在線式UPS設(shè)計(jì)

1、成績(jī)優(yōu) 良 中 及格 不及格課 程 設(shè) 計(jì)課程名稱電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)課題名稱單相在線式UPS設(shè)計(jì)專(zhuān) 業(yè)電氣工程及其自動(dòng)化班 級(jí)電氣學(xué) 號(hào)姓 名指導(dǎo)老師 梁錦 2016年7月8日電氣信息學(xué)院課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)課題名稱單相在線式UPS設(shè)計(jì)姓 名專(zhuān)業(yè)電氣工程班級(jí) 學(xué)號(hào)指導(dǎo)老師梁錦 課程設(shè)計(jì)時(shí)間2016年6月27日-2016年7月8日一、任務(wù)及要求要求設(shè)計(jì)一款UPS，自主選擇設(shè)計(jì)方案，自取課題名稱，畫(huà)出電路，說(shuō)明原理，給出仿真方法。一款典型UPS：?jiǎn)蜗嘟涣魇须娸斎?25265V，頻率50±10 Hz輸出電壓：220V±5%，輸出頻率：50±1%Hz電池類(lèi)型：閥控式免維護(hù)密封

2、鉛酸蓄電池后備時(shí)間：半載>10分鐘輸出功率1KVA，功率因數(shù)>0.9IGBT逆變技術(shù)，SPWM技術(shù)，軟開(kāi)關(guān)技術(shù)，智能充電，雷擊和浪涌保護(hù)二、進(jìn)度安排第一周：星期一：課題內(nèi)容介紹和下達(dá)設(shè)計(jì)任務(wù)； 星期二： 查找資料；星期三： 思考設(shè)計(jì)方案；星期四：確定設(shè)計(jì)方案，畫(huà)出草圖，自取課題名稱；星期五：電路設(shè)計(jì)，畫(huà)圖第二周：掌握電路原理，完善電路設(shè)計(jì)，確定課題名稱，仿真，建仿真模型，分析仿真結(jié)果，打印出圖紙，剪裁圖紙，書(shū)寫(xiě)設(shè)計(jì)報(bào)告；星期五：答辯及資料整理三、參考資料1王兆安電力電子技術(shù)（第5版）機(jī)械工業(yè)出版社，20102錢(qián)希森小型UPS原理及應(yīng)用科學(xué)出版社，20003陳汝全電子技術(shù)常用器件應(yīng)用

3、手冊(cè)機(jī)械工業(yè)出版社，19984李成章中小型UPS不間斷電源及直流穩(wěn)壓電源電子工業(yè)出版社，19905林飛電力電子應(yīng)用技術(shù)MATLAB仿真中國(guó)電力出版社，2009目錄第1章 總體方案設(shè)計(jì)11.1設(shè)計(jì)思路11.2設(shè)計(jì)框圖1第2章 MATLAB軟件仿真分析22.1 主電路圖繪制22.2 電路仿真結(jié)果分析2第3章UPS主電路設(shè)計(jì)43.1降壓并濾波43.2整流電路和斬波電路43.3穩(wěn)壓電路給蓄電池充電53.4逆變電路53.5變壓器變壓并濾波輸出63.6 UPS切換開(kāi)關(guān)7第4章 總結(jié)7附錄A參考文獻(xiàn)8附錄B總電路圖8附錄C評(píng)分表9第1章 總體方案設(shè)計(jì)1.1設(shè)計(jì)思路 UPS按工作原理分成后備式、在線式與在線互

4、動(dòng)式三大類(lèi)： 后備式UPS是我們最常用的，它具備了自動(dòng)穩(wěn)壓、斷電保護(hù)等UPS最基礎(chǔ)也最重要的功能，雖然一般有10ms左右的轉(zhuǎn)換時(shí)間，逆變輸出的交流電是方波而非正弦波，但由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單而具有價(jià)格便宜，可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，因此廣泛應(yīng)用于微機(jī)、外設(shè)、POS機(jī)等領(lǐng)域； 在線式UPS結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，但性能完善，能解決所有電源問(wèn)題，其顯著特點(diǎn)是能夠持續(xù)零中斷地輸出純凈正弦波交流電，能夠解決尖峰、浪涌、頻率漂移等全部的電源問(wèn)題；由于需要較大的投資，通常應(yīng)用在關(guān)鍵設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)中心等對(duì)電力要求苛刻的環(huán)境中。由于在線式UPS性能良好，因此我選擇其設(shè)計(jì)方案。1.2設(shè)計(jì)框圖第2章 MATLAB軟件仿真分析2.1 主電路圖繪制2.

5、2 電路仿真結(jié)果分析1. 整流電路的波形如下圖1所示，交流電經(jīng)過(guò)整流橋變成220v的直流電。圖12. 斬波電路的仿真結(jié)果如圖2所示： 圖23. 逆變電路的仿真波形如圖3： 圖34.輸出電源波形如圖4： 圖4第3章UPS主電路設(shè)計(jì)3.1 降壓并濾波 如下圖5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)濾波器把雜波濾去。圖53.2 整流電路和斬波電路變壓器T1交流電輸入，經(jīng)過(guò)整流電路將電壓轉(zhuǎn)換為直流給蓄電池充電，采用升壓斬波方式，由于整流電路出來(lái)的電壓含有較大的紋波，電壓質(zhì)量不太好，故需要進(jìn)行濾波。如圖6所示：圖63.3穩(wěn)壓電路給蓄電池充電如圖7所示，斬波出來(lái)的電進(jìn)入LM137后

6、進(jìn)行穩(wěn)壓，LM137的接地管腳連一個(gè)三極管，輸出端3連接兩個(gè)電阻用來(lái)保護(hù)電路，后直接接二極管給電池充電，以連續(xù)的給電流。圖73.4逆變電路如圖8所示為正弦波單相全橋逆變器電路。各個(gè)IGBT的柵極信號(hào)為180度正偏，180度反偏，并且V1和V2的柵極信號(hào)互補(bǔ)，V3與V4柵極信號(hào)互補(bǔ)，控制方式采用三角波PWM方式，但UPS負(fù)載一般為電容輸入型，因輸出電流峰值高，使輸出電壓波形畸變，為此要采取相應(yīng)措施。目前采取措施是通過(guò)提高載波頻率，加快控制響應(yīng)，并應(yīng)用瞬時(shí)波形控制方式使輸出電壓接近正弦波。圖5中直流側(cè)經(jīng)逆變器后，再接變壓器T2的一次側(cè)線圈，由變壓器二次側(cè)線圈輸出。圖83.5變壓器變壓并濾波輸出經(jīng)過(guò)

7、逆變后的交流電因?yàn)闆](méi)有達(dá)到需求的電壓，在經(jīng)過(guò)變壓器T2的變壓，輸出的交流電高次諧波量較大，于是再采用一個(gè)交流濾波器進(jìn)行濾波，使輸出的交流電穩(wěn)定于所需電能。圖93.6 UPS切換開(kāi)關(guān)UPS的切換開(kāi)關(guān)是控制UPS電源和旁路電源供電的一種交流開(kāi)關(guān)，當(dāng)市電正常工作，主電路都應(yīng)從整流-斬波-逆變中流過(guò)；當(dāng)市電異常或停電，主電路由蓄電池代替整流開(kāi)始工作，只有當(dāng)逆變器發(fā)生異常或者要進(jìn)行電路維修時(shí)開(kāi)關(guān)才向旁路導(dǎo)通。這個(gè)切換開(kāi)關(guān)由電磁繼電器構(gòu)成。圖10第4章 總結(jié) 電力電子技術(shù)的應(yīng)用范圍已經(jīng)深入到我們的日常生活中去了，其中UPS不間斷電源就是其中的重要應(yīng)用范圍。此次電力電子課程設(shè)計(jì)中，對(duì)UPS電源的設(shè)計(jì)就是本次

8、設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容。隨著UPS的廣泛使用，在現(xiàn)代社會(huì)中的重要性越來(lái)越強(qiáng)，使用范圍越來(lái)越廣，目前，UPS在電力電子產(chǎn)品中已占市場(chǎng)相當(dāng)大的份額，所以這次課程設(shè)計(jì)對(duì)我來(lái)說(shuō)具有非常的實(shí)際意義，能從中讓我學(xué)習(xí)許多先進(jìn)的知識(shí)和理論，將所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行升華，這將有利于我今后的工作。課程設(shè)計(jì)就是將課本上的所學(xué)結(jié)合實(shí)踐，有助于鞏固我們的學(xué)習(xí)。 這學(xué)期電力電子技術(shù)這門(mén)課我們剛上完，所以對(duì)這次課程設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)還算是趁熱打鐵，我將我所學(xué)的知識(shí)通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)得到了升華。但是在知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用中我不斷發(fā)現(xiàn)了自己的不足，通過(guò)這次設(shè)計(jì)，讓我全面系統(tǒng)的復(fù)習(xí)了電力電子技術(shù)這門(mén)學(xué)科，也使我對(duì)其在實(shí)際生活中的應(yīng)用有了更深的了解；為了完成設(shè)計(jì)，我必須查閱許多相關(guān)資料，這也使我增長(zhǎng)了知識(shí)面，學(xué)習(xí)到了教材書(shū)上很多沒(méi)有講到的內(nèi)容。 附錄A參考文獻(xiàn)1王兆安電力電子技術(shù)（第5版）機(jī)械工業(yè)出版社，20102錢(qián)希森小型UPS原理及應(yīng)用科學(xué)出版社，20003陳汝全電子技術(shù)常用器件應(yīng)用手冊(cè)機(jī)械工業(yè)出版社，19984李成章中小型UPS不間斷電源及直流穩(wěn)壓電源電子工業(yè)出版社，19905林飛電力電子應(yīng)用技術(shù)MATLAB仿真中國(guó)電力出版社，2009附錄B總電路圖- 8 -電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)環(huán)節(jié)項(xiàng)目評(píng)價(jià)優(yōu)良中及格不及格實(shí)踐環(huán)節(jié)（70%）原理圖及主電路設(shè)計(jì)（20%）控制電路設(shè)計(jì)（10%）驅(qū)動(dòng)電