宿舍用后备式ups电源-电力电子技术-课程设计(论文)

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1、电力电子技术课程设计（论文）题目：宿舍用后备式UPS电源指导教师签字：教师职称：起止时间：word可复制编辑目录第1章设计目的与方案论证11.1选题与设计目的11.2系统功能框图21.3逆变电路方案论证3第2章硬件电路设计32.1PWM脉宽调制电路32.2整体电路与基本参数7第3章课程设计总结9参考文献9word可复制编辑第1章设计目的与方案论证1.1选题与设计目的UPS供电系统是电力、通信、银行等行业的必备电源，从产生到现在已有几十年的发展历程，在技术不断发展和改进的过程中，其保护功能也在不断地发生变化。UPS根据主机内逆变器的工作状态可分为：后备式、在

2、线式及在线互动式。他们的作用是对市电进行滤波、稳压调整，以便向负载提供更为稳定的电压，同时，通过充电器把电能转变为化学能储存在蓄电池内，一旦电力中断、电网电压或电网频率超出UPS的输入范围，可在极短的时间内开启自身的储备电源，向负载供电。基于UPS的技术日渐成熟，同时许多重要部门对电能供应要求的提高使得UPS成为常见的供电设备，尤其是随着储能技术的发展，蓄电池容量在增大、体积在减小、寿命也明显增长使UPS电源更是如虎添翼随处可见，如：许多重要的工业生产环节或银行等机构的服务器、计算机都是全日制工作并要求不间断供电等，都离不开UPS。作为一名在校学生虽然与上

3、述设备及动作过程没有亲身经历，但在学校的日常生活中也需要后备电源。例如，笔者所在学校因出于安全等方面因素考虑，学生宿舍在晚上固定时间统一熄灯断电，使得住在宿舍同学的人身安全得到可靠的保障，但同时也给学生还来一些不便。比如，有些同学在寝室熄灯时没能按时完成那里的网络交易或没来得及在编辑的文档，这样就造成交易失败太第二天的工和冗余。应寝室同学的要求笔者做了一套逆变电源，学以致用，以飨同学。word可复制编辑1.2系统功能框图AC-DC为蓄电池充电DC-AC逆变器负载（功率<300W）市电阀控蓄电池组图1系统整体框图正常情况下，后备式UPS的逆变器处于非工作状态

4、，电网电能通过稳压和滤波环节直接供给负载；此时，电池处于充电状态。当电网电压超出UPS的输入范围，即非正常情况下，UPS通过转换开关切换到电池状态，后备电池开始工作，此时电池的电能通过逆变器变换成交流正弦波或方波供给负载。　　后备式UPS采用的是抗干扰分级调压稳压技术，当市电电压正常时，它能向负载提供抗高频干扰的稳压电源，但供电质量不高，输出电压的幅度、频率随市电电压的幅度和频率而变。正弦波输出的后备式UPS的波形失真系数在5%以内。从市电供电到电池逆变供电的转换时间小于10ms，对一般的计算机设备不会造成影响。　　后备式UPS的优点是产品价格低廉、运行费

5、用低。由于正常情况下逆变器处于非工作状态，电网电能直接供给负载，因此后备式UPS的电能转换效率很高。电池寿命一般为3～5年。后备式UPS的缺点在于它的转换时间较长。由于逆变器不是经常工作（或者频繁地切换），因此容易形成单点故障。故后备式UPS一般应用在一些非关键性的小功率设备上。由以上叙述可知UPS只在市电停电后提供短暂的持续电能以缓冲发电机等其它设备的启动时间，通常小容量的UPS可以带额定负载3-5分钟，在这期间可将电脑资料保存或及时起动发电机续航。在此次设计中由于要求UPS不间断供电时间较长通常为3小时左右，因此一定要考虑到系统的散热设计。word可复

6、制编辑1.3逆变电路方案论证一、采用高频变压器的开关电源变换器开关电源就是用通过电路控制开关管进行高速的道通与截止。将直流电转化为高频率的交流电提供给变压器进行变压，从而产生所需要的一组或多组电压。转化为高频交流电的原因是高频交流在变压器变压电路中的效率要比５０Hz高很多。所以开关变压器可以做的很小，而且工作时不是很热，成本很低。如果不将５０Hz变为高频那开关电源就没有意义。开关变压器也不神，．就是一个普通的高频变压器，这就是开关电源。   开关电源，是通过电子技术实现的，主要环节：整流成直流电——逆变成所需电压的交流电（主要来调整电压）——再经过整流成直

7、流电压输出。   开关电源的结构中由于中间没有变压器和散热片，因而体积非常小。同时，开关电源内部都是电子元件，效率高、发热小。虽然，具有电磁干扰等缺点，但现在的屏蔽技术已经非常到位。二、采用以工他变压器为变换元件的逆变电路在以前的大功率或小功率UPS中经常使用工频变压器，因为其工作频率低，变压器体积、重量很大，通常一台1000W的山特UPS重量达到15kg以上（不含内部蓄电池）。变压器有涡流损耗和磁滞损耗，这导致其效率低下，蓄电池仅有的那点容量有相当一部分消耗在变压器损耗上。这种逆变电路的电压也不容易控制。但相比工作在高频的开关电源采用工频变压器的逆变电路

8、线路较简单，适于业余条件下制作，运行起来比较稳定，只是变压器成本随