UPS不间断电源设计

网络教育学院 《电 源 技 术》课 程 设 计 目： UPS电源 学习中心： 层 次： 高起专 专 业： 年 级： 年 春/秋 季 学 号： 学 生： 指导教师： 完成日期： 年 月 日 1设计简介及要求 UPS（UninterruptedPower Supply）又称不间断电源，它通常被置于市电电网和用电负载之间，其目的是改善对负载的供电质量，并在市电故障时，保证负载设备的正常运行。随着现代工业的发展，供电网络的负载越来越复杂，特别是大型用电设备的启动和停止，大型可控电力电子设备的应用以及网络内部噪声会使交流正弦波发生畸变。另外，自然界的雷电，电网的接地不良等因素均影响到电网的供电质量。由于以上因素的影响，可能会导致接在电网上的计算机设备，包括通信﹑医疗﹑金融﹑武器控制等精密的仪器设备发生失控﹑丢失数据﹑停机﹑损坏等严重后果，直接影响用户的正常工作，造成严重的经济损失。随着现代网络技术和信息产业的进一步发展，供电中断所带来的损失的也变的越来越严重。UPS 就是为了解决供电系统存在的问题应运而生的，至今已经历了几十年的发展历程。UPS 不仅使供电无中断，而且还具有稳定输出电压和抗干扰等功能。 随着计算机应用的需要，UPS 在稳定的同时，逐渐向两边发展。从输出功率来看，大的到几十KVA甚至更高，一般在电信、金融、运输、公共事业单位中得到使用；小至10W，一般在网络线路的有源部件中使用，以保障网络的正常运行。 根据要求，本次设计旨在完成以下工作： （1）介绍UPS电源设计过程，分析UPS电源的充电及放电过程、控制方式及工作原理。 （2）画出UPS电源主电路，控制电路及短路、过流、欠压保护电路等。 （3）介绍UPS电源的各种控制方式，并选择其中一种应用到本设计中，并对该种控制方式做具体分析。 （4）研究当前市场常见UPS电源的种类及相关技术指标。 获取完整word文档或者论文代写请联系： QQ 248173788 电话 13933636770 我们是在校研究生，同时也一直写各个专业的奥鹏论文，直接跟我们联系，省去了找他们代写网站上的受他们剥削，所以我们代写价格最便宜，我们承诺您可以通过之后再付款 2 UPS不间断电源的分类及相关技术指标 UPS根据新标准IEC（国际电工委员会）按其结构和运行原理分为以下三类： 2.1在线式 UPS 电源 在线式UPS电源的逆变器串联连接在交流输入与负载之间，电源通过逆变器连续向负载供电，其结构决定了其输出与市电输入无关。这种UPS电源的供电方式如下： 市电正常时，市电经过整流器之后由逆变器向负载供电；市电不正常时，由蓄电器经逆变器向负载供电，无转换时间。它的输入、输出环节都是彼此独立控制的，因此对市电输入的适应能力很强，尤其是现在对频率变化的适应能力上。在线式UPS电源的输出是高质量的正弦波交流电源，频率和电压的稳定度、精度都很高。另外，由于在线式UPS电源有输入滤波器，市电的交流输入经整流滤波器变成直流，再由逆变器逆变经过输出滤波器输出正弦波，这样输出的电源品质最高，保护性能最好，对抑制市电噪音和浪涌的能力最强。 2.2在线互动式 UPS 电源 在线互动式UPS电源的逆变器并联连接在市电与负载之间，起后备电源作用，同时逆变器做为充电器给蓄电池充电。通过逆变器的可逆运行方式，与市电相互作用，因此被称为互动式。这种UPS电源，在市电正常时，负载由经改良后的市电供电，同时逆变器作为充电器给蓄电池充电，逆变器起着AC／DC变换器的作用；当市电不正常时，负载完全由逆变器供电，逆变器起着DC／AC变换器的作用。 在线互动式UPS结构较简单、实施方便、且易于并联、便于维护和维修、效率高、运行费用低、整机可靠性高，性能满足某些负载要求，特别适用于网络中某些计算机设备采用分布式供电的系统。这种电源的缺点是稳压性能不高，尤其是动态响应速度低，其次是抗干扰能力不强，电路会产生谐波干扰和调制干扰、 2.3被动后备式 UPS 电源 被动后备式UPS电源的逆变器并联连接在市电与负载之间，仅简单地作为备用电源使用。这种UPS电源，在市电正常时，负载完全由市电直接供电，逆变器不做任何电能变换，蓄电池由独立的充电器供电；当市电不正常时，负载则由逆变器提供电能。被动后备式UPS具有结构简单、价格低廉等优点，可应用于某些非重要的负载，如家用计算机等。但在市电不正常时，继电器将逆变器切换至负载，切换时间较长，一般需几个ms的间断，所以稍微重要的计算机设备不应选用被动后备式UPS电源。 3 UPS电源工作原理分析 本次设计主要分析三相电压型桥式逆变电源，分析其SPWM控制下的原理。 3.1主电路 获取完整word格式文档或者论文代写请联系： QQ 248173788 电话 13933636770 我们是在校研究生，同时也一直写各个专业的奥鹏论文，直接跟我们联系，省去了找他们代写网站上的受他们剥削，所以我们代写价格最便宜，我们承诺您可以通过之后再付款 图3-1 三相桥式逆变器电路 三相桥式逆变器的可控开关元件可以是晶体管、GTO、BJT、功率场效应管（MOSFET）、或IGBT，电路中可控开关元件上均反并联有二极管D1——D6，称为反馈二极管或续流二极管。电路基本工作方式是180°导电方式，即桥臂上各元件的导电角度均为180°，同一桥臂的上下元件交替导电，相位相差180°。以T1，T2…T 6的次序依次控制各开关元件的导通，每隔60°换流一次，在任何瞬间都有三个开关元件同时导通，并按 1、2、3，2、3、4，3、4、5，4、5、6，5、6、1，6、1、2 顺序导通。 3.2工作原理 获取完整word格式文档或者论文代写请联系： QQ 248173788 电话 13933636770 我们是在校研究生，同时也一直写各个专业的奥鹏论文，直接跟我们联系，省去了找他们代写网站上的受他们剥削，所以我们代写价格最便宜，我们承诺您可以通过之后再付款 4 UPS控制技术及控制电路 4.1 UPS各种控制技术介绍 为了满足越来越多的输入、输出要求，获得越来越好的综合性能，人们不断地致力于新的UPS控制技术的探索。另外，随着微处理器的发展，特别是数字信号处理器DSP的出现，一些难以模拟实现的控制方式，如重复控制，得以在UPS中数字化实现，也使得过去的一些使用模拟控制实现的方法，如PID控制，朝着数字化方向发展。目前流行的控制技术主要有以下几种：PID控制、重复控制、无差拍控制、滑膜变结构控制、状态反馈控制。下面就对本文中使用的PID控制及重复控制技术进行一些简单的介绍。 PID控制是在工程实践中得到广泛应用的一种简单易行的控制方法。传统的UPS多采用模拟PID控制，对输出电压、电流的瞬时值反馈进行PID调节，但是其动态性能却往往不尽如人意。随着逆变技术以及高性能处理芯片DSP的出现，加上模拟PID控制技术应用上的限制，使得PID控制技术转向数字化实现，各种补偿措施可以更方便地应用于PID控制之中，使得逆变器PID控制效果得到很大的改善。重复控制的理论基础源于控制理论中的内膜原理。内膜原理是指把外部作用信号的动力学模型植入控制器来构成高精度反馈控制系统的一种设计原理。它实际上是在进行一种逐周期的积分控制，并且通过对波形误差的逐周期补偿，稳态时可以实现无静差的控制效果。对于周期性扰动，特别是整流性负载时，采用重复控制可以取得令人满意的波形控制效果，但是分析和设计方法的滞后，无法抑制非周期性的扰动以及在突加突减负载时的动态响应不好，不适合单独应用于电源系统，需要与其它控制方式共同使用，以获得最佳的控制效果。 4.2 UPS重复控制技术 UPS逆变系统的重复控制需要的内模是：稳态，即输出电压误差已衰减至零时，它仍能产生逐周期重复的控制作用，以抵消重复性非正弦负载电流的影响。图4-1是内模的z域形式，这是一个周期延迟正反馈环节，亦是一个周期信号发生器。其传函为： 图4-1 重复控制器内模 图中N是每基波周期对输出电压的采样次数，当环节输入信号（对应实际系统的输出电压误差）e每周期重复出现时，输出c是对e的逐周期累加，只要输入不为零，输出的幅值将逐周期增长。误差e（在控制作用下）衰减为零时，c并不会随之消失，而只是停止变化，维持上周期的波形，并且周期性地输出这一波形。包含这种内模的重复控制系统，其闭环传函分子含有 因子，可以消除基波周期整数倍的重复性扰动对系统输出的影响。 4.3 UPS控制电路设计 4.3.1 控制信号发生电路 4.3.2 输出电压检测电路的设计 在电压检测电路中，从逆变输出电压信号一开始要经过一降压变压器，其变比为5:1，这样不仅能降低电压，而且也隔离了功率电路和控制电路的地。 图4-3 电压检测电路 4.3.3 保护电路的设计 获取完整word格式文档或者论文代写请联系： QQ 248173788 电话 13933636770 我们是在校研究生，同时也一直写各个专业的奥鹏论文，直接跟我们联系，省去了找他们代写网站上的受他们剥削，所以我们代写价格最便宜，我们承诺您可以通过之后再付款 5 获取完整word格式文档或者论文代写请联系： QQ 248173788 电话 13933636770 我们是在校研究生，同时也一直写各个专业的奥鹏论文，直接跟我们联系，省去了找他们代写网站上的受他们剥削，所以我们代写价格最便宜，我们承诺您可以通过之后再付款 _1391534884.unknown _1391534861.unknown