【正文】 的優(yōu)越性 一、 傳統(tǒng)的逆變電源采用模擬電路控制，但模擬控制存在許多固有的缺點： 1）因采用大量的分散元件和電路板，導致硬件成本偏高，系統(tǒng)的可靠性下降； 2）由于人工調(diào)試器件的存在，如可調(diào)電位器，導致生產(chǎn)效率降低及控制系統(tǒng)的一致性差； 3）器件老化及熱漂移問題的存在，導致逆變電源輸出性能下降，甚至導致輸出失??； 4）產(chǎn)品升級換代困難，對同一型號的模擬控制逆變電源，若不改動硬件，則無法升級，每一個新型的逆變電源都要重新設計、制造控制系統(tǒng)； 5）模擬控制的逆變電源的監(jiān)控功能有限，一旦出現(xiàn)故障，技術人員必須親赴場排查。 在恒流放電的情況下， 容量 Q=IT 式中 Q— 電池放出的電量， Ah； 中國礦業(yè)大學 2020 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 第 6 頁 I— 放電電流， A； T— 放電時間， h （ 2）后備延時蓄電池配置方法。 UPS 蓄電池的額定電壓和額定容量是兩個最常用的技術指標，額定電壓指 UPS 蓄電池正負極間的電壓，也稱端電壓。按照用 戶的要求，后備時間可以是 5 分鐘、 10 分鐘、 30 分鐘，甚至更長。 (5)后備功能， UPS 帶有蓄電池，貯存一定的能量，一方面在電網(wǎng)停電或發(fā)生故障時可繼續(xù)供電一段時間來保護負載 。 (3)電壓變換功能，可以將輸入電壓變換成需要的電壓。 UPS 功能 UPS 的主要功能有以下 5 種 : (l)雙電源之間 的無間斷切換。補償電源經(jīng)串聯(lián)在主供電電路中的補償變 壓器與輸入電源共同構成串聯(lián)穩(wěn)壓電源，其穩(wěn)壓精度為 ?1％ (其中 80％～ 100％來自市電電源， 15％～ 20％來自 De1ta 變換器 )。 五 、 Delta 變換型 UPS 電源 Delta 變換型 UPS 電源：其單機輸出功率為 10～ 480kVA。但在市電不正常時，繼電器將逆變器切換至負載，切換時間較長，一般需幾個 ms 的時間，所以稍微重要的計算機設備不宜選用被動后備式 UPS 電源。這種 UPS 電源，在市電正常時，負載完全由市電直接供電，逆變器不做任何電能變換，蓄電池由獨立的充電器供電；當市電不正常時，負載則由逆變器提供電能。 三、 被動后備式 UPS 電源 被動后備式 (off line)UPS 電源包括后備式正弦波輸出 UPS 電源與后備式方波輸出 UPS電源。這種電源的缺點是穩(wěn)壓性能不高，尤其是動態(tài)響應速度低，其次是抗干擾能力不強，自身很難抑制諧波干擾和調(diào)制干擾。這種 UPS 電源，在市電正常時，負載由經(jīng)改良后的市電 供電，同時逆變器作為充電器給蓄電池充電，逆變器工作在 AC／ DC 方式；當市電不正常時，負載完全由逆變器供電，逆變器工作在 DC／ AC 方式。在線互動式 UPS 的逆變器并聯(lián)連接在市電與負載之間。其幅值為 197～ 250V(用戶實際使用的電源仍然是來自市電，電網(wǎng)的具有頻率波動，波形畸變度高以及從電網(wǎng)串入的干擾等所困擾的低質量電源 )。當市電電壓在 180～240V的范圍內(nèi)時，它經(jīng)由一條傳輸電纜所組成的交流旁路直接向用戶提供市電電源 (180～240V)。 此架構主要特點如下： 1．電路設計適合 1~10KVA 容量，控制結構復雜，成本高； 2．輸出至負載的電力經(jīng) UPS 處理，輸出電源質量高； 3．逆變器始終處于工作狀態(tài)，電路損耗大，需采用質量較好的元器件； 4．無轉換時間，可以給精密設備提供電源； 5．可同時改善電壓與頻率變化的電力品質問題，增加電源供電穩(wěn)定度； 6．保護性能最好，對市電 通 訊、突 破 衰減能力最佳。因此在線式 UPS 廣泛地應用到各種對電源要求 中國礦業(yè)大學 2020 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 第 3 頁 圖 1－ 2 在線結構框圖 較高的大中型系統(tǒng)中。 在眾多的 UPS 中，在線式 UPS 是 UPS 電源的主流產(chǎn)品，具有性能好、電壓與頻率穩(wěn)定度高、功能強、還有備份連接和并聯(lián)冗余聯(lián)結的功能等優(yōu)點，這種 UPS 不論市電電網(wǎng)供電正常與否，都能向用戶提供連續(xù)的高質量的交流電。在線式 UPS 向用戶提 供的交流電源是高質量的純凈正弦波電源。在線式(online)UPS 供電系統(tǒng)單機輸出功率從 － 1500kVA。在線式 UPS 電源的輸出是高質量的正弦波交流電源，頻率和電壓的穩(wěn)定度、精度都很高。這種 UPS 電源的供電方式如 圖 1－ 2 所示 ：市電正常時，市電經(jīng)過整流器之后由逆變器向負載供電；市電不正常時，由蓄電器經(jīng)逆變器向負載供電。 UPS 的功能除了是一個備用電源外，它還具備 電力凈化的作用。過壓或者欠壓以及電壓浪涌，可能導致驅動器，內(nèi)存和邏輯的損壞，還可能產(chǎn)生不可預料的軟件故障 。例如電源中斷，可能造成硬件損壞 。 電網(wǎng)的干擾及危害 電網(wǎng)的干擾主要有以下幾種 : 1）市電電壓不穩(wěn)，有時甚至還會發(fā)生市電中斷； 2）市電頻 率波動范圍過大； 3）由于用戶在電網(wǎng)上投入計算機、通信設備和家用電器之類的非線性負載對電網(wǎng)污染而造成市電電壓正弦波形的嚴重畸變； 4）從電網(wǎng)串入的各種干擾和高能浪涌經(jīng)常造成設備損毀。逆變器是 UPS 的核心，必須具有輸出高質量正弦電壓的能力。 智能化 網(wǎng)絡化 模塊化 數(shù)字化 高頻化 綠色化 UPS 控制技術 中國礦業(yè)大學 2020 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 第 2 頁 由于中大功率 UPS 在性價比方面的優(yōu)勢與周邊設備的發(fā)展，中大功率 UPS 的應用越來越廣，需求越來越大。 隨著計算機應用的需要， UPS 逐漸向兩邊發(fā)展。 UPS 電源以它可以同時向用戶提供具有以下優(yōu)點的高質量電源而獨領風騷 :輸出電壓的精度高；工作頻率穩(wěn)定；電壓失真度小的純正正弦波電源； 輸出波形不存在干擾以及不管市電供電是否正常，它都能夠為用戶提供高質量的無間斷的交流電源。如何消除形形色色的干擾對用電 設備造成的影響，為用電設備提供高可靠性，高質量的純凈的電源，是各 UPS 廠商面對的問題。隨著信息技術、電子技術、控制技術的發(fā)展，各種先進技術已廣泛應用在 UPS 的設計開發(fā)中，因而 UPS 技術進一步朝著模塊化、智能化、數(shù)字化、網(wǎng)絡化、高頻化、綠色化等幾個主要方向發(fā)展，如圖 1－ 1所示。從注重系統(tǒng)的可靠性向注重系統(tǒng)的可用性變化 。隨著計算機處理系統(tǒng)的廣泛應用， UPS 同時充當起了計算機系統(tǒng)的保護神，它能使計算機系統(tǒng)在工作中突然遭遇停電之后繼續(xù)工作一段時間，以便用戶能夠緊急存盤和備份，使計算機系統(tǒng)不致因停電丟失數(shù)據(jù)而造成不必要的損失。 digital control system 目 錄 1 緒論 ............................................................................................................................................. 1 概述 ................................................................................................................................... 1 電網(wǎng)的干擾及危害 ............................................................................................................ 2 電源的分類 ................................................................................................................. 2 UPS 功能 ........................................................................................................................... 5 電源配置方法 ............................................................................................................. 5 基于 DSP 控制的數(shù)字式 UPS 的優(yōu)越性 .......................................................................... 6 課題的主要內(nèi)容及其意義 ................................................................................................. 7 2 全數(shù)字化 UPS 的硬件電路設計 ................................................................................................ 7 系統(tǒng)的工作原理 ................................................................................................................ 7 整流器 ..................................................................................................................................... 8 三相橋式整流電路的工作原理 .......................................................................................... 9 整流二極管的選擇 .......................................................................................................... 10 輸入濾波電容容量的計算 ............................................................................................... 10 功率因數(shù)校正（無源 ） ......................................................................................................... 11 降壓式 (BUCK)變換器 ....................................................................................................... 12 升壓式（ BOOST）變換器 ................................................................................................ 14 智能功率模塊 ........................................................................................................................ 16 IPM 的特點 ..................................................................................................................... 17 的選擇 ...................................................................................................................... 18 光電隔離電路與驅動電路 ............................................................................................... 19 檢測電路 ............................................................................................................................... 20 液晶顯示模塊 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