课程论文-ups电源设计

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1、电力电子装置及系统课程论文UPS电源设计专业：电气工程及其自动化姓名：左立刚学号：031040522指导老师：陈坤燚39日期：2013年11月3日目录第1章前言31.1UPS介绍41.1.1UPS发展过程41.2国内外研究状况61.2.1UPS研究的目的61.2.2UPS研究意义71.2.3国内外供电电网现状71.3UPS系统技术指标81.3.1输入指标81.3.2输出指标81.3.3电池指标81.3.4其他指标91.3.5系统特点9第2章系统背景知识及理论基础102.1电网中断及不稳定情况102.1.1供电间断原因112.1.2电网谐波危

2、害112.1.3电力系统在低频率运行132.2UPS系统功能概述132.3系统工作原理142.3.1蓄电池技术142.3.2不间断供电原理152.4逆变器原理162.4.1、逆变电路主要性能参数162.4.2三相桥式逆变电路及其控制方式182.5PWM型三相桥式逆变电路192.6主要器件介绍202.6.1晶闸管SCR202.6.2场效应管MOSFET202.6.3绝缘栅晶体管IGBT202.6.4运算放大器LM32421392.6.5变压器212.6.6压敏电阻222.7各功能模块电路介绍222.7.1整流电路222.7.2其余电路23第3

3、章系统硬件设计253.1系统总体框图253.2逆变电路结构253.3PWM脉宽调制253.4驱动电路273.5过流保护28第4章系统仿真294.1系统仿真29参考文献3439摘要随着计算机技术、网络技术、通信技术的发展，国民经济、国防军工、政府部门的各个领域要保障计算机信息网络系统的安全、可靠运行，就离不开UPS不间断电源，这已成为信息业界乃至各行各业的共识。根据UPS不间断供电的原理，以提高UPS的可靠性为基本点，从UPS电源装置的结构和形式来考虑其设计方案。整个UPS主电源装置由整流/充电器、逆变器、静态旁路、维修旁路等部分组成。整流/

4、充电器(包括蓄电池)为UPS提供在线工作的能量输入；逆变器为UPS提供在线工作的高质量的稳压稳频的交流电输出；静态旁路为UPS在整流/充电器或者逆变器故障情况下提供旁路工作电源，逆变器供电和静态旁路供电之间可实现不间断供电切换；维修旁路为UPS定期检修或故障维修时提供旁路电源。UPS主要分为，UPS运行方式部分，开关电源部分和电压逆变部分，且每一部分都有其典型的控制芯片组成。论文中的UPS电路简单的体现了UPS电源的基本功能，实现DC-AC的逆变过程，最终实现频率50HZ的220V交流电压输出。关键字：UPS电源，断电续用，电力电子，智能网

5、络化，在线式39第1章前言随着计算机技术、网络技术、通信技术的发展，国民经济、国防军工、政府部门的各个领域要保障计算机信息网络系统的安全、可靠运行，就离不开UPS不间断电源，这已成为信息业界乃至各行各业的共识。1.1UPS介绍UPS不间断电源为在线式UPS电源，这种方式的不间断电源在UPS电源当中性能是比较完美的一种。它可以很好的解决市电的浪涌持续的高压或低压断电等问题。而在市电故障的时候则有蓄电池给电源逆变部分供电，从而保证UPS的不间断供电。UPS作为保护性的电源设备，它的性能参数具有重要意义。市电电压输入范围宽，则表明对市电的利用能力

6、强（减少电池放电）。输出电压、频率范围小，则表明对市电调整能力强，输出稳定。波形畸变率用以衡量输出电压波形的稳定性而电压稳定度则说明当UPS突然由零负载加到满负载时，输出电压的稳定性。智能型UPS是当今UPS的一大发展趋势，随着UPS在网络系统上应用，网络管理者强调整个网络系统为保护对象，希望整个网络系统在供电统出现故障时，仍然可以继续工作而不中断。因此UPS内部配置微处理器使之智能化是UPS的新趋势，UPS内部硬件与软件的结合，大幅度提高了UPS的功能，可以监控UPS的运行工作状态，还可以通过软件对电池进行检测、自动放电充电，以及遥控开关

7、机等。网络管理者就可以根据信息资料分析供电质量，依据实际情况采取相应的措施。当UPS检测出供电电网中断时，UPS自动切换到电池供电，在电池供电能力不足时立即通知服务器做关机的准备工作并在电池耗尽前自行关机。1.1.1UPS发展过程最初的UPS是本世纪六十年代初由旋转电动机供应能量的动态UPS，即不间断是靠动能维持,使用动能转换为电能实现电能持续供应的。这种早期UPS的输出稳定是靠惯性飞轮对短时间电压突变和干扰无反应；不间断性是靠断电后飞轮的惯性延长供电时间。当然这种UPS的后备时间是很短的(一般不超过5秒)，于是人们开始使用备用蓄电池组，这

8、是早期UPS的典型结构(如图所示)。这样的UPS虽然可以靠增大蓄电池容量来延长后备时间，但转换效率低，于是出现了内燃式UPS系统，这种UPS靠内燃机提供断电后的能量。动态UPS设