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MC68HC11K4在UPS上的应用

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1引言

UPS在工作过程中准确掌握输入、输出电压、输出电流和输出功率(有功功率和视在功率)的值,对保证UPS的正常运行和及时提供保护作用十分重要。输入电压、输出电压的值是UPS市电和转逆变相互转换、STS转换的重要参数之一;输出电流的值是UPS做过载幅度和短路判断的重要参数之一,对保护功率器件至关重要;输出功率(有功功率和视在功率)的值是UPS确定负载类型、输出功率因数和负载程度的重要参数。下面,介绍一下MC68HC11K4在UPS中如何计算电压、电流和功率的值,以及相关程序的流程图和注解等。

2计算的基本方法

MC68HC11K4通过中断副程序CALRMS_PRC计算输入电压、输出电压、输出电流和输出功率(有功功率和视在功率)的值,使用Time Output Compare2,根据inverter的计数,选取下一次的中断,调用CALRMS_PRC,进行相关值的运算。基本方法如下:

(1)输入电压、输出电压和电流由A/D的buffer读取后平方再除以A/D的个数,分别存放在对应的TEMP0内。

(2)有功功率W也是读取A/D buffer,将电流和电压相乘,决定正负号,累加起来,再除以A/D的个数,存放在WATTV_TEMP0内。

(3)在每个cycle,计算inverter的RMS值,将INVV_TEMP0开根号以及滤波后,得到INVVOLT。同理,每两个cycle计算一次LINEVOLT;每32个cycle计算CURVOLT。

(4)每32个cycle,将CURVOLT和LINEVOLT或INVVOLT相乘,得到VOLT_AMP。

(5)每32个cycle,将WATTV_TEMP0乘以2,取high byte,滤波后,存入WATTVOLT。

[p] 3 CALRMS_PRC的流程图和注解

CALRMS_PRC的流程图和注解见图1 ,图2,图3。

图1 流程图和注解一

图2 流程图和注解二

图3 流程图和注解三

[p] 4 计算方法的优点

计算方法的优点是:UPS的CPU通过每隔2个周期计算一次市电电压的均方根值,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值,及时、准确地了解UPS的输入电压、输出电压、输出电流和输出功率的状况。既保障UPS的正常运行,又对发生的异常能够快速反应,使UPS及时转入相应的工作状态,安全地保护负载和UPS本身。例如:

(1)输入电压异常保护:CPU能够实现瞬间断电侦测,每4ms计算一次最近一周期所读取的市电A/D值,如果小于140V,则视为断电,UPS立即转入电池逆变状态。
(2)输出电压异常保护:当逆变输出电压值连续80ms低于160V或高于280V时,视为逆变输出电压异常,UPS立即转到旁路并报警。
(3)输出电流异常保护:当逆变输出的电流值超过额定值的3.6倍时,限流保护电路立即关闭PWM,保护功率器件;只有当输出电流值小于额定值的3.6倍后,PWM才重新工作。
(4) 输出功率保护: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。


5 结语

该计算方法科学合理,程序结构严谨,计算得到的输入电压、输出电压、输出电流和输出功率(有功功率和视在功率)值周期短、准确,可以有效地提高UPS的技术水平,希望从中能得到借鉴。■


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