数字式直流不间断电源的设计开题报告

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1、开题报告数字式直流不间断电源的设计1选题的背景、意义1.1电源负载的高要求随着电气化技术的不断发展，电器设备、电器产品的广泛应用，要求供电市电有更高的质量。而实际的市电电网其实本身是很不稳的，这是因为造成电网污染的因素，除了众所周知的电压波动、频率变化外，还有来自电网外部、内部的各种噪声和干扰[1]。1.2不间断电源的定义UPS(UninterruptiblePowersupply)，即不间断电源，是一种含有储能装置，以逆变器为主要组成部分的恒压恒频的不间断电源。主要用于给服务器、计算机网络系统或

2、其它电力电子设备提供不间断的电力供应[2]。UPS不间断电源在计算机及网络、通信、金融、电力交通、国防及高等院校、科研院所等部门的供电起着关键作用。如在计算机系统中采用UPS作为后备电源，可以在停电时由UPS向客户计算机，特别是大型服务器供电，能有足够的时间进行数据处理和存盘，甚至在关键时刻防止大型计算机网路瘫痪，避免造成巨大损失。1.3直流不间断电源的引入早期的不间断电源如飞轮式不间断电源的缺点是显而易见的，不仅机体笨重、噪声大、操作控制不灵活，而且工作效率低、输出的电压波形不平滑，同时由于存在

3、着转换时间，不能及时响应，会中断负载的供电。现代UPS主要有四大类：后备式，在线互动式，双变换在线式，双变换电压补偿在线式。随着使用，传统UPS的缺点开始暴露出来。电源市场对一种更加节能，更加高效，更加可靠的新型UPS产品有迫切的需求。相对于近年来提出的直流UPS，传统意义上的UPS也被称为交流UPS，而直流UPS较交流UPS存在很多优点。从技术上而言，直流UPS较交流UPS有种种优势。交流UPS是将交流电转化为直流电，然后再转化为交流电输给终端设备。而直流UPS只需要将交流电转化为直流电，直接供

4、给终端设备。由于节省了逆变器这个UPS中成本最高，最复杂的部件，交流UPS购置成本和运营成本可降低20%-30%，总效率提高12-15%，可节电8%左右，而且更容易管理、维护[6]。从可靠性方便讲，用UPS是为了防止停电，而现在的UPS往往成为故障原因。由于交流UPS结构复杂，元器件众多，很容易出现单点故障、还会出现两个谐波源，对电网和系统本身形成干扰，而直流UPS则可保证稳定性和可靠性，这对于电源要求高的数字机房和通讯系统尤为重要[7]。1.1数字式直流不间断电源的引入随着数字化技术的发展，一些

5、应用数字化控制的直流UPS产品开始出现在UPS市场上。人们希望UPS能满足各种不同负载的要求，拥有很高的可靠性的同时又能具备多种智能功能，使得数字化技术的引入成为一个必然的趋势。后备式UPS电源尽管电路简单，价格低廉，但它对电压的频率不稳、波形畸变等基本上没有任何改善。而引入数字化技术后可以改善传统的在线式UPS系统复杂，体积庞大且价格昂贵的缺点。将数字技术成功应用于UPS控制技术环节，还可以优化产品本身的设计，有效提高UPS输出电压的稳定性和纯净程度，同时也提高了UPS产品自身的可靠性。2相关研

6、究的最新成果及动态随着国内不间断电源技术的逐渐成熟，越来越多的不间断电源产品出现在国内外电源市场上，满足不同客户对不同电力环境的特殊要求。市场上的UPS产品，其容量规格大致有0.25、0.4、0.6、1、2、3、4、5、10、15、20、40、60、80、100、120、160、200、300、400、500、600、800、1000kVA等，并已形成系列化产品。一般都经IS0900l国际质量标准认证、UL安全标准及CE抗电磁干扰认证和标记。多数采用了PWM脉宽调频技术、PIGBT高效功率器件、微

7、处理器主/从控制技术等，可双机或多机并联。具备电池测试维护、微机监控元人值守、可远程通信等功能;在机器构成上，元器件标准化、模块化、互换性好;有宽电压输入、高效率输出、过载能力强等优良性能。UPS产生的背景是由于电子元器件耐压能力不够，早期的计算机设备内置输入电源必须经过变压器，这就决定了计算机必须由交流电供电，而如今随着半导体器件的耐压和开关性能的提高，计算机内都采用了不带工频变压器的开关电源。这也成为直流UPS新理念提出的一个重要前提。3课题的研究内容及拟采取的研究方法（技术路线）、研究难点及

8、预期达到的目标3.1研究内容笔者主要研究的是一种应用于消防监控系统供电的后备式直流不间断电源，用STM20F103C8高速微处理芯片对蓄电池充放电电流与电压进行数字化控制。该数字式DC-UPS能提供稳定的24V/100W直流输出电压，且在市电断电后能继续工作2小时。3.2研究路线后备式直流UPS基本电路设计蓄电池充放电电路设计掌握高速微处理器STM320F103编程环境C8数字化处理器软件控制部分设计整合电路原理图绘制PCB运行、调试试通电运行引入软件控制部分，通电运行硬件部分软件