嵌入式不间断电源是什么?什么是嵌入式呢?

嵌入式不间断电源跟一般ups不间断电源是有区别性，就嵌入式指的是在设备当中进行加入(嵌入)某一种设备，就是尽量去做到的意思。这样做的主要意义在于便捷、节省成本、提升效率等众多优势，不过这方面的技术也是需要不断前进的。此文字数较多，需要十分钟，请用心看完，不然很难理解透彻。

虽说从现如今形式来看,我国也对DSP和UPS相关领域中进行研究,并在原有的基础上取得了一定的成绩.但这些改良方式无非是让DPS承担了大量任务,在软件上更是需要多个中断程序进行全面协调,很大程度上影响了计算机的运行速度。

对此,结合实际情况,首先阐述了整个系统方案和相关技术指标,对硬件电路相关设计方案进行了全面介绍,并在原有的基础之上,对系统控制软件进行了相关设计,旨在对嵌入式在线式数字不间断电源设计进行了全面研究。

1.嵌入式不间断电源整个系统方案和相关技术指标

1.1UPS结构设计

输出UPS有两种方式。当出现异常或过载时，在市电源将直接通过旁路，经电磁干扰滤波后向负载供电。一般情况下，经过EMI滤波后，市电会经过整流-逆变路径向负载供电。经过这样一个过程，商用电源将从交流电变成DC电，再变成交流电。如果如果市电力公司出现异常情况，逆变器中的电池会通过升压的方式输出电流，为负载供电。由于采用了数字控制技术，UPS逆变器的输出电压频率、幅度和波形都达到了非常高的精度，从而从根本上保证了UPS在正常工作时能够输出合格的电能。

1.2系统硬件的总体规划

系统硬件主要由控制电路和电源电路组成。控制电路包括信号采样设备、模数转换设备、数字控制设备、外围驱动设备、IGBT驱动电路等。控制电路可以做成电路板，冲击波可以看成控制板。

根据供电方式，电源电路分为两部分。当电网供电正常时，使用在市电网功率因数校正电路向负载供电。当当市电网出现异常时，其年发电量可由蓄电池产生。所以整个电流和功率因数校正电路和逆变电路作为一块电路板，算是成功率主板。

除了保证商用电源的正常运行，电池还为相关的控制系统供电。其主要原因是当在市电源出现异常时，需要从根本上保证相关控制系统的正常运行。因此，使用电池为相关控制系统供电是一种极其可靠的方案。因此，在充电电路中，辅助电源电池升压的电源电路在电路板上，可以看作是电池、辅助电源板和充电电源的负压。

2.硬件电路相关设计方案

2.1有源功率因数校正电路的基本结构

有源功率因数校正电路的相关基本机制如图3所示。根据DC/DC电路的不同，现有的有源功率校正电路可以分为三种类型：降压、升压和反激。

2.2动力部件相关参数的设计

功率元件的选择是整个APFC电路的关键。需要在现有参数中综合测量L\C。由于最大功率输出的关系，要求所选元件的功率可以结合电流和电压。值得一提的是，组件的参数对输出的无线电波会有一定的影响，人体也是性能好不好的关键因素。寿命电感从根本上决定了输入纹波电流。因此，根据限制DC纹波最小的原则，设计了升压电感，输出功率最大，输入电压最小，输入电流最大，输入纹波也最大。为了从根本上全面保证这种情况，输入电流纹波应满足相关要求。

2.3驱动电路的相关设计

驱动电路不仅要实现功率因数校正的相关功能[4]，还要有一定的保护措施，从根本上保证用户和开关管的安全。驱动电路简化，相关设计采用APFC集成芯片。某外企声场的NCP1654在一定开关频率下可以正常工作。采用CCM模式，更容易实现EMI的相关标准，可以从根本上有效控制射频噪声，防止其他设施造成的污染。

NCP1654通过第六引脚FB对输出电压进行采样。与内部参考电压相比，将获得第三引脚BO收集的输出电压和相关差，并将其发送到内部乘法器。这样一个步骤构成了CCM相关模式的外部调整。乘法器的输出是比较器在内部电流中的信号，并与在第二引脚CS中获得的电流和电压相关性进行比较。CCM模式下的内环调整可以从根本上实现。之后，在脉宽调制中繁荣的电路将在第八支路DRV输出端变成驱动信号，使受控电流和电压同相。

2.4控制器电路

控制器以DSP为中心控制板设备，采用FPGADSP的结构，利用FPGA的外展成为通用接口。控制器中的电路元件主要由随机存储器、现场可编程门阵列和数字信号处理器组成。FPGADSP相关结构中的控制器可以很好的结合DSP运算，从根本上实现了控制算法能力和FPGA的接口可以同时驱动多个外设能力。通过科学分配两者所承担的任务，可以从根本上实现控制器高效稳定的相关性能。

相关双采样电路：电路59(杨聪锟，80小时，耦合电感的相关计算)

2.5旁路转换电路

当不间断电源处于正常工作状态时，它将从逆变器电路切换到电气负载进行供电。但值得注意的是，当UPS出现过流过载时，会自动从静态开关切换到输出，市电电网会直接转换为电力负荷供电。

不间断电源中最重要的组件是静态开关。静态开关除了能起到保护作用外，还是其供电方式的重要转换器。从根本上说，电气负载和不间断电源的安全是有保证的。另一方面，静态开关是逆变器电路输出和市电旁路输出的重要转换器。如果逆变器输出和旁路输出的切换时间为0时为偶数和奇数，那么UPS将达到连续供电的效果。因此，旁路开关的相关转换在于如何实现输出通道的不间断切换，同时要充分保证用户和UPS通道之间切换的安全性。

3.系统控制软件的相关设计

3.1主程序

主程序总体设计的根本目的是保证各系统之间功能的正常运行。为了避免运行过程中的冲突，需要及时响应系统运行过程中的相关情况。因此，在设计主程序时，不仅要充分考虑相关的系统流程要求，还要科学地衡量每个子程序的实现方式。

主程序根据相关的操作流程，要求对各个子功能程序进行合理的组织和分配。在主程序中，主要的子操作有：参数初始化、外设初始化、系统自检、监控信号采集、运行状态判断等。

3.2逆变电路驱动软件设计

本实验详细讲解了EVB和DSP相关事件管理模块产生的SPWM，因为逆变电路的驱动需要4个SPWM信号，电池放电时需要2个SPWM信号。因此，使用EVB相关事件模块中比较单元产生的SPWM波形进行解释。

GP定时器3被设置为连续递减/递增计数模式，并通过使用周期寄存器的伊恩加载波周期来安装。这样做的目的是从根本上实现SPWM调制的高频率将迫使文章定时器4被设置为连续向上计数模式。利用其溢出中间子程序的参考信号和反馈信号，逆变输出算法和信号脉宽。通过定时设备中的相关中断程序，可以从根本上充分适应高频负载控制算法，将SPWM信号和载波均值调整为整数倍。利用定时器的计数周期，可以从根本上完全控制算法调整速度。

3.3逆变输出控制模式

为了从根本上实现逆变电路输出的交流电压和相位和市电力的交流电压的相对相位始终一致，最终的目的可以通过不断调整正选择信号来实现，从而减轻主程序中初始参考信号的自检测，这是根据启动时输入的市电的频率和相位来确定的。之后根据市电输入的相关变化，综合调整正选择信号和频率相位。

具体有两种方法：同步调相调频和分步调相调频。在这两个调整过程中，我们可以了解到，前者在锁相速度和动态响应方面优于后者，但前者在计算复杂度方面明显优于后者，因此需要有相对较高的计算能力作为处理器支持。本次实验涉及的DSP系统时钟为120MHz，可以从根本上满足这个要求。

3.4电池充放电电路驱动软件

电池放电过程的相关驱动也可以通过SPWM方法实现，与逆变换驱动不同，主要体现在放电和充电的过程驱动。两者都需要不同的SPWM信号来支持。相关的实现范式与逆变电路软件非常相似，EVB事件中的管理模块也用于实现相关的控制。相关控制的计算方法在GP定时器4的中间子程序中执行。在这个程序中，我们只需要调整SPWM信号占用的空间比例，电池在放电操作过程中需要对相关情况进行综合判断，其工作模式一般在主程序中完成。

4.结论

综上所述，本文在一定程度上完成了不间断电源软硬件的总体设计，并实现了具体功能。然而，本文只是对实现大功率不间断电源系统做了初步尝试，现在期待嵌入式再现数字不间断电源的设计。

(1)为了从根本上全面设计更大的功率容量，需要对多不间断电源的并联进行全面的研究。

(2)对于上位机软件的相关设计，可以通过PC全面检测UPS的运行情况，并调试具体参数。

(3)对于电源电路的各个部分，需要进行深入的研究，综合优化控制算法，使其更加精确。