电力电子ups.doc

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1、.目录一、设计要求及其目的2二、电路设计思路及框图解释2（一）、设计原理框图2（二）、主电路实现原理框图3三、单元电路设计3（一）、主电路设计31、单相桥式整流电路32、蓄电池充电器电路43、BOOST升压电路54、逆变器电路65、功率因素校正电路7（二）、相关控制电路81、PWM波形产生电路82、驱动电路9四、总电路原理图10（一）、控制电路原理图10（二）、主电路原理图11五、总结与体会12六、参考文献13七、评分表14...一、设计要求及其目的设计一个双变换器的UPS交流输出电路，所谓UPS(U

2、ninterruptablePowersuppy,)即不间断电源，其电路应该具备三大基本功能：稳压、滤波、不间断。使其能在一些对供电要求严格的负载提供可靠供电，并且当交流电网发生异常或者断电时，还能继续向负载供电，并保证可靠的交流供电。一般用于银行，证券交易所的计算机系统和Internet中的服务器，路由器等关键设备等等。二、电路设计思路及框图解释（一）、设计原理框图...当市电正常供电时，由市电经过整流器整流为直流后，送至逆变器，再有逆变器逆变成为50HZ的恒压恒频输出，供给负载。同时整流器输出直流

3、电给蓄电池充电，来保证蓄电池电量充足，此时由于市电经过了整流后在逆变器端输出的交流电质量要比市电质量好，即使市电电压发生波动，或者闪变，也能在负载端提供恒压恒频电源。当市电发生停电时，这时就由蓄电池代替整流器，向逆变器供电，来维持负载电源的不间断，从而负载侧供电不受市电影响。（二）、主电路实现原理框图三、单元电路设计（一）、主电路设计1、单相桥式整流电路电路原理图如下：...此电路为二级管单相桥式整流电路，电压为正半周时，VD1和VD3导通，电流经L-VD1-C-VD3-N流通，经电容C滤波后在其右侧

4、输出直流电压Ud。同理，当电压为负半周时，VD4和VD3导通，电流在电路中方向不变，故也可在电路的输出端，得到直流输出电压Ud..2、蓄电池充电器电路电路图如下：...当市电没有停电时，由整流电路，和功率因素校正电路供给此电路充电电压Ud，假定蓄电池电压低于整流器输出电压Ud，VD2反偏截止，蓄电池不向外供电，而VD1在正偏电压作用下导通，为充电电路提供通路，给电池充电。当市电停电时，VD2在承受正向电压下导通，VD1在承受反向电压下截止，这时，蓄电池通过VD2代替整流电路给逆变器供电，从而在停电时候

5、，也能保证持续高质量的供电。3、BOOST升压电路本电路中，假设电感L值很大，电容值也很大，当V处于通态时电源Ud向电感L充电，充电电流基本恒定为I同时电容C上的电压向负载逆变器供电，因C值很大，基本保持输出电压Ud’为恒值，假如IGBT处于通态时间为Ton，此阶段电感L上积蓄的能量为Ud*I*Ton，当IGBT处于断态时Ud和L共同向电容C充电，并向负载R提供能量，设IGBT处于断态的时间为Toff，则在此期间电感L释放能量为（Ud’-Ud）*I*Toff，当电路工作于稳态时，一个周期T中电感L积蓄

6、的能量与释放的能量相等，即：Ud*I*Ton=(Ud’-Ud)*I*Toff...即得：Ud’=（Ton+Toff）/Toff*Ud由于Ton+Toff>=1,所以输出电压高于电源电压，故能达到升压的目的，从而很好的共给逆变器电源。4、逆变器电路电路原理图如下：此电路是UPS的主要构成部分，它的作用就是将输入的直流电压转换成为符合负载要求的交流电压，本电路由VM1和VM2，VD3,VD4，C1,C2等一起构成了半桥式逆变器电路，在PWM信号控制下，推动半桥逆变器两管工作，开关器件VM1和VM2在一个周

7、期信号内各有半周正偏半周反偏二者互补，两管的开通与关断，严格受到PWM调制信号的调制，在输出电压U0的正半周时，当给VM1触发信号让其导通，VM2保持关断，电流就通过VM1-L-C流通，当U0负半周到来时，给VM2触发信号，而使VM1关断，由于此电路为感性的负载，电流方向不能立即改变，于是电流就通过二极管VD4导通续流。当U0正半周又来临时，则开通VM1关断VM...2，电流通过二极管VD3续流，而在其输出端就能得到正弦电压U0输出。当VM1或者VM2通态时，负载电流和电压同方向，直流侧向负载提供能量

8、，当VD3或者VD4导通时，负载电流和电压反方向，负载电感中储藏的能量向直流侧反馈，即负载电感将其吸收的无功能量反馈回直流侧，反馈回去的能量存储于直流侧的电容器中。5、功率因素校正电路电路原理图如下当开关管IGBT导通时，电流IL流过电感线圈L，在电感线圈未饱和前，电流线性增加，电能以磁能的形式储存在电感线圈中，此时，电容C放电为负载提供能量；当开关管Q关断时，由于线圈中的磁能将改变线圈L两端的电压极性，以保持其电流IL不变。这样，线圈L转化成的电压VL