畢業(yè)設(shè)計(jì)--ups不間斷電源的設(shè)計(jì)-畢業(yè)設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-02-24 04:29 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 概 述 自從電子設(shè)備特別是計(jì)算機(jī)問(wèn)世以來(lái) ，電源問(wèn)題一直是人們十分關(guān)心的問(wèn)題。對(duì)于一些特殊位置的重要設(shè)備，人們不但關(guān)心其供電電源本身的性能指標(biāo)，更注重供電電源的質(zhì)量，即供電的穩(wěn)定性和不間斷性。因?yàn)檫@些設(shè)備的電源一旦出現(xiàn)不穩(wěn)定或者消失，就將造成非常大的損失，甚至無(wú)可挽回的損失。所幸的是不間斷電源 UPS(Uninterruptible Power System)的出現(xiàn) 為解決這個(gè)問(wèn)題提供了廣闊的前 景 1. UPS 的發(fā)展 歷程： 最初的 UPS 是由旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)供應(yīng)能量的動(dòng)態(tài) UPS， 即不間斷是靠動(dòng)能維持。隨著社會(huì)技術(shù)的提高， 于是出現(xiàn)了靜態(tài) UPS， 它的主電路和控制電路均采用半導(dǎo)體器件，它也是目前絕大多數(shù)概念中的 UPS。 2. UPS 的發(fā)展前景： 從以上可看出 UPS 從當(dāng)初發(fā)展到今天計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在內(nèi)的能源、醫(yī)藥、交通、通訊系統(tǒng)等領(lǐng)域。 特別是從技術(shù)內(nèi)含意義上講，從當(dāng)初單一的機(jī)械式到今天包羅了當(dāng)代全部的電子技術(shù) :從微電子學(xué)到功率電子學(xué) ，從線性電路到數(shù)字電路，從計(jì)算機(jī)硬件到軟件，從電信號(hào)通訊到光纖通訊以及機(jī)電一體化技術(shù)。 隨著微 電子技術(shù)和電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展 ，電源技術(shù)的高頻化、模塊化、數(shù)字化、綠色化成為發(fā)展趨勢(shì)， UPS 不間斷電源也不例外。電力電子功率器件的高頻化和模塊化使得 UPS 電源產(chǎn)品的體積和重量大大減小 ，而可靠性和效率得以提高，可帶來(lái)顯著節(jié)能、降耗的可觀經(jīng)濟(jì)效益。 由此可看出， UPS 已當(dāng)之無(wú)魄成為當(dāng)代高科技成員，而且正隨著電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等相關(guān)技術(shù)的發(fā)展而不斷發(fā)展。 第二章 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方案 UPS 不間斷電源裝置不間斷供電的含義就是指當(dāng)交流輸入電源 市電發(fā)生異常或斷電時(shí)，電源裝置能繼續(xù)向負(fù)載供電， 而且能保證供電質(zhì)量，使負(fù)載供電不受影響。 實(shí)現(xiàn)此目的的交流不間斷 UPS 電源的基本組成 ， 如圖 21 所示 : 圖 1 UPS 基本組成框圖 在此基本組成電路中 當(dāng)市電發(fā)生斷電或異常時(shí)，關(guān)鍵在于使用蓄電池放電，以蓄電池代替整流器，向逆變器提供直流輸入從而保證負(fù)載供電的不間斷和質(zhì)量。如果要保證負(fù)載的不間斷供電和負(fù)載的供電質(zhì)量，就必須增強(qiáng) UPS 電源裝置的可靠性 ，因?yàn)橹挥须娫囱b置的可靠性提高了，才能使負(fù)載供電不間斷和質(zhì)量得到充分保證，這就要從 UPS 電源裝置的結(jié)構(gòu)和形式來(lái)考慮其設(shè)計(jì)方案。下面在分析不間斷供電 的原理的基礎(chǔ)上 ，提出本課題的整體設(shè)計(jì)方案。 UPS 電源不間斷供電的原理 負(fù)載間斷供電的原因，造成負(fù)載間斷供電的原因有很多 ，概括起來(lái)主要有 : 。 造成這種突然停電的原因較多，如用戶發(fā)生故障或事故 .造成電源跳閘 .雷擊造成短路而跳閘 .或者由于雷擊引起輸電線斷裂 .鳥(niǎo)害引起斷裂而跳閘 .臺(tái)風(fēng)或龍卷風(fēng)將輸電線刮斷等。 。 。 因此 ，解決負(fù)載不間斷供電須從以上三方面主要原因入手。 從 UPS 基本組成原理圖 1 可看出， （ 1）在交流輸入電源正常的情況下 ，整流器一方面為逆變器提供直流輸入電壓，同時(shí)另一方面向 蓄電池充電 ，使蓄電池儲(chǔ)存能量，一旦交流輸入電壓發(fā)生異?；驍嚯?、或者整流器發(fā)生故障時(shí)，整流器就無(wú)直流輸出，這時(shí)蓄電池自動(dòng)代替整流器向逆變器提供直流輸入電壓，逆變器仍能正常 工作。當(dāng)市電恢復(fù)正?；蛘哒髌鞴收吓懦?，恢復(fù)整流器供電，這樣負(fù)載得到連續(xù)供電，不會(huì)產(chǎn)生間斷供電的現(xiàn)象。 （ 2）當(dāng)逆變器發(fā)生故障時(shí) ，很明顯，圖 1 所示結(jié)構(gòu)的 UPS 就不能實(shí)現(xiàn)負(fù)載的不間斷供電。 UPS 總結(jié)構(gòu)框圖 ： UPS 結(jié)構(gòu)圖如圖 2 所示：為在線式 UPS 的原理框圖，其基本原理是，當(dāng)市電正常時(shí)，從輸入端輸入 220V 電壓，經(jīng)過(guò) 變壓器將電壓變小，在濾去雜波，整流成直流電壓，經(jīng)過(guò)斬波和穩(wěn)壓給蓄電池充電，以保證蓄電池充足的電量，再經(jīng)過(guò) PWM 逆變電路將直流變?yōu)榻涣?，?jīng)過(guò)升壓變壓器變?yōu)樗枰碾妷海谟媒涣鳛V波濾去雜波。一旦市電發(fā)生變化或者停電，就由蓄電池工作，代替整流器輸出直流電，經(jīng)逆變成恒壓恒頻的交流，因此供電不受市電停電的影響。在線式UPS 無(wú)論市電是否正常，其功率流程都是 “市電 — 濾波一整流濾波 逆變器 靜態(tài)開(kāi)關(guān) 輸出”。只有當(dāng)逆變器發(fā)生故障或過(guò)負(fù)荷時(shí)，才通過(guò)靜態(tài)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)切換到市電旁路，其功率流程是 “市電 靜態(tài)開(kāi)關(guān) 輸出”。 UPS 應(yīng)包含交流濾波器 .整流器 .斬波器 .穩(wěn)壓器 .逆變器等等器件和線路。 圖 2 UPS 結(jié)構(gòu)原理圖 第三章 各 單元電路設(shè)計(jì) 、 降壓并濾波： 如圖 3所示 :從電網(wǎng)上輸入 220V交流電 ,經(jīng)過(guò)變壓器將電壓降低 ,再經(jīng)過(guò)交流濾波器 把雜波濾去。 圖 3 變壓器與交流濾波
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