【正文】 器變換成交流正弦波或方波供給負載，因此無論是市電供電正常時，還是市電中斷由電池逆變供電期間，逆變器始終處于工作狀態(tài)，這就從根本上消除了來自電網(wǎng)的電壓波動和干擾對負載的影響，真正實現(xiàn)了對負載的無干擾、穩(wěn)壓、穩(wěn)頻以及零轉(zhuǎn)換時間。 ② 在線互動式 (lineinteractive) 在線互動式 UPS 是界于后備式和在線式工作方式之間的 UPS 設(shè)備，它集中了后備式 UPS 效率高和在線式 UPS 供電質(zhì)量高的優(yōu)點。 電池組 :UPS 用來作為儲存電能的裝置，它由若干個電池串聯(lián)而成，其容量大小決定了其維持放電（供電）的時間。當市電異常（市電電壓、頻率超出后備式 UPS 允許的輸入范圍或市電中斷）時，后備式 UPS 通過轉(zhuǎn)換開關(guān)切換到電池狀態(tài)，逆變器進入工作狀態(tài)，此時輸出波形為交流正弦波或方波。而主要用于美國國防軍工部門的美國 ELGAR 公司、美國 ETI 公司生產(chǎn)的用于軍工防御領(lǐng)域的 UPS 還未進入我國市場。 圖 1 供電系統(tǒng)保護功能的變化 我國對 UPS 的需求量將大于西方，原因是： ①計算機的普及和大量應(yīng)用。 隨著中國信息化建設(shè)的成熟，信息系統(tǒng)已經(jīng)涵蓋了各種系統(tǒng)，其中包括航空、氣象、金融、通訊以及交通等重點行業(yè)，這些系統(tǒng)無疑是國家的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，而電力系統(tǒng)則是維持這些基礎(chǔ)設(shè)施不間斷運行的必要保證。 ⑥ 綠色化 UPS 在 加裝高效輸入濾波器 的基礎(chǔ)上 還 可以在 電網(wǎng)輸入端采用功率因數(shù)校正技 9 術(shù)，這樣既可消除本身由于整流濾波電路產(chǎn)生的諧波電流，又可補償輸入功率因數(shù)。 ② 數(shù)字化 用最新的數(shù)字信號控制器（ DSP），實現(xiàn)了 UPS 系統(tǒng)的 100％數(shù)字化運行。 10年前電源保障比較簡單，只是單機單元進行監(jiān)視與維護。影響供電質(zhì)量的客觀因素一方面是一個國家或一個地區(qū)的發(fā)電機總裝機容量和配電水平、供電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和配電設(shè)備以及維護管理自動化水平的落后，是供電質(zhì)量差、可靠性低的重要原因；另一方面是各種不同性質(zhì)的負載，特別是一些大容量感性、容性、沖擊性、非線性的負載，對電網(wǎng)造成污染，使電網(wǎng)電壓的幅值 變化、波形畸變、頻率漂移；另外，自然或人 8 為的原因，都會危害電力的正常供應(yīng)，從而影響負載設(shè)備的正常運行。目前，國內(nèi)外學者都對 UPS開展了廣泛的研究工作，各種先進的控制技術(shù)被引入期間。以美國為 代表的發(fā)達國家相繼開始了對 UPS的生產(chǎn)、研究工作。 隨著控制技術(shù)的發(fā)展， PWM (PulseWidth Modulation 脈寬調(diào)制 )技術(shù)開始被不斷的引入 UPS控制技術(shù)之中。隨著科學技術(shù)的發(fā)展，人類社會對電能的需求正日益增加，同時對電能質(zhì)量以及供電安全性的要求也越來越高。 關(guān)鍵詞 :不間斷電源，逆變，模塊化設(shè)計，功能模塊、 SPWM控制技術(shù) Abstract Along with the information technology development, UPS widely is applied gradually in the bank, the negotiable securities, the military, the medical service, the 3 aerospace and so on the multitudinous domain. However, our country only had the minority area just to solve the electric power tense problem at present, the majority of areas and the big city also faced the electric power supply tense urgent question, the power supply quality cannot obtain the guarantee. But even if is already is realizing electrical modernization US and other developed countries, the electrical work quality also is must often important. As a result of the electrical work itself question with each kind of accidental factor function, the voltage surge, the electromagism noise, continues the voltage to be high, continues electrical work undesirable tendency and so on the low pressure also is sometimes occurs in the developed country, even also possibly has the short time power cut. Comes from the electrical work not good factor also to have, the supply voltage flickers now and then the long time to undercut, the surge and the severance。在此基礎(chǔ)上本文采用模塊化的設(shè)計方法，先將其分成幾個功能模塊，然后按照一定的次序，對各個功能模塊進行分析論證，并針對本文研究課題篩選出一套適合本文要求的方案。這一切對于高精度的敏感儀器和不能中斷的設(shè)備來說是非常 有害 的。然而， 我國 目前 僅有少數(shù)地區(qū)剛剛解決了電力緊張的問題，大部分地區(qū)和大城市還面臨著電力供應(yīng)緊張的迫切問題，供電質(zhì)量更是不能得到保證。但即使是在早已實現(xiàn)電氣 現(xiàn)代 化的美國和其它 發(fā)達 國家，電網(wǎng)的質(zhì)量 也是非常重要的 。 因此研發(fā)一種可靠的電源就顯得尤其重要，而 UPS 是一種很好的電力資源 ,UPS 起始是單純的作為一種備用電源，但現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展成為一種具備穩(wěn)壓、穩(wěn)頻、抗電磁和射頻干擾、抗電壓浪涌等功能的電力保護系統(tǒng)。 在對各個功能模塊進行篩選的過程中，本文對各個功能模塊的特點及其發(fā)展進行詳細的介紹。 The supply frequency drifting and is not steady。 使用不間斷電源 (UPS, 7 Uninterruptible Power System),確保關(guān)鍵用電設(shè)備的安全性是解決上述問題的最重要的方法之一。 PWM技術(shù)的使用提高了 UPS產(chǎn)品輸出 電壓的穩(wěn)定性和純凈程度，同時也提高了 UPS產(chǎn)品自身的可靠性。發(fā)展至今，己研究、制 造出形形色色、種類繁多的各式 UPS。在此基礎(chǔ)上，許多國外知名 UPS生產(chǎn)廠商利用自己的技術(shù)優(yōu)勢推出了多款集數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化于一身的新一代 UPS. 于此同時，作為 UPS消費大國的中國，《行業(yè) UPS市場狀況分析》上顯示，不論是其大功率市場還是小功率市場，我國的國產(chǎn) UPS市場占有率都小于 50%,甚至 30%都不到 .由此可見，與國外相比，我國在 UPS研究與產(chǎn)生領(lǐng)域都還處于 一個弱勢階段。 供電系統(tǒng)除了要向負載提供高質(zhì)量的電源外，保證供電的連續(xù)性已經(jīng)成為重要的不可缺少的功能，不間斷供電系統(tǒng) (UPS)就是在這種形勢下應(yīng)運而生的 。后來隨著系統(tǒng)愈來愈大，所用的 UPS 容量也愈來愈大，并要求高可靠性。 ③ 脈沖整流技術(shù) 采用 12脈沖整流器：將 UPS的輸入功率因數(shù) PF提高到 ，使 UPS 的總輸入諧波電流分量下降到 8％以下，因而也降低了輸入電壓諧波失真度 。 國內(nèi) UPS 電源的現(xiàn)狀與發(fā)展動態(tài) 我國面臨著電力供不應(yīng)求的尖銳矛盾與 事故頻頻發(fā)生的嚴峻形勢。 顯然，用戶不可能左右整個電網(wǎng)的可靠性，但可以積極地做好自身小環(huán)境的電力保護，因此，用戶自我保護是當前解決企業(yè)電力問題的現(xiàn)實之舉，而 UPS 能夠 有效地解決停電事故和電力質(zhì)量不穩(wěn)定的問題，在美國、日本以及西歐等國家 UPS 已得到廣泛應(yīng)用。 ②市電質(zhì)量比西方國家差，電網(wǎng)供電不足、電壓波動大、干擾嚴重是長時期的問題。 UPS的分類 目前，市場上的 UPS 品牌種類繁多，但可從電路主結(jié)構(gòu)進行分類 。 其工作原理如下： 市電正常時，由市電向負載供電，當市電出現(xiàn)故障時，由電池組提供能量，經(jīng)逆變器向負載供電 基本結(jié)構(gòu)由充電器、穩(wěn)壓器、逆變器、電池組和轉(zhuǎn)換開關(guān)組成。其主要功能是： ，將電能轉(zhuǎn)換成化學能儲存在電池內(nèi)部。 但是， 由于充電逆 變器共用一個模塊，在給電池充電時，由逆變器產(chǎn)生的高頻成份很難濾掉，充電效果不是非常令人滿意，故不適合作長延時的 UPS。在線式 UPS 的這種特點，使它比較適合于用外加電池或加裝優(yōu)質(zhì)發(fā)電機的方法 ，改裝成長時間不間斷供電系統(tǒng)。 圖 5 為 Delta UPS技術(shù)框圖： 圖 5 Delta UPS 技術(shù)框圖 按其它方式分類 ①按后備時間分： 標準機 、 長效機 ： ②按輸入輸出方式分： 單相輸入 /單相輸出 、 三相輸入 /單相輸出 、 三相輸入 /三相輸出 ③按輸出波形分： 正弦波 、準正弦波、 方波 ④按輸出容量分： 微型（小于或等于 1KVA） 、 小型（大于 1KVA，小于或等于 5KVA） 、中型（大于 5KVA，小于或等于 30KVA） 、 大型（大于 30KVA，小于或等于 100KVA） UPS設(shè)計研究基礎(chǔ) UPS的設(shè)計研究工作主要 是針對其核心部分 —— 逆變器開展的。不同的 UPS逆變結(jié) 構(gòu)特性各異，但基本思想都是出于改善、提高 UPS在不同工作環(huán)境下的穩(wěn)定工作而提出的。由于它的電路簡單、價格便宜、可靠性高，故很受歡迎。 ③單相 半橋逆變器 它有兩個橋臂，每個橋臂由一個可控器件和一個反并聯(lián)二極管組成。缺點是：輸出交流電壓的幅值 Um 僅為 2Ud，且直流側(cè)需要兩個電容器串聯(lián)，工作時還要控制兩個電容器電壓的均衡。 隨著 PWM (PulseWidth Modulation 脈寬調(diào)制 )控制技術(shù)的出現(xiàn)，為 UPS逆變器的設(shè)計實現(xiàn)提供了必要的硬 件基礎(chǔ)。如何為客戶提供一個更加安全、穩(wěn)定與智能的 UPS成為自大 UPS生產(chǎn)廠商競 相研究的熱點。此外，全章還綜述了當前 UPS產(chǎn)品的各種電路拓撲形式，并概述了其 設(shè)計理論基礎(chǔ)與技術(shù)基礎(chǔ)。 第四章對本文的研究設(shè)計工作進行總結(jié)與展望。 指標對象 指標參數(shù) 系統(tǒng)設(shè) 計容量 系統(tǒng)設(shè)計功率（ VA） 1000 輸出功率因數(shù) 交流輸入 相數(shù) 單相 標稱電壓（ V） 160— 275 標稱頻率（ Hz） 50 177。具體列表如下 : ①基本功能 作為不間斷電源，其基本功能即為保證對用戶供電的不間斷性。短路故障排除后，應(yīng)自動恢復(fù)逆變輸出工作狀態(tài)。 UPS主電路拓撲結(jié)構(gòu)方案 圖 1000VA單相后備式 UPS電源主電路圖 圖 1000VA單相后備式 UPS電源主電路圖 21 UPS電源主電路拓撲結(jié)構(gòu)是 UPS的功率組成部分。之所以選擇這種主回路拓撲結(jié)構(gòu)是考慮到 :一方面，這種拓撲結(jié)構(gòu)的 技術(shù)相當成熟，運行穩(wěn)定可靠、效率高、整流器的造價低。 市電經(jīng)變壓器 B2 降壓，整流器 BR1 整流，濾波器 U30 濾波后，分別經(jīng)過電阻R206 ， R205 ， R204 和 R203 加到 U38 和 U37 ， U36 和 U35 ， U34 和 U33 ， U32 和 U31組成的比較電路中， 其工作原理如下： ①市電在 160V～ 200V 范圍內(nèi)變化時 基準電壓 +12V 與變壓器將壓 后的輸出電壓相比較，使 U34 與 U33 和 U32 與 U31 23 組成的比較電路輸出為“ 1”，其它為“ 0”經(jīng)過邏輯控制門電路控制，使三極管 T41導(dǎo)通，繼電器 JB因有電流流過而動作。而 SPWM法就是在 PWM的基礎(chǔ)上，使輸出電壓脈沖在一個特定時間間隔內(nèi)的能量等效與正弦波所包含的能量。 圖 雙運算放大器正弦波產(chǎn)生電路 圖 是由雙運算放大器組成的正弦波產(chǎn)生電路，其中 U1 及外圍構(gòu)成方波發(fā)生電路，而 U2 及外圍構(gòu)成有源濾波器。電路中的運放如果采用雙電源供電，則 Vr 為接地點電平。 圖 為 電壓比較器 AD790 圖 AD790 電路圖 如圖 （ a）所示為雙列直插式 AD790 單集成電壓比較器 的引腳圖（頂視圖），與集成運放相同，它有同相和反相兩個輸入端，分別是引腳 2 和 3；正、負兩個外接電源177。引腳 5 為鎖存控制端，當它為低電平時， 鎖存輸出信號。本 文采用單電源供電模式。如圖 所示。如果忽略 T1 和 T4 導(dǎo)通后的管壓降，變壓器初級電壓為則 E??12 ，變壓器次級電壓為 NNE1234 *?? （ N1 和 N2 分別為 B 的初級匝數(shù)）。T2和 T3 在 t4 時刻關(guān)斷。 功率開關(guān)器件的選擇： 選擇功率開關(guān)器件主要是選擇其擊穿電壓和最