毕业设计--不间断电源设计

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1、 1 摘要摘要 随着现代工业的发展,供电网络的负载越来越复杂,特别是大型用电负载的启 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能够影响到电网的供电质量。一 套好的 UPS 系统可以提高运行的稳定性，随着单片机，DSP 等的应用，UPS 已经 可以实现全数字化和智能化。同时，电力电子器件的飞速发展也为主功率部分的 简化以及先进控制策略的应用提供了必要条件。目前，以电力电子器件组成的逆 变器，以单片机为控制核心的 UPS 电源已普遍应用于我国的各行各业，而本课题 就是以 IGBT 组成的逆变器， 以单片机为控制核心的不

2、间断电源为基础展开研究和 设计的。 目录目录 摘要 1 ABSTRACT. 错误错误!未定义书签。未定义书签。 1.绪论. 3 1.1 引言 . 3 1.2 UPS 发展现状 . 3 1.3 不间断电源 UPS 的分类和结构 3 1.3.1 动态 UPS 工作原理. 错误错误!未定义书签。未定义书签。 1.3.2 静止式 UPS 4 1.4 本设计技术参数 . 6 2.UPS 总体结构和整流、逆变主电路 7 2.1 UPS 总体结构 . 7 2.2 UPS 整流、逆变主电路的设计 . 7 2.2.1 三相电源变压器. 8 2.2.2 三相不控整流桥 8 2.2.3 单相倍频逆变桥 9 2.2.

3、4 阻容吸收装置 10 3.控制电路. 11 3.1 正弦脉宽调制电路 . 11 3.2 驱动电路 . 13 2 3.3 调整电路 . 14 4.转换开关 17 4.1 转换开关的主电路. 17 4.2 触发电路. 19 4.3 控制电路 21 5.充电电路 23 5.1 充电电路的主电路 23 5.2 充电电路的控制电路 25 5.3 充电过程 28 6.保护电路 30 6.1 过压保护 30 致谢 35 参考文献 33 附录一:整流逆变主电路 34 附录二：触发电路 34 附录三：控制电路 35 附录四：充电电路 37 3 1.绪论绪论 1.1 1.1 引言引言 现代社会中，电能是一种使用

4、最为广泛的能源，其应用程度是衡量一个国家 发展水平的重要标志之一。随着科学技术的发展，人类社会对电能的需求正日益 增加，同时对电能质量以及供电安全性的要求也越来越高。例如，在银行、证券、 通信、工业自动化生产线、办公自动化、医疗、甚至物业管理等各行业中，供电 故障将有可能对其带来巨大的经济损失。特别是随着 Internet 高速发展和信息化、 网络化建设步伐的加快，数据安全成为各行业普遍关注的问题，然而供电的故障 对数据的安全性将无疑是致命的。使用不间断电源(UPS, Uninterruptible Power System),确保关键用电设备的安全性是解决上述问题的最重要的方法之一。这也使

5、得全社会对不间断电源的需求日益增加。 1.21.2 UPSUPS 发展现状发展现状 自二十世纪六十年代出现了一种新型的交流不间断供电系统以来。以美国为 代表的发达国家相继开始了对 UPS 的生产、研究工作。发展至今，己研究、制造 出形形色色、种类繁多的各式 UPS。其被广泛的应用于金融、电信、政府部门、邮 政、税务等企事业单位。 同一切先进技术一样，在广大市场的需求下，在各种先进控制技术的强力推 动下，UPS 也正在不断的朝着自己的方向发展。目前，国内外学者都对 UPS 开展了 广泛的研究工作，各种先进的控制技术被引入。在此基础上，许多国外知名 UPS 生产厂商，如山特、梅兰日兰、APC 等，

6、纷纷利用自己的技术优势推出了多款集数 字化、智能化、网络化于一身的新一代 UPS。 作为 UPS 消费大国的中国，不论是大功率市场还是小功率市场，我国的国产 UPS 市场占有率都小于 50%,甚至 30%都不到。由此可见，与国外相比，我国在 UPS 研究与生产领域都还处于一个弱势阶段。 1.31.3 不间断电源不间断电源 UPSUPS 的结构的结构 所谓不间断电源就是当交流电网输入发生异常或中断时，它可以继续向负载 4 供电，并能够保证供电质量，使负载供电不受影响。这种供电装置称为不间断电 源装置，或者称为不间断供电系统，简称 UPS(Uninterruptible Power System)。 不间断供电装置依据其向负载提供的是交流还是直流可分成两大类型，即直流不 间断供电系统和交流不间断供电系统，但习惯上人们总是将交流不间断供电系统 简称为 UPS。正因为如此，本书也沿用这一习惯称呼而将交流不间断电源简写为 UPS。 1.3.21.3.2 UPSUPS 静止式 UPS 的经典方案如图 1-2 所示，其原理是：电网正常时，市电经整流 器变成直流，再经逆变器将直流变成交流，