船用小型UPS电源系统设计【文献综述】

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1、毕业设计文献综述电气工程及其自动化船用小型UPS电源系统设计前言：随着各电器电子仪器技术的日益发展，各仪器的稳定性要求也日益提高，特别是电路的集成性使得一旦出现问题，会产生非常大的危害，轻则仪器设备受损，造成严重的经济损失，重则引起生命安全隐患，造成人体生命安全。因此，作为各电气设备能量的来源，电源的稳定性也必须相应提高，甚至要求不能断电。不间断电源（UninterruptedPowerSupply，简称UPS）正是在这种情况下应运而生。当然，船舶自动化也成为了船舶发展的主要方向之一。随着航运事业的、造船和

2、造机工业、电子和控制技术的发展，从七十年代末到现在，船用自动化监控设备和系统得到了快速的发展，在船上以技术及为核心的设备所占比例也越来越大。这些设备的运行方式和控制方式各有不同，但对电源的要求是一致的，即电源的稳定性、可靠性。因此，船用UPS也得到了国内外广泛的研究，有一定的发展，但与陆用UPS相比，还有一定的差距，有很大的发展空间。主题：不间断电源也可称为不停电电源，可分为旋转型和静止型两大类。早期以旋转型为主，由旋转发电机组成。如日本在1960年就是使用这种类型。在此期间，美国和英国也主要使用这种类型而

3、我国只有少数计算机才用。由名称可知，静止型UPS无旋转机组，直接通过逆变器把蓄电池的直流电逆变成交流电，1970年以后，日本有一些50~300KVA的静止型UPS用于计算机供电，171年由50台，1972年为70台。早期的UPS电源逆变部分是使用可控硅元件作为换向部分，而可控硅元件没有自我关断能力，逆变器的电源为蓄电池（组）提供的直流电源，它不像交流电源那样过零点后电压变负的情况产生，因此对可控硅来说，若不采取措施，可控硅一旦导通，就不能自主判断，想要关断必须采取其他措施，如加入旁路电路。即使如此，有时UP

4、S系统还是会发生换向失败等故障。还有一点，可控硅对电网抗电磁能力弱，这大大影响了该类型UPS电源的稳定性，鉴于以上种种原因，目前可控硅UPS电源已经被淘汰了。当前UPS电路的结构形式是由上世纪70年代UPS开发的初期决定的，当时计算机多采用以工频变压器为依托的线性电源。同时有由于交流电动机负载的存在，早期的UPS主要目的是保持工频交流不中断。如此就要求我们必须进行逆变，于是逆变器就成了UPS的核心部件。UPS性能的改善和功能的提高，都集中表现在逆变器上，因此大家都围绕着逆变器大做文章，使逆变器成为UPS中电

5、路最复杂，工艺最复杂，元器件用得最多，要求又最严格、设计制造最困难，体积最大、造价最高的部件，它占去了UPS整机成本、体积、重量和功耗的90％以上，成为UPS技术、功能和制造维护的难点集中地，当然也是UPS故障最多、可靠性最差的地方。对UPS的革命也就从逆变器入手。通过改良逆变电路就成了改进UPS系统的一个有效可行的办法。目前比较理想的逆变方式是电压串并联补偿高频双向逆变技术（Delta逆变）。利用交流稳压技术中的电压补偿原理设计一种新的串并联功率传输方式，如下图。工作原理如下逆变器I对UPS输入端进行功率

6、因数补偿并抑制输入电流谐整流器蓄电池逆变器Ⅱ逆变器Ⅰ波与逆变器II共同完成对输入电压的补偿当输入电压高于输出电压额定值时逆变器II吸收功率反极性补偿输入输出电压的差值当输入电压低于输出电压额定值时逆变器II输出功率正极性补偿输入输出电压的差值逆变器II和逆变器I共同完成对输出电压差值的补偿随时监测并保证输出电压的稳定并对输出电压波形失真和输出电流谐波成分进行补偿采用Delta逆变技术在提高UPS输出电压稳定度指标的同时还可以提高输入端的功率因数大大降低对电网的污染。目前还有一种更彻底的解决逆变问题的方法，那

7、就是不用逆变。当然，想去掉逆变部分不是轻易能做到的事情，它有三大难点不易解决。一：直流电压不能通过工频变压器向线性稳压电源输送电能，即不能实现不间断供电；二：大功率直流稳压困难；三：市电与计算机难以实现电气隔离。高频开关电源的出现与广泛应用，为解决上述三大难点创造了条件。高频开关电源起源于20世纪50年代，到20世纪70年代完成了20kHzPWM开关电源样机，被称作“20kHz革命”，是直流稳压电源发展史上的一个巨大飞跃。到20世纪末高频开关电源技术已经非常成熟，并得到了广泛的应用，特别是在计算机电源中的应

8、用，为UPS取消逆变器创造了条件，因为它解决了直流蓄电池电压的稳压、变压和市电与计算机之间的隔离问题。当然,船用UPS的发展、应用与陆用UPS还是存在一定在差距，且由于多种电力设备集中在船舱狭小的空间内，这对UPS电源的抗电磁干扰及可靠性提出了更严苛的要求。但就原理上而言，船用与陆用UPS是相同的，陆用UPS的发展为船用UPS提供了良好的基础。陆用UPS技术必将在船上得到移植和应用。到今天，在船舶上使用UPS装置