STM32F103驱动的单相在线式UPS设计与实现

"2020年全国大学生电子设计竞赛（B题）单相在线式不间断电路，本系统采用 STM32F103 开发板作为控制中心，结合变压器、升降压模块、转换模块、保护模块和采集反馈模块，采用交-直-交变频方案，实现对设备的高功率可调电压供应。" 在电子设计领域，单相在线式不间断电源（UPS）是关键设备，尤其在需要连续供电的场合，如数据中心、医院、银行等。这种电源能够提供稳定的电力，确保在电网故障时仍能提供高质量的电源。本项目在2020年全国大学生电子设计竞赛中提出，旨在设计一款输出30V交流的单相在线式不间断电源。 该系统的控制核心是STM32F103微控制器，这是一种基于ARM Cortex-M3内核的高性能微控制器，具有丰富的外设接口和强大的处理能力，适合实时控制任务。系统采用交-直-交变频方案，通过全桥整流电路将交流电转换为直流电，再经过升压或降压模块调节电压，以适应不同的负载需求。在此过程中，STM32F103通过产生可调的SPWM（脉宽调制）信号来控制逆变器的输出，实现电压的精确调节。 在设计中，转换模块用于将直流电转换为交流电，保护模块则确保系统的安全运行，例如过压、过流保护。采集反馈模块不断监测各部分的电压，为控制中心提供实时数据，以便进行必要的调整。此外，系统还具有显示功能，可以直观地展示各个部分的实际电压，方便维护和故障排查。 理论分析包括变压器参数计算、全桥整流电路的计算以及SPWM信号产生的设定。在电路设计部分，包括隔离变压器、整流滤波电路、降压和升压电路、驱动及全桥逆变电路的设计，以及必要的保护电路。软件设计则涉及控制算法的实现，如PWM生成和电压调节逻辑，以及故障检测和隔离功能。 在系统测试阶段，会通过特定的测试仪器和方法验证各项性能指标，包括输出电压稳定性、频率稳定性、响应速度以及在不同负载条件下的工作情况。测试结果分析后，得出结论，评估整个系统的效能和可靠性。 这个设计项目展示了数字控制技术在UPS系统中的优势，提供了高精度、快速响应的电源解决方案，克服了传统模拟控制的局限性，为实际应用中的关键设备提供了可靠的电源保障。