体可以分为三类信号:
(1)与单片机的接口信号:AD0~AD7、WR、RD。
(2)输入信号:CS、CLK、RESET、SETTRIP分别为片选、时钟、复位信号,SETTRIP可快速关断全部SPWM信号。
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