【正文】 用戶平均年停電時間 99..897%(1999 年 )，電力部要求% 東京 20min,法國 94min,美國58min,荷蘭 10min,香港、新加波 20min 配電線路 架空線為主，少量電纜（北京、上海、廣州稍多）存在大量低壓配電線路 城市主要用電纜，低壓線路短，或局部在建筑內(nèi) 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 簡單輻射式，少數(shù)雙回線，缺少規(guī)劃 主干線，自動化環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)9 （ N1），網(wǎng)絡(luò)式結(jié)構(gòu)（ N2） 配電設(shè)備 少油，真空，少量 SF6定期維護(hù)、檢測 完成“無油化”改造，全部為真空或 SF6免維護(hù)，極少檢修 自動化程度 手動，自動 兼有，手動操作為主 自動，運行，可實現(xiàn)自動故障識別，隔離，網(wǎng)絡(luò)重構(gòu) 故障停電時間 幾個小時 1min 維護(hù)與管理 維護(hù)計劃 AM/FM/GIS 技術(shù) 線路損耗 8..6% 5%~6% 由上表中可以看出我國很難保證用電端的供電質(zhì)量，研究一種高可用的 UPS供電系統(tǒng)是我國當(dāng)前以及今后的方向之一。 目前我國所用的 UPS 大多是國外的產(chǎn)品，進(jìn)口產(chǎn)品品種齊全，功能完善，但是用戶在使用和維修等方面有許多不便，而且價格昂貴。另外，隨著微處理器和計算機(jī)應(yīng)用的普及，將其引入 UPS系統(tǒng)，研制智能 UPS 是 UPS 發(fā)展的必然趨勢。目前 UPS 各大廠家都將 UPS 的監(jiān)控軟件作為產(chǎn)品競爭力的 一個重要籌碼。智能 UPS就是在這種形勢要求下發(fā)展起來的所謂智能 UPS就是將傳統(tǒng) UPS通過與PC 上位機(jī)相連的硬件接口，結(jié)合特殊設(shè)計的軟件 (稱為監(jiān)控軟件 )以提供電源和資料的雙重保護(hù)。用戶希望 UPS 保護(hù)的對象不再是特定的運算設(shè)備為主，而是讓網(wǎng)絡(luò)在電源出現(xiàn)異常時，仍然可以繼續(xù)工作而不中斷。利用 CPU 的強(qiáng)大處理功能，可做到自動診斷、自動開關(guān)機(jī)、自動打印運行記錄，起到監(jiān)控、管理系統(tǒng)的作用。特別是自 80 年代以來，微處理器技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)工程的迅猛發(fā)展，并引入UPS 領(lǐng)域，大大拓寬了 UPS 的功能。 實際上， UPS 經(jīng)過近四十年的發(fā)展至今，性能指標(biāo)基本相似，不同點在于功能上的拓寬、創(chuàng)新及可靠性的高低。 隨著電子技術(shù)的發(fā)展，特別是計算機(jī)技術(shù)及計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，人們對UPS 的要求越來越高：不但要求供電質(zhì)量高，而且要求智能化，這也是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。于是高性能、高可靠性 UPS 越來越受到人們的關(guān)注。這是因為在微型計算機(jī)特別是企、事業(yè)單位的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)運行期間供電的中斷，將會導(dǎo)致隨機(jī)存儲器中數(shù)據(jù)的丟失和程序的破壞，有時甚至?xí)勾疟P盤面及磁頭遭到損壞，造成難以彌補的損失。 7 圖 13 UPS 普通應(yīng)用 國內(nèi)外研究狀況 UPS 研究的目的 早期的 UPS 產(chǎn)品因電子技術(shù)及相關(guān)技術(shù)水平、工藝水平等方面的限制，備用時間短，智能性差，所以主要作為計算機(jī)的備用電源，其它行業(yè)涉及較少，因而普及率很低，受其所限，發(fā)展速度不快。 近期又出現(xiàn)了不間斷蓄電池系統(tǒng) UBS，見圖所示。 由于單相進(jìn)單相出給市電配電帶來極大困難，于是出現(xiàn)了三相入單相出 (3/1)的 UPS，其最大容量可達(dá) 60KVA 以上，這種單相輸出的 UPS 在切換到旁路時、滿負(fù)載情況下市電對應(yīng)的一相將嚴(yán)重超載，因此廠家推出了三相入三相出的 UPS 產(chǎn)品，而且有三相負(fù)載 100%不平衡產(chǎn)品。 UPS 的裝機(jī) 容量正不斷擴(kuò)大，并聯(lián)成為擴(kuò)大容量或者冗余系統(tǒng)的必然方法。一般來說，從性能上講，在線式優(yōu)于后備式 。其基本原理是：市電輸入經(jīng)整流器將交流電變 成直流電，一方面給蓄電池組充電，另一方面為逆變器提供能量，再將直流電變成交流電經(jīng)轉(zhuǎn)換開關(guān)送到負(fù)載；當(dāng)逆變器發(fā)生故障時，另一路備用電源 (旁路電源 )經(jīng)過轉(zhuǎn)換開關(guān)實現(xiàn)向負(fù)載供電。動態(tài) UPS 設(shè)備龐大笨重、操作不夠靈活、而且效率低、噪聲大。當(dāng)然這種 UPS 的后備時間是很短 的 (一般不超過 5 秒 )，于是人們開始使用備用蓄電池組，這是早期 UPS 的典型結(jié)構(gòu) (如圖所示 )。 UPS 發(fā)展過程 最初的 UPS 是本世紀(jì)六十年代初由旋轉(zhuǎn)電動機(jī)供應(yīng)能量的動態(tài) UPS，即不間斷是靠動能維持 ,使用動能轉(zhuǎn)換為電能實現(xiàn)電能持續(xù)供應(yīng)的。網(wǎng)絡(luò)管理者就可以根據(jù)信息資料分析供電質(zhì)量，依據(jù)實際情況采取相應(yīng)的措施。智能型 UPS 是當(dāng)今 UPS 的一大發(fā)展趨勢，隨著 UPS 在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)上應(yīng)用，網(wǎng)絡(luò)管理者強(qiáng)調(diào)整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)為保護(hù)對象，希望整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在供電統(tǒng)出現(xiàn)故障時，仍然可以繼續(xù)工作而不中斷。 輸出電壓、頻率范圍小，則表明對市電調(diào)整能力強(qiáng)，輸出穩(wěn)定。 UPS 作為保護(hù)性的電源設(shè)備，它的性能參數(shù)具有重要意義。它可以很好的解決市電的浪涌持續(xù)的高壓或低壓斷電等問題。 關(guān)鍵字 ： UPS 電源，斷電續(xù)用，電力電子，智能網(wǎng)絡(luò)化，在線式5 第 1 章 前 言 隨著計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù) 的發(fā)展，國民經(jīng)濟(jì)、國防軍工、政府部門的各個領(lǐng)域要保障計算機(jī)信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全、可靠運行，就離不開 UPS 不間斷電源，這已成為信息業(yè)界乃至各行各業(yè)的共識。 UPS 主要分為， UPS 運行方式部分，開關(guān)電源部分和電壓逆變部分，且每一部分都有其典型的控制芯片組成。整個 UPS 主電源裝置由整流 /充電器、逆變器、靜態(tài)旁路、維修旁路等部分組成。1 電力電子裝置及系統(tǒng)課程論文 UPS 電源設(shè)計 專業(yè)： 電氣工程及其自動化 姓名： 左立剛 學(xué)號： 031040522 指導(dǎo)老師： 陳坤燚 2 日期： 2021 年 11 月 3 日 目錄 第 1 章 前 言 ........................................................ 4 UPS 介紹 .................................................... 5 UPS 發(fā)展過程 ................................................................................................ 5 國內(nèi)外研究狀況 .............................................. 7 UPS 研究的目的 ............................................................................................ 7 UPS 研究意義 ................................................................................................ 8 國內(nèi)外供電電網(wǎng)現(xiàn)狀 ..................................................................................... 8 UPS 系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo) ............................................ 9 輸入指標(biāo) ....................................................................................................... 9 輸出指標(biāo) ....................................................................................................... 9 電池指標(biāo) ....................................................................................................... 9 其他指標(biāo) ......................................................................................................10 系統(tǒng)特點 ......................................................................................................10 第 2 章 系統(tǒng)背景知識及理論基礎(chǔ) ...................................... 11 電網(wǎng)中斷及不穩(wěn)定情況 ....................................... 11 供電間斷原因 ...............................................................................................12 電網(wǎng)諧波危害 ..............................................................................................12 電力系統(tǒng)在低頻率運行 ................................................................................14 UPS 系統(tǒng)功能概述 ........................................... 14 系統(tǒng)工作原理 ............................................... 15 蓄電池技術(shù) ..................................................................................................15 不間斷供電原理 ...........................................................................................16 逆變器原理 ................................................. 17 、逆變電路主要性能參數(shù) ..............................................................................17 三相橋式逆變電路及其控制方式 .................................................................19 PWM 型三相橋式逆變電路 ..................................... 20 主要器件介紹 ............................................... 21 晶閘管 SCR ...................................................................................................21 場效應(yīng)管 MOSFET...........................................................................................21 絕緣柵晶體管 IGBT ......................................................................................21 運算放大器 LM324 .........................................................................................22 3 變壓器 .........................................................................................................22 壓敏電阻 ......................................................................................................23 各功能模塊電路介紹 ......................................... 23 整流電路 ......................................................................................................23 其余電路 ......................................................................................................24 第 3 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 ................................................