UPS不间断电源毕业设计Word文档下载推荐.doc
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不间断电源微机控制电力电子技术智能化
ABSTRACT
Withthedevelopmentofthecomputertechnology,thenetworktechnology,communicationtechnology,inallthefieldsofthenationaleconomy,nationaldefenseandwarindustry,governmentministries,theymustdependonUPS(UninterruptiblePowerSystem)
BytheprincipleofUPS,thispaperconsidersthedesignschemefromitsstructureandformatforincreasingitsreliability.Themainpowerdeviceismadeupofrectifier,charger,inverter,staticbypass,maintenancebypass.Rectifierandcharger(includingstoragebattery)offertheenergyinputofUPSwhenitisonline.InverterofferstheCVCF(ConstantVoltageandConstantFrequency)ACoutputwhenUPSisonline.Staticbypassoffersonlinebypasspowersupplywhenrectifier,charger,orinverterresultsinfaults,andtheswitchingbetweeninverterandstaticbypassisnotinterruptible.MaintenancebypassoffersbypasspowersupplywhenUPSneedsrepairingorMaintaining.
Basedonthedevelopmenttrendofhigherfrequency,modularization,digitalization,andgreennessforpowertechnology,thispaperisrelevanttotherecentdevelopmentofmodempowerelectronicstechnologyandinformationprocessingtechnology,andhasstudiedtheabovemiddlecapacity(Above10KVA)onlineintelligentUPS,usingmicroprocessorascorecontrol.
Keywords:
UPSControlbymicroprocessor
PowerElectronicsTechnologyIntelligent
目录
第一章概述………………………………………………………………1
1.1UPS的发展…………………………………………………………1
1.1.1UPS的发展历程……………………………………………1
1.1.2UPS的发展前景……………………………………………3
1.2本课题研究的目的和意义………………………………………4
1.3本课题的任务和要求……………………………………………5
1.3.1本课题的任务………………………………………………5
1.3.2本课题的要求………………………………………………5
第二章系统整体设计方案………………………………………………7
2.1UPS电源不间断供电的原理………………………………………7
2.1.1负载间断供电的原因………………………………………7
2.1.2不间断供电的原理…………………………………………7
2.2系统整体设计原理框图…………………………………………9
2.3整流/充电器设计方案……………………………………………9
2.4逆变器设计方案…………………………………………………10
2.5旁路电源设计方案………………………………………………11
第三章整流/充电器的设计……………………………………………12
3.1整流/充电器主回路设计………………………………………12
3.1.1整流变压器的设计………………………………………13
3.1.2直流滤波电抗器和滤波电解电容的设计………………14
3.1.3主回路电路………………………………………………15
3.2整流/充电器控制设计…………………………………………16
3.2.1微处理器与16位单片机…………………………………16
3.2.2整流/充电器的微机控制系统……………………………18
3.2.3整流/充电器的控制软件设计……………………………23
第四章逆变器的设计…………………………………………………24
4.1PWM逆变器的原理………………………………………………24
4.1.1逆变电路及其控制方式…………………………………24
4.1.2PWM逆变器的基本原理及PWM波的生成方法…………26
4.2UPS逆变器主回路设计…………………………………………29
4.2.1PWM型三相桥式IGBT逆变电路…………………………29
4.2.2逆变器输出变压器和静态开关…………………………33
4.2.3逆变器主回路电路………………………………………33
4.3UPS逆变器控制电路设计………………………………………34
4.4UPS逆变器控制软件设计………………………………………37
第五章UPS旁路电源设计……………………………………………44
5.1静态旁路的基本原理…………………………………………44
5.2切换与控制技术………………………………………………44
5.3UPS静态旁路主电路……………………………………………46
5.4维修旁路………………………………………………………47
第六章UPS系统抗干扰设计…………………………………………48
6.1干扰源…………………………………………………………48
6.2干扰对UPS电源的影响…………………………………………48
6.3EMC与抗干扰设计………………………………………………49
6.3.1EMC简介…………………………………………………49
6.3.2抗干扰的方法……………………………………………50
6.3.3UPS电源抗干扰措施……………………………………50
结论………………………………………………………………………53
致谢………………………………………………………………………55
参考文献………………………………………………………………56
附:
大功率UPS供电系统原理框图及各部分设计方案图
第一章概述
自从电子设备特别是计算机问世以来,电源问题一直是人们十分关心的问题。
对于一些特殊位置的重要设备,人们不但关心其供电电源本身的性能指标,更注重供电电源的质量,即供电的稳定性和不间断性。
因为这些设备的电源一旦出现不稳定或者消失,就将造成非常大的损失,甚至无可挽回的损失。
所幸的是不间断电源UPS(UninterruptiblePowerSystem)的出现,为解决这个问题提供了广阔的前景。
1.1UPS的发展
1.1.1UPS的发展历程
最初的UPS是本世纪六十年代初由旋转电动机供应能量的动态UPS,即不间断是靠动能维持。
这种早期UPS的输出稳定是靠惯性飞轮对短时间电压突变和干扰无反应;
不间断性是靠断电后飞轮的惯性延长供电时间。
当然这种UPS的后备时间是很短的(一般不超过5秒),于是人们开始使用备用蓄电池组,这是早期UPS的典型结构,框图如图1-1所示。
这样的UPS虽然可以靠增大蓄电池容量来延长后备时间,但转换效率低,于是出现了内燃式UPS系统,这种UPS靠内燃机提供断电后的能量。
动态UPS设备庞大笨重、操作不够灵活、而且效率低、噪声大。
整流器
直流电动机
交流发电机
设备
蓄电池
市电
图1-1早期UPS典型框图
随着电力电子学(功率电子学)的发展,为实现大功率的电能转换,于是出现了静态UPS,它的主电路和控制电路均采用半导体器件,它也是目前绝大多数概念中的UPS,其典型框图如图1-2所示。
其基本原理是:
市电输入经整流器将交流电变成直流电,一方面给蓄电池组充电,另一方面为逆变器提供能量,再将直流电变成交流电经转换开关送到负载;
当逆变器发生故障时,另一路备用电源(旁路电源)经过转换开关实现向负载供电。
逆变器
转换开关
负载
蓄电池组
旁路电源
图1-2静态UPS典型框图
静态UPS的工作方式有在线式和后备式(OnlineandOffline),两者主体结构大体相同,只是后者在市电正常时工作在旁路(Bypass),而前者只有当逆变器故障或过载时才由旁路电源供电。
一般来说,从性能上讲,在线式优于后备式;
从容量上讲,后备式一般不大于3KVA,而在线式不受此限制,目前单机容量可以做到600KVA以上,比如M.G,EXIDE,SOCOMEC等公司。
UPS的装机容量正不断扩大,并联成为扩大容量或者冗余系统的必然方法。
比如M.G,EXIDE等公司的UPS机内信号用微机处理、通讯采用普通信号,而SIEL公司采用光纤通讯〔OSC系统),从而实现多台UPS的同相同幅、均负载的功能。
由于单相进单相出给市电配电带来极大困难,于是出现了三相入单相出(3/1)的UPS,其最大容量可达60KVA以上,这种单相输出的UPS在切换到旁路时、满负载情况下市电对应的一相将严重超载,因此厂家推出了三相入三相出的UPS产品,而且有三相负载100%不平衡产品,如IPM,SOCOMEC,BORRI,MEISSNER,SAVIN,VICTRON等公司的UPS产品。
为改善后备式UPS的
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