小功率ups供電系統(tǒng)設(shè)計方案(參考版)
2025-05-17 00:33本頁面
【正文】 圖2為UPS主電路圖。在這里請接受我最誠摯的謝意!由于我的學(xué)術(shù)水平有限，所寫論文難免有不足之處，懇請各位老師和學(xué)友批評和指正！ 參考文獻 1.《UPS應(yīng)用技術(shù)》 曹保國 主編 化學(xué)工業(yè)出版社 2.《UPS供電系統(tǒng)綜合解決方案》 王其英 何春華 編著 電子工業(yè)出版社 3.《DCAC逆變技術(shù)及其應(yīng)用》陳道棟 編著 機械工業(yè)出版社 4.《電力電子技術(shù) 第二版》 李雅軒 楊秀敏 李艷萍 編 中國電力出版社 附錄 1 小功率UPS電路框圖圖1為小功率UPS基本工作原理框圖，我分析設(shè)計的小功率UPS為后備式供電方式，整流濾波電路采用單相橋式整流濾波電路，逆變電路采用單相推挽式逆變電路，靜態(tài)開關(guān)起保護作用，采用混合式轉(zhuǎn)換開關(guān)，蓄電池的容量選擇根據(jù)用戶實際情況計算選擇較為合適的容量。感謝我的同學(xué)和朋友，在我寫論文的過程中給予我了很多素材和幫助。在這次的畢業(yè)設(shè)計中，特別感謝我的指導(dǎo)老師—余岳老師，以及曾樹華老師、各位電子電氣系的專業(yè)老師，在我學(xué)習(xí)上以及畢業(yè)設(shè)計上遇到困難的時候，不厭其煩地教導(dǎo)我，謝謝您們無私的教育！感謝這篇論文所涉及到的各位學(xué)者。在畢業(yè)設(shè)計中，我充分到體會我自己知識的匱乏，這就意味著自己還需要付出更多的時間來學(xué)習(xí)專業(yè)知識，充實自己的頭腦，令自己在以后的學(xué)習(xí)和工作中應(yīng)用起來得心應(yīng)手。同樣，在對逆變電路的分析過程中也是通過對多種逆變電路的對比分析得出在小功率后備式UPS電源中選用單相推挽式逆變電路較為合理。關(guān)于UPS中最重要的器件—蓄電池，在文中也做了詳細的分析及介紹，包括蓄電池的工作原理、容量計算、選型及充放電注意事項等。由于本人水平有限，在本文中，僅著重介紹了小功率UPS中的幾個主要電路，整流濾波電路，開關(guān)電源電路，逆變電路，充電電路，以及蓄電池部分。 本次對小功率UPS供電電源的設(shè)計與分析，目的是為了達到滿足對電能質(zhì)量非嚴格要求的供電場所如個人家庭用戶等的不間斷供電需求?？紤]到安全性，放電深度控制在30%—50%為宜。因此在使用UPS時既要避免重載過流放電，又要避免長時間輕載逆變造成蓄電池深度放電，更要避免蓄電池短路放電，否則會嚴重損壞蓄電池的再充電能力，縮短使用壽命。但是，如果UPS處于輕載放電或空載放電的情況下，盡管采用小電流放電能提高蓄電池的效率，但是當(dāng)用極小電流長時間放電，將導(dǎo)致蓄電池時間放出容量超過其額定容量，從而造成蓄電池嚴重的深度放電。放電深度：放電深度對蓄電池使用壽命的影響也非常大，蓄電池放電深度越深，其循環(huán)使用次數(shù)就越少。h，%，當(dāng)放電電流為7C時，放電至終止電壓的時間僅為20s，例如，對于12V/24A當(dāng)電流變小時，可慢慢提高蓄電池組充電電壓，達到均充電壓值后再充6h，然后再調(diào)回浮充電壓值。充電操作：蓄電池組放電后，應(yīng)立即轉(zhuǎn)入充電，開始控制充電電流，（如200A浮充充電工作方式接線簡單，對改善UPS輸出瞬態(tài)響應(yīng)特性有好處。并同時向負載供電。目前在UPS中用兩種較普通的充電方式：浮充和脈沖。以松下蓄電池為例，在30℃的環(huán)境溫度下儲藏8個月的時間，蓄電池的殘存容量僅為出廠時的一半，因此對于新購買的UPS配套的蓄電池，一般要進行一次較長時間的充放電，這叫做初充電。 蓄電池的充放電蓄電池具有自放電效應(yīng)。在恒流放電的情況下，蓄電池的容量為： Q=It 式中：Q —— 蓄電池放出的電量，A額定容量也稱為標(biāo)稱容量或保證容量，是按國家或有關(guān)部門頒發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)，保證蓄電池在一定的條件下應(yīng)該放出的最低限度的容量。容量的計算標(biāo)準(zhǔn)公式如下： 計算蓄電池的最大放電電流值： I最大=Pcosф/（η*E臨界*N） 注：P → UPS電源的標(biāo)稱輸出功率 cosф → UPS電源的輸出功率因數(shù)（） η → UPS逆變器的效率，~（） E臨界 → 蓄電池組的臨界放電電壓（，） N →每組電池的數(shù)量根據(jù)所選的蓄電池組的后備時間，查出所需的電池組的放電速率值C，然后根據(jù)： 30分鐘60分鐘90分鐘120分鐘180分鐘 電池組的標(biāo)稱容量= I最大/C時間與放電速率C 蓄電池容量可分為理論容量、額定容量和實際容量三種。電池包的選型，現(xiàn)在主流電池都是12V的不同的是AH數(shù),也是就安時數(shù),，打個比方如果電池包是24V的話那就要用兩組12V的串聯(lián)，另外AH數(shù)是電池上標(biāo)的,有很多種。電池放電電流可以按以下經(jīng)驗公式計算： 放電電流=UPS容量(VA)功率因數(shù)/電池放電平均電壓效率 如要計算實際負載放電時間，只需將UPS容量換為實際負載容量即可。電池供電時間主要受負載大小、電池容量、環(huán)境溫度、電池放電截止電壓等因素影響。從上面可以看出，鉛酸蓄電池充電時，電解液中的硫酸不斷增多，水逐漸減少，溶液比重上升。放電時H2SO4濃度不斷下降，正負極上的硫酸鉛（PbSO4）增加，電池內(nèi)阻增大（硫酸鉛不導(dǎo)電），電解液濃度下降，電池電動勢降低。 （放電反應(yīng)） (過氧化鉛) （硫酸） Pb → PbSO4 + 2H2SO4 （電解液）正極板水解出的氧離子（O2）與電解液中的氫離子（H）反應(yīng)，生成穩(wěn)定物質(zhì)水。負極板上每個鉛原子放出兩個電子后，生成的鉛離子（Pb2）與電解液中的硫酸根離子（SO42）反應(yīng)，在極板上生成難溶的硫酸鉛（PbSO4）。 鉛酸蓄電池放電過程的電化反應(yīng)鉛酸蓄電池放電時， 在蓄電池的電位差作用下，負極板上的電子經(jīng)負載進入正極板形成電流I。 在負極板上，在外界電流的作用下，硫酸鉛被離解為二價鉛離子（Pb2）和硫酸根負離子（SO42），由于負極不斷從外電源獲得電子，則負極板附近游離的二價鉛離子（Pb2）被中和為鉛（Pb），并以絨狀鉛附著在負極板上。 鉛酸蓄電池充電過程的電化反應(yīng)如下： 充電時，應(yīng)在外接一直流電源（充電極或整流器），使正、負極板在放電后生成的物質(zhì)恢復(fù)成原來的活性物質(zhì)，并把外界的電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能儲存起來。可見，在未接通外電路時（電池開路），由于化學(xué)作用，正極板上缺少電子，負極板上多余電子，如右圖所示，兩極板間就產(chǎn)生了一定的電位差，這就是電池的電動勢。 （水） Pb （充電反應(yīng)）(硫酸鉛)+ 2H2SO4 PbSO4 + 2H2O （正極） （電解液）化學(xué)反應(yīng)過程如下： （正極）鉛酸蓄電池充電后，負極板是鉛（Pb），與電解液中的硫酸（H2SO4）發(fā)生反應(yīng)，變成鉛離子（Pb2），鉛離子轉(zhuǎn)移到電解液中，負極板上留下多余的兩個電子（2e）。 以下是對蓄電池的簡單介紹。不管UPS有多么復(fù)雜，其性能最終取決于它的蓄電池，只要蓄電池失效，再好的UPS也無法提供后備功能。在蓄電池中，先用直流電源對其充電，將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能并儲存起來，當(dāng)市電供應(yīng)中斷時，UPS依靠儲存在
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