2012年初等教育（文）专业

人才培养规格调研报告

一、基本情况：

调研时间：20##年1月至20##年3月

调研对象：同类院校、鄂州市中小学校、鄂州市教育部门领导及专家、本专业近三年毕业生

调研目的：初等教育专业人才的需求情况，掌握市场对本专业人才的需求状况，明确专业设置的职业面向、就业岗位和培养规格；清楚用人单位对本专业人才的知识、能力和素质要求，研究学校现有专业人才培养方案的优点和不足，完善专业人才培养方案；大力加强专业及专业群建设，大胆改革课程设置，努力优化课程体系，切实提高人才培养工作质量。

调研方法：走访、咨询、问卷调查（主要采取网络与电话问答方式）

调研参与人员：本教研室全体人员、部分辅导员

二、主要内容：

1、典型企业岗位设置情况分析

1）此次调研了鄂州市五所小学：新民街小学、明堂小学、东方红小学、洋澜小学、莲花小学，了解学校对该专业毕业生在知识、能力、素质方面的要求，对专业办学和课程设置方面的建议，掌握了学校对该专业学生需求情况；走访和电话咨询了两所同类院校：黄冈师范学院、郧阳师范专科学校，了解初等教育专业人才培养规模、招生、就业、课程设置、职业岗位能力与素质等方面的情况；到鄂州市教育局教师管理科和鄂城区教育局咨询了相关领导，全面了解国家关于小学教师资格认定方面的变化及人才需求方面的情况。

2）典型企业岗位设置情况分析

通过调查，企业岗位设置为：小学学科教师、企事业单位、行政部门秘书。

见下表：

调查企业基本情况（表一）

典型企业岗位设置情况一览（表二）

2、典型企业岗位能力要求分析

1）典型企业中该行业的从业人员基本情况、过去三年人才招聘情况，未来人才需求趋势；

2）初等教育（文）专业对应的职业岗位分析，见下表：

表三：

3）初等教育（文）专业对应的职业资格证书分析。该专业学生应该具有小学教师资格证、秘书资格证或其他类职业资格证书（如人力资源管理、公关员等）

必须填写下表：

教师类从业人员基本情况一览表（表四）

三、调研结论：

1、初等教育（文）专业培养目标及人才规格定位

1）初等教育（文）专业培养目标与专业方向

专业培养目标：本专业培养拥护党的基本路线，具有正确的世界观、人生观和价值观，德、智、体、美全面发展，热爱小学教育事业，具有良好的职业道德；掌握小学语文教育、教学基本理论和学科基本知识，学校教育教学管理等专业必备知识；具备小学语文教育教学、科研、学校管理等专业能力和终身学习能力；具有良好的职业道德与较强的创新能力，服务于小学及企事业单位的高素质技能型人才。

2）职业面向与培养规格（面向哪些职业岗位，培养规格如何）。

  本专业立足武汉城市圈，面向全省，辐射全国，毕业生就业岗位主要是小学语文教师、小学管理及辅助人员、企事业单、行政部门位秘书。其职业岗位及对应的具体要求、职业资格证书等见表三。

3）初等教育（文）专业课程设置（包括对课程模式、课程结构以及具体课程设置）。

初等教育（文）专业按照“校企一体、课岗证结合”的人才培养模式的要求， 根据专业人才培养目标、学习领域和职业岗位(群)的任职要求，构建了以岗位群职业能力为核心的课程体系。

整个课程分为三大学习领域，即：公共学习领域、专业学习领域、拓展学习领域，其中拓展学习领域分为专业拓展和公共拓展。

经过几年的改革与探索，初等教育（文）专业课程模式上呈现多元化，教育教学思想、课程理论基础、课程目标、课程内容、教学形式和教学技术等等，必须以“实用、实践”为主旨 、能力为核心。其一，以显性课程与隐性课程相结合的人文素质课程模式，本专业要求学生具有扎实的语文学科知识与文化素养，因而在课程模式方面将显性课程（语言文字类、文学与写作类、思想与文化素质教育类）与隐性课程（各种社团、各种社会实践活动等）有机结合起来，培养学生的专业素质与综合素质。其二，以职业能力为主的实践训练课程模式，为培养学生的职业能力，本专业开设了实践训练课程,如：教师口语训练、三笔字训练、现代教育技术、写作训练等。其三，以职业岗位、就业导向为主的多元整合课程模式，所谓多元整合课程模式，就是根据职业岗位、就业导向的需要，将多个课程教学内容进行整合，形成新的课程以适应市场和职业岗位的不断需求，这类模式多采用项目教学、案例教学，将理论与实践有机结合，以实现教学的最优化，如：秘书实务（整合了秘书学概论、办公室事务、秘书礼仪、文书与档案）、小学教师职业道德与政策法规（整合了教师职业道德、小学教育政策与法规、小学德育概论）、写作训练（整合了基础写作和应用写作）、教师口语训练（整合了教学口语、教育口语、普通话训练）、小学语文新课程教学法（整合了语文课程与教学、小学语文教学技能训练）等等。

在具体课程设置上，我们按照三大学习领域拟开设如下课程：

公共学习领域：思想道德与法律基础、职业生涯与职业道德、心理健康教育与指导、实用英语与小学英语教学法、计算机基础应用、体育与小学体育教学法、入学教育与军训。

专业学习领域：心理学类（小学教育心理学、小学健康教育与心理辅导）、教育学类（班级管理、小学教育学、现代教育技术、小学教师职业道德与政策法规）、学科教学法类（小学语文新课程教学法、小学综合实践活动设计）、语言文字类（现代汉语、古代汉语、教师口语训练、三笔字训练）、文学与写作类（文学概论、古代文学、现当代文学、外国文学、写作训练）

专业拓展领域：秘书实务、逻辑学 、美学鉴赏、小学数学新课程教学法

4）相关专业开设及实训实习设备情况。

传媒系现开设的专业有：行政管理专业和新闻采编与制作专业，相类似的专业有：英语教育、体育教育、音乐教育、初等教育（理科方向），但这些专业没有进行整合、集中，分别散落于各个院系，在一定程度上造成了教学资源的浪费，在师资培养与利用方面也不协调。

传媒系现有1间计算机实训室、4间多媒体教室，可用于校内实训。校外实习基地主要是鄂州市区内小学，长期建立“校企合作”的单位有四家：新民街小学、东方红小学、明塘小学、吴都小学；除此之外还与凤凰街办小学建立相互合作关系：洋澜小学、南塔小学、莲花小学等。

校内实习实训条件有限，我们迫切需要学校加大实训室建设，其要求见下表：

5）初等教育（文）专业师资储备情况。

本专业现有10名专业教师，其中副教授6人，讲师3人、助教1名；从教师人数、学历与职称结构来说，完全满足本专业教学。

10名专业教师中，心理与教育学类教师3名、学科教学法教师2名、语言文字与文学写作类教师5名，教师学科分布较为全面；另外，我们还从各实习基地聘请具有小学语文高级职称的教师做为本专业实践指导教师。

2、初等教育（文）专业对目前培养方案的修改意见

20##年湖北省师范类学生申请教师资格证须参加国家统一考试，国家颁布了《教师资格考试标准》、《综合素质考试大纲》（小学）、《教育教学知识与能力考试大纲》（小学）等指导性文件，初等教育（文）专业在进行市场调研的基础上，结合新考试大纲的要求，拟对专业人才培养方案做如下几个方面的修改。

1）专业人才培养目标要紧密结合国家教师资格认定指导思想和培养要求；

2）职业岗位及其要求将进一步明确化；

3）人才培养规格方面将对学生的能力结构进行调整；

4）教师资格证不再是学生所获取的唯一职业资格证书，将拓宽专业口径，鼓励学生参加学校和社会培训，根据自己的需要，获取其他类职业资格证书。

5）课程模块及其主要课程设置将重新整合。

6）核心课程和主干课程、课程内容等将出现新的变化。

7）加强实训课程建设，特别是教师资格认定方面的培训课程。

8）建议学校将教育类专业进行整合，进一步优化资源和师资结构，并针对师范类专业的特殊性，在专业培养模式、课程模块、课程学习时数等方面给予更大自主权。

                                       传媒系初等教育（文）专业

                                       二○##年二月

 

第二篇：毕业论文调研报告

UPS不间断电源的研究与设计

一、 课题介绍

（一） 课题主要目标任务

1、分析UPS不间断电源系统的工作原理；

2、完成一个UPS不间断电源系统的硬件设计，包括对从市电，整流器/充电器，到逆变器，再到旁路电源电路，最后到网络的系统的各个环节进行设计；完成UPS不间断电源系统的软件设计；

（二）系统设计的要求：

1、了解国内外UPS不间断电源技术的发展现状。

2、完成UPS不间断电源系统的硬件设计，并分析系统工作原理。

3、给出系统关键元器件及关键电路结构的选择方法。

4、绘出系统总体硬件结构框图，及系统PROTEL电路总图，并绘制PCB板图。

5、论文要求：语言表达清楚、有条理；内容逻辑性强；电路图绘制正确、清楚；软件要有详细注释，图表规范；报告字数及格式等符合规定要求。

（三）课题设计要求：

1. UPS输入设计要求:

(1)输入电压:220V?10%，频率50HZ?15%；

(2)输入容量能同时满足蓄电池均充和逆变器满载运行要求；

(3)功率因数>0.8.

2. UPS输出设计要求

(1)输出功率大于额定功率；

(2)谐波失真度<10%。

3. 其他设计要求

(1)逆变器与后备静态旁路锁相同步，两者切换时间?100us；

(2)具有功能指示和故障报警功能；

(3)具有自保护功能；

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（四）简要工作原理：

当市电正常时，输入电压带功率因数校正的整流滤波电路，一路给逆变器供电，逆变器输出电流经变压和滤波后变换成正弦电流，另一路送入充电器给蓄电池补充能量。当系统工作在此状态时，静态开关切换到逆变工作状态。UPS由市电经整流滤波器、逆变器及静态开关给负载供电，并由控制器完成稳压和频率跟踪功能。

当市电出现故障(无市电，市电电压过低或过高)时，UPS工作在后备状态静态开关仍然切换在逆变工作状态，此时UPS蓄电池电流经升压降压电路升压后，再经逆变器逆变后转换成交流电，最后通过静态开关输送到负载。在市电常时变器出现故障或输出过载时，UPS工作在旁路状态，静态开关切换到市电端，由市电直接给负载供电。若逆变器故障引起静态开关的转换，UPS就会发出报警信号如果是由过载引起，当过载情况消失后，静态开关又会重新切换到回逆变器端。

由此可见，对于在线式UPS，无论市电是否正常，其输出总是由逆变器提供，所以在市电故障的瞬间，UPS的输出不会有任何间断。另外，由于在线式UPS有输入和输出滤波器，再加上市电的交流输入经整流后变为直流，再由逆变器逆变为交流，所以几乎所有来自电网的干扰经过UPS以后都能得到很大程度的衰减;同时逆变器的稳压功能很强，所以在线式UPS能为负载提供干扰小、稳压精度高的电源。后备式UPS系统与在线式UPS系统相比，没有输入整流滤波电路，故逆变器仅由蓄电池供电，即市电正常时，逆变器不工作；输出没有滤波器，输出一般为方波，其输出电压稳定度比在线式UPS低。

二、课题文献综述

1、《智能楼宇不间断电源系统(UPS)设计研究[J]》

(1)作者：李桂梅

(2)摘要：随着信息化的发展，需要UPS系统提供可靠的不间断电源保护。防止由于任何电力问题而导致系统重要数据的丢失及设备的损坏。本文介绍了智能楼宇UPS不间断电源系统的工程设计，负载分析，设备配置。

(3)系统设计方案：

根据经验，在为网络设备选用UPS电源时，应考虑如下问题:

根据负载设备的摆放位置，宜选用大容量的UPS集中供电方案；根据用户的小同配送电系统选用UPS机型，以适应用户配送电系统带负载能力的要求；选用允许市电电源 2

波动范围大的UPS机型，可以更好的适应市电电网恶劣的供电环境；选用UPS过载能力强和具有优良抗输出短路能力的机型。只要UPS执行市电交流旁路供电与逆变器供电切换操作，就总是存在着出故障的概率。显然，UPS抗过载能力越强，客观上UPS作上述切换的机会就越少，随之而来的是UPS的故障率越低。

总结集中式与分散式的优缺点，同时融合UPS技术的发展趋势，我们采用APC推出的一种新型的供电方式—区域供电方式的新型数据中心供电系统PowerStruXureTM系统。

（4)结论： 智能楼宇有多种智能化系统，当突然停电或电力状况恶化至小可接受的水平时，不间断电源(UPS)在挽救和保护有价值的计算机数据方面起着关键作用。本文结合工程实践，进行了UPS系统的设计，设计方案可供有关工程设计参考。

2、《UPS电源在办公自动化中的应用》

（1)作者：李国彬

（2)摘要：UPS电源目前在各行各业都得到了广泛的应用，尤其是一些政府机关，高等学府，科研机构，企业办公自动化等领域，更是离不开它。本文结合在企业办公自动化实际使用中的具体应用，对UPS的特点及应用作了简单介绍。

（3)分类及特点：

UPS在60年代主要是旋转发电机式的工作方式，发展至今天己成为具有智能化程度较高的静止式全电子电路的工作方式。目前，UPS一般均指静止式UPS,按其工作方式分类可分为后备式、在线互动式及在线式三大类：

后备式UPS在市电正常时直接由市电向负载供电;当市电超出其正常的工作范围或停电时通过逆变电路，将蓄电池中存储的化学能转化成电能向负载供电。其特点是:结构简单，体积小，成本低，但输入电压范围窄，输出电压波形稳定精度差，且有切换时间。

在线互动式UPS在市电正常时与后备式UPS相同，也是直接由市电向负载供电，此时UPS的逆变器处于反向工作给电池组充电;在市电异常时逆变器立刻投入工作，将电池组电压逆变为交流电压输出给负载。其特点是:有较宽的输入电压范围，噪音低，体积小等优点，但同样存在切换时间。

在线式UPS在市电正常时，对市电进行整流提供直流电压给逆变器工作，由逆变器向负载提供恒压恒频的交流电;在市电异常时，逆变器由蓄电池提供能量，由于逆变器始终处于工作状态，从而保证无间断的输出。其特点是，有较宽的输入电压范围，无切换时间，且输出电压稳定精度高，特别适合对电源要求较高的场合，但是成本较高，目前，功率大于3KVA的UPS几乎都是在线式UPS。

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（4)结论：在具体办公自动化系统的应用中发现，随着UPS电源使用时间的延长，总有部分电池的充放电性能减弱，进入恶化状态，这种变化趋势在后备式UPS电源及部分在线式UPS电源中尤为突出。因此应定期对每个电池做快速充放电测量，检查电池的蓄电能力和充放电特性，对不合格的电池，坚决给予更换，更不应将其与另外的蓄电池混合使用，以影响其他蓄电池的性能。

3、《UPS不间断电源浅谈》

（1)作者：吴振英

（2)摘要：本文介绍了UPS不间断电源的系统组成，原理及特点并对如何对其维护进行了详细的阐述。

（3)UPS电源工作原理

一般的UPS主要有以下几种工作模式：正常工作模式、电池工作模式、旁路工作模式和充电器工作模式。

在正常情况下，UPS系统给负载供电，UPS系统从电网获取电能，经过隔离自藕变压器降压或者升压、全波整流、电容/电感滤波，输出直流电压供给逆变电路，同时给储能电池组充电。逆变电路由大功率IGBT模块组成，实现直流电到交流电的转换。逆变电路产生的交流电经过静态开关控制输出，供给负载。当电网电压超出正常工作范围，或者突然停电时，整流器关闭，储能电池组给逆变电路供电。当负载严重过载，逆变电路获得的直流电源不足以维持逆变器的正常工作时，系统转去旁路工作模式。 当市电电网不再稳定超出正常工作范围，或者电网失电时，整流器不再工作，此时电池组立即接替整流器给逆变电路提供电源。储能电池组的容量取决于负载功率的大小，原则上负载功率越大，要求储能电池的容量越大。当负载功率确定后，电池容量主要取决于其后备时间的长短，这个时间因各企业情况不同而不同，主要由备用电源的接入时间来定，通常在几十分钟或几个小时，乃至于几十个小时不等。从整流器供电到电池组供电没有切换时间，当电池组能量即将耗尽时，UPS系统发出报警信号，并在电池放电下限点停止逆变器工作。如果在电池组能量耗尽之前，电网电压恢复供电，则系统自动转回正常整流器工作模式，供给逆变器，同时给电池组进行充电。反之，如果此时旁路电源正常，则系统自动切换到旁路系统，否则系统就将停止工作。 当逆变器由于整流器不能正常供电、或者储能电池组能量不足而无法工作，或者由于负载严重过载，而不能给负载提供足够的能量时，系统自动转去旁路工作模式。当负载恢复正常，或者系统恢复正常供电条件时，系统自动会从旁路工作模式切换回正常工 4

作模式。

当UPS系统工作在充电器工作模式时，整流器仅仅对储能电池组充电，系统不对负载供电，

4、《基于DSP的全数字化单相在线式UPS的设计》

（1)作者：张劲松，周永鹏，黄锦恩，万淑芸

（2)摘要：介绍了一种用TMS3213F240实现的单相在线式UPS的新型设计方案；给出了系统的工作原理，硬件和软件设计方案

（3)波形控制技术：为了产生高质量的输出波形，采用了输出电压和电流的瞬时值反馈控制。这种方法和传统的平均值控制相比，速度更快，能更好地抵御非线形负载的扰动并抑制各种谐波干扰。由于PI调节器的滞后特征，所以在瞬时控制方案中不宜采用PI和PID调节器。PWM逆变器波形控制技术实际上是一个伺服系统、基于内模控制的原理、可以重复控制作为外环辅助调节来实现系统的无静差;而用无差拍控制方法作为内环来快速限踪指令基波正弦，和积分控制机理相似。重复信号发生器的输出是对输入信号的逐周期累加。当指令波形与反馈波形不一致时，控制量幅度会逐周期无限制地增加。若系统是稳定的，则可以使得稳态时波形误差为零，即反馈波形和指令波形重合，既没有幅值偏差也没有相位滞后。无差拍控制则是以参考给定作为理想输出，进而回推所需PWM的控制方法。这种方法能快速地响应电压的变化，并且无相位滞后。

（4)结论：根据以上原理，初步设计了一个实验系统，并获得了比较好的实验效果。总之，全数字化的实现大大减少了在线式UPS所播要的元器件.降低了生产成本，提高了在线式UPS的集成度，使实现系统智能模块化成为可能，并增加了系统的可拿性；全数字化还使得系统具有很强的可编程性，这样使系统更易于更新和升级。

5、《基于DSP在线式UPS不间断电源控制系统的研究》

（1)作者：马金臣，王军东，王权黎

（2)摘要：本文实现了基于TMS320F28335的不间断电源控制系统的设计，该系统能够在单芯片中实现在线式UPS的多控制环路，从而提高集成度，降低系统成本。数字控制还为每个控制器带来可编程性，抗噪声干扰和避免冗余电压和电流传感器的使用等特点。DSP可编程性意味着可以使用增强的算法更新系统以提高可靠性。

（3)系统硬件设计：本方案是利用TMS320F28335微控制器来设计UPS控制板的系统的电路。该系统是由母线电压检测电路模块，幅值检测电路模块，电流峰值保护电路模块，辅助电源监测电路模块，开关机电路模块，电压检测电路模块，PWM产生电路模 5

块，继电器控制电路模块，外扩存储器模块以及蜂鸣产生电路模块等所组成。

（4)系统软件设计：A/D采样子程序主要用来完成线电流采样和线电压采样。为确保电压与电流信号间没用相对相移，本部分利用TMS320F28335片上ADC的同步采样方式。为提高采样精度，在A/D中断子程序中采用了均值滤波的方法。

（5)结论：在实验过程中，利用示波器检测稳定状态下逆变器输出电压跟踪交流电网电压的波形，由结果可知逆变器系统基本可以实现无静差跟踪。电网突然掉电时，系统切换保护波形，切换时间<10ms，表明该UPS电网失电检测速度快，切换时间短；交流电网欠压<190V时，UPS输出电压转化为逆变器对负载供电的波形，切换过程中，电压波形波动小。逆变器输出电压失真度小，切换时间<10ms，UPS突加负载时输出电压动态响应波形，可见输出电压波动小，恢复时间<40ms，动态响应速度快，满足了稳定性，动态性能要求。在线式UPS不间断电源控制系统以TMS320F28335作为主控芯片较以往传统的模拟系统具有结构紧凑，可靠性好，精度高，调试方便，以及成本低等优点，完全体现了数字控制系统的优点。从实验结果看，完全满足系统要求。最终可向用户提供可靠可靠、准确、稳定的电源电压，实现了在线式UPS 的数字化、智能化和网络化，具有较好的市场应用前景。

6、《基于单片机的UPS设计》

（1)作者：黄松柏

（2)摘要：介绍基于单片机的UPS设计。首先介绍了UPS的基本工作原理，然后给出了单片机控制的UPS硬件原理图，进而分析了各个部分工作电路的情况。通过单片机来控制UPS的运行，其控制电路简单可靠。

（3)硬件系统原理框图：

图1.硬件原理系统框图

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采用PHILIPS公司的89C58单片机进行控制，减少了所需元器件，降低了成本，提高了系统的集成度和可靠性。 整个电路分为四大部分:输人整流及功率因数校正电路(PFC),蓄电池充电电路.蓄电池升压电路和全桥逆变电路。逆变电路采用全桥电路。控制方式采取同一个桥臂上的两个IGBT互补导通，另一桥臂的两个一个常开，一个常闭的方式。

（4)本文对高功率因数在线式UPS系统进行了方案设计。给出了功率因数校正、蓄电池升压和全桥逆变三大部分的详细设计方案。

7、《基于MR16单片机的不间断电源的研究》

（1)作者：程俊

（2)摘要：提出了一种基于单片机MR16的全数字化系统设计方案，分析了其中的一些关键问题。设计了一台容量为5KW的UPS，并进行了系统的实验验证。实验结果表明所研制的UPS动态和静态性能良好。

（3)主电路设计：系统主电路主要包括蓄电池、逆变电路和切换电路3部分，逆变部分采用电压型全桥逆变结构。蓄电池电压经全桥逆变电路逆变，再经工频变压器升压和滤波后输出。逆变电压或电网电压Un通过切换开关向负载供电。系统设计要求为直流侧输入电压220V，额定交流输出电压为220V/Hz，额定容量为5kVA。

（4)实验结果：按照上述设计思路制作了一台5kW样机,实验结果表示系统能输出较好的正弦电压,切换时间约2ms左右,能满足负载和用户要求。

（5)结论：采用上述思想设计了一台样机，通过实验证明了该样机能稳定工作，切换时间短，各项性能指标均达到UPS设计要求。

8、《单片机产生SPWM波在UPS电源中的应用》

（1)作者：杨剑平 刘淳 任广林

（2)摘要：本文介绍了基于PIC16F73单片机产生SPWM控制波形，驱动全桥逆变电路组成的在线式纯正弦波UPS电源系统，采用电压反馈闭环，提高了系统控制精度，给出了软件流程图及部分实验波形。

（3)软件设计：PIC16F73单片机内部含有两个CCP模块，都可以用来产生PWM波。对于PWM信号来说，周期和脉宽是两个必不可少的参数，PIC16F73单片机将PWM周期储存在PR2寄存器中，而将PWM信号高电平时间值即脉宽值储存在CCPR1L或CCPR2L寄存器中。内部定时器在计数过程中不断与这两个寄存器的值相比较，达到设定时间时输出电平产生相应的变化，从而控制PWM信号的周期和占空比。 采用 7

PHILIPS公司的R9C58单片机进行控制，减少了所需元器件，降低了成本，提高了系统的集成度和可靠性。 整个电路分为四大部分:输人整流及功率因数校正电路(PFC),蓄电池充电电路.蓄电池升压电路和全桥逆变电路。本系统中，SPWM周期为20KHZ,设置每六个周期改变一次脉宽，实际输出SPWM信号经滤波后所得正弦波如图6所示，波形光滑无畸变，满足精度要求。在软件设计中，将CCP2模块作为PWM输出口，CCP1模块采用比较功能，单片机时钟为20MHZ,计时步阶0.2us。首先建立正弦表，在一个完整正弦周期中，采样64个点，采样点正弦值与正弦波峰值的比值就是该点SPWM信号的占空比。然后根据SPWM周期计算出各点的脉宽值，转换成计时步阶，做成正弦表，供CCP1中断子程序调用。

（4)结论：由单片机CCP2口输出的SPWM波形如图2所示，由于频率为20KHZ，脉宽很窄，只截取了其中的一段，看不到脉宽从最小变到最大的过程，但可以看出这段波形中脉宽逐渐变窄，符合SPWM的变化规律。经RC滤波后得到如图3所示的正弦波，频率为49.6HZ，与设计的50HZ基本吻合，波形平滑无畸变，满足设计要求。

图2 SPWM波形一段

图3 滤波所得正弦波 本文介绍的这种运用PIC单片机产生SPWM信号控制逆变桥的方法在UPS电源的应用中取得了较好的实验效果。同时，这种产生SPWM波的方法也可以用在其他正弦波逆变电源中。

9、《DSP Control Method of Single-Phase Inverters for UPS APPLICATIONS》

（1)Author: Liviu Mihalache

（2)Abstract:

This paper presents a new deadbeat control solution and a digital control strategy suited for high performance single-phase inverters capable to maintain very low THD of less than 8

1% in presence of unknown loads(linear or highly nonlinear).The method takes into account the digital model of the PWM inverter and derives a new set of gains for the voltage and current loop gain obtained by the approach is shown to be higher than previously known and this leads to a better disturbance rejection and faster dynamic response .The control strategy was implemented on a 16- bit fixed-point DSP controller (ADMC401)and tested on a 5-KVA-IGBT -based inverter switching at 20Khz.

（3)Conclusions:

This paper presented a simple,yet extremely effective digital control method for a signal-phase inverter .Accurate decoupling that takes into account the effect of sacralization and the addition of a new feed-forward term lead to a new feed-beat control solution capable to effectively reject the disturbances of a heavy nonlinear load .A simple harmonic and slope calculator determines the type of load and schedules the gains of the voltage and the current loops improving the quality of the sine wave .The solution has been tasted on a signal-chip DSP-based controller that implements all the algorithms described ,including A/D conversion and PWM pules generation,in less than 25usec although no attempt was made to optimize the code .The software program was written in ANALOG DEVICE’s assembly language for 16-bit fixed-point digital signal processors (ADSP2100 family). The experimental work on a 5-KVA inverter confirmed the validity and feasibility of this new approach .

三、 方案选择论证

1.方案一

基于单片机控制的在线式UPS系统结构框图如图1所示.该在线式UPS系统有两种工作模式。在通常情况下，市电是正常的，这时输入功率因数校正部分和输出逆变部分同时工作。但是当市电故障时，蓄电池为负载提供电源。这时蓄电池电压经过DC/DC隔离后产生的电压在提升得到逆变部分要求的直流电压，该电压再由逆变部分逆变成交流电给负载供电。

由图可见基于单片机的在线UPS系统的电路由带输入功率因数校正的整流滤波部分、逆变部分和DC/DC部分组成，其中逆变和DC/DC部分由单片机进行控制的双环控制系统，即一个电流环和一个电压环结合控制。并配有由单片机控制的报警及显示电路，使得UPS的检测和使用更加可靠方便。在工作过程中，单片机通过MAX232实现电平 9

转换，从而可以与PC机进行通讯。

图4 单片机控制的在线式系统原理框图

2.方案二

UPS系统的控制器采用TI公司推出的业界首款浮点TMS320F28335 DSP，它具有150MHz高速处理能力，具备32位浮点处理单元，单指令周期32位累加运算，可满足应用于更快代码开发与集成高级控制器的浮点处理器性能的要求。该系统总体框图如图2所示。

当市电正常时，在线式UPS输入220V交流电压，经过EMI/RFI滤波后，被送到继电器RY2。当市电电源的电压正常时，RY1继电器处于闭合状态。在此条件下，市电电源将分以下几路去控制后级电路的运行：(I)市电直接经交流旁路被送到常闭触点继电器RY2，然后向负载供电。这种情况一直维持到UPS执行开机“自诊断”检测操作后，通过微处理器的调控将UPS从市电供电状态切换到逆变器供电状态为止。(II)经充电器对UPS的内置蓄电池组进行充电。(III)市电电源经由保险丝后，再经带输入功率因数调节功能的整流滤波器，变成两路直流电源。该直流高压电源在逆变器内经正弦脉宽调制功 10

率放大和高频滤波后，变成一路幅值稳定，频率和相位同步跟踪市电电网频率和相位的高质量的纯正正弦电源，最后通过输出滤波器送到负载。(IV)当市电供电异常时，电池的电压通过DC/DC变换器变成幅值高达±390V的直流高压电源，然后再经过逆变器，变换成交流正弦波供给负载。通过具体电路的设计即可完成系统目标。

图5 系统总体框图

3.方案三

如图3所示，是用单片机控制的单相后备式方波输出UPS的控制技术的系统控制原理框图。市电采样信号经适当转换由ADC(模数转换器)读入CPU;另一路市电通过限幅、比较，产生周期过零负窄脉冲作为相位零点和采样起点。CPU把采样信号与预设的标准值相比较，从而判断市电的有无和高低，以此来确定是否切入逆变及转换时逆变输出的相位。同时在市电正常时，CPU启动充电控制电路，对电池进行充电。逆变时，CPU通过I/ O输出两路相位相差180°的PWM信号给逆变器，同时停止向电池充电，启动工作指示告警电路使红灯、蜂鸣器分别以2s为周期闪烁和鸣叫，并不断检测电池电压，根据电池电压的高低调整输出准方波的脉宽，使输出电压的幅值较为稳定。当电池电压低于10.8 V时，红灯变成常亮，蜂鸣器变成常鸣；当电池电压低于10.5V时，停止逆变。逆变过程中同时检测逆变输出电流，如果发生逆变过载立即停止逆变。在正常逆变过程中，还采样市电平均值，当市电正常时，在逆变和市电同时过零点停止逆变，转向市电供电。在工作过程中，单片机通过MAX232实现电平转换，从而可以与PC机

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进行通讯。

图6 单片机控制的后备式方波输出UPS原理框图

4.论证分析

（1)三种方案都给出了具体的实现方法，都能够达到稳定、高效的目标。相比之下，方案一的总体设计设计较方案二，方案三都更加的简单，可靠，控制方式更加优越。

（2)方案一中，利用单片机内部模块产生PWM波，从而合成 SPWM波。辅以程序简单高效可靠。而在方案二中，所有的控制包括信号的检测都是由TMS320LF2407 DSP来完成，相比之下方案一在可靠性上比方案二要高且方案一要比方案二更加方便简单,造价也更经济。

（3)方案三也是基于单片机控制的UPS 电源系统，相比于方案一，其不是主流的在线式UPS 电源控制系统，而且方案三输出的是方波，相比于正弦波，其应用和控制都不是很好。综上，选择方案一。

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