谢志超UPS不间断电源的设计
UPS(不间断电源)设计思路及方案汇总

UPS(不间断电源)设计思路及方案汇总
UPS(不间断电源)设计思路及方案汇总
UPS 即不间断电源,是将蓄电池与主机相连接,通过主机逆变器等模块电路将直流电转换成市电的系统设备。
主要用于给单台计算机、计算机网络系统或其它电力电子设备如电磁阀、压力变送器等提供稳定、不间断的电力供应。
当市电输入正常时,UPS 将市电稳压后供应给负载使用,此时的UPS 就是一台交流市电稳压器,同时它还向机内电池充电;当市电中断(事故停电)时,UPS 立即将电池的直流电能,通过逆变零切换转换的方法向负载继续供应220V 交流电,使负载维持正常工作并保护负载软、硬件不受损坏。
UPS 设备通常对电压过高或电压过低都能提供保护。
本文为大家分析关于UPS 的技术问题以及分享几个UPS 电源的设计方案。
如何构建高可用UPS 供电系统
本文探讨何要建设高可用供电系统,以及如何建设高可用供电系统。
对于数据中心UPS 供电设备而言,我们需要转换设计理念,从可靠性的点向可用性的面演进。
而模块化UPS 相比传统UPS 在可靠性、易维护性、易用性等各个方面均有优异的表现,可更有力地保障业务的连续性与稳定运行,更契合用户对于高可用供电的需求。
不间断电源(UPS)设计思路探讨
本文就不间断电源(UPS)的设计问题进行了一些分析,认为模块化UPS 相对于传统UPS 系统而言,具有高可用性、高适应性、高可管理性的特点,在便于设备安装、节省占地空间、减少初期建设投资、方便维修、节能减排等各个方面都有明显的优势。
因此,模块化UPS 设备将成为新一代的UPS,将会被越来越多的企业用户所选择。
一种简单而实用的UPS 智能电源监控系统设计。
UPS不间断电源项目设计方案

UPS不间断电源项目设计方案第一章概述自从电子设备特别是计算机问世以来,电源问题一直是人们十分关心的问题。
对于一些特殊位置的重要设备,人们不但关心其供电电源本身的性能指标,更注重供电电源的质量,即供电的稳定性和不间断性。
因为这些设备的电源一旦出现不稳定或者消失,就将造成非常大的损失,甚至无可挽回的损失。
所幸的是不间断电源UPS(Uninterruptible Power System)的出现,为解决这个问题提供了广阔的前景。
1.1 UPS的发展1.1.1 UPS的发展历程最初的UPS是本世纪六十年代初由旋转电动机供应能量的动态UPS,即不间断是靠动能维持。
这种早期UPS的输出稳定是靠惯性飞轮对短时间电压突变和干扰无反应;不间断性是靠断电后飞轮的惯性延长供电时间。
当然这种UPS的后备时间是很短的(一般不超过5秒),于是人们开始使用备用蓄电池组,这是早期UPS的典型结构,框图如图1-1所示。
这样的UPS虽然可以靠增大蓄电池容量来延长后备时间,但转换效率低,于是出现了内燃式UPS系统,这种UPS靠内燃机提供断电后的能量。
动态UPS设备庞大笨重、操作不够灵活、而且效率低、噪声大。
图1-1 早期UPS典型框图随着电力电子学(功率电子学)的发展,为实现大功率的电能转换,于是出现了静态UPS,它的主电路和控制电路均采用半导体器件,它也是目前绝大多数概念中的UPS,其典型框图如图1-2所示。
其基本原理是:市电输入经整流器将交流电变成直流电,一方面给蓄电池组充电,另一方面为逆变器提供能量,再将直流电变成交流电经转换开关送到负载;当逆变器发生故障时,另一路备用电源(旁路电源)经过转换开关实现向负载供电。
图1-2 静态UPS典型框图静态UPS的工作方式有在线式和后备式(Online and Offline),两者主体结构大体相同,只是后者在市电正常时工作在旁路(Bypass),而前者只有当逆变器故障或过载时才由旁路电源供电。
UPS不间断电源设计

2012 ~ 2013 学年第 2 学期《电力电子实训》课程设计报告题目:UPS不间断电源专业:自动化班级:自动化(2)姓名:唐青荣赵怀润指导教师:***电气工程系2011年5月12日1、任务书摘要UPS(Uninterruptible Power System ),即不间断电源,是一种含有储能装置,以逆变器为主要组成部分的恒压恒频的不间断电源。
主要用于给单台计算机、计算机网络系统或其它电力电子设备提供不间断的电力供应。
当市电输入正常时,UPS 将市电稳压后供应给负载使用,此时的UPS就是一台交流市电稳压器,同时它还向机内电池充电;当市电中断(事故停电)时,UPS 立即将机内电池的电能,通过逆变转换的方法向负载继续供应220V交流电,使负载维持正常工作并保护负载软、硬件不受损坏。
UPS 设备通常对电压过大和电压太低都提供保护。
电力电子技术的应用范围已经深入到我们呢的日常生活中去了,其中UPS 不间断电源就是其中的重要应用范围。
此次电力电子课程设计中,对UPS电源的设计就是本次设计的主要内容。
随着UPS的广泛使用,在现代社会中的重要性越来越强,使用范围越来越广,目前,UPS在电力电子产品中已占市场相当大的份额,所以这次课程设计对我来说具有非常的实际意义,能从中让我学习许多先进的知识和理论,将所学的知识进行升华,这将有利于我今后的工作。
关键词:储能逆变器不间断电源稳压器向负载供电AbstractUPS (Uninterruptible Power System), namely the uninterruptible power supply, is a kind of energy storage device, uninterruptible power supply voltage and frequency of the main part of the inverter. Mainly used for power supply to a single computer, computer network system or other power electronic equipment to provide uninterrupted. When the power input is normal, UPS city electricity voltage supply to load, the UPS is an AC voltage regulator, at the same time it also to the machine battery charging; when the power outage (outage), UPS will immediately built-in battery power, continue to supply 220V alternating current to the load by the method of inverse transformation, the load to maintain the normal work and protect the load of soft, hardware damage. UPS devices are often large and the voltage is too low to provide protection for all voltageApplication of power electronic technology has penetrated into our daily life in London, where UPS uninterruptible power supply is one of the important applications. Power electronics course this design, design of UPS power is the design of the main content. With the wide use of UPS, in the modern society is becoming more and more strong, used, currently, UPS has accounted for a large share of the market in electric and electronic products, so the curriculum design has practice meaning to me, let me learn a lot from the advanced knowledge and theories, to learn the knowledge of sublimation, which will be helpful for our future work.Keywords: energy storage inverter uninterruptible power supply voltage to the load power supply插图清单图2-1 静态UPS典型框体............................................................................. 错误!未定义书签。
UPS不间断电源毕业设计

摘要随着计算机技术、网络技术、通信技术的发展,国民经济、国防军工、政府部门的各个领域要保障计算机信息网络系统的安全、可靠运行,就离不开UPS不间断电源,这已成为信息业界乃至各行各业的共识.根据UPS不间断供电的原理,本文以提高UPS的可靠性为基本点,从UPS 电源装置的结构和形式来考虑其设计方案.整个UPS主电源装置由整流/充电器、逆变器、静态旁路、维修旁路等部分组成.整流/充电器(包括蓄电池)为UPS提供在线工作的能量输入;逆变器为UPS提供在线工作的高质量的稳压稳频的交流电输出;静态旁路为UPS在整流/充电器或者逆变器故障情况下提供旁路工作电源,逆变器供电和静态旁路供电之间可实现不间断供电切换;维修旁路为UPS定期检修或故障维修时提供旁路电源。
基于电源技术的高频化、模块化、数字化、绿色化的发展方向,本文结合现代电力电子技术以及信息处理技术的最新发展,利用微机作为控制核心,研究和开发大功率(10kVA以上)在线式智能UPS不间断电源。
关键词:不间断电源微机控制电力电子技术智能化ABSTRACTWith the development of the computer technology,the network technology,communication technology,in all the fields of the national economy,national defense and war industry,government ministries, they must depend on UPS (Uninterruptible Power System)By the principle of UPS, this paper considers the design scheme from its structure and format for increasing its reliability。
UPS不间断电源的设计

目录摘要............................................................................................................................................................ I Abstract ........................................................................................................................................................ II 第1章绪论 (1)1.1 课题背景 (1)1.1.1国内外研究动态 (1)1.1.2 UPS的发展前景 (2)1.1.3本课题研究的目的和意义 (3)1.2设计要求 (4)1.3方案比较与选择 (5)第2章在线式UPS的整体结构与工作原理 (9)2.1 UPS的系统和工作原理 (9)2.2 系统整体设计原理框图 (10)2.3 本章小结 (11)第3章硬件设计 (12)3.1带功率因数校正的整流滤波电路设计 (12)3.1.1概述 (12)3.1.2有源功率因数校正的种类 (14)3.1.3基于UC3854校正功率因数的电路的实现 (15)3.2逆变器的设计 (18)3.2.1 逆变器主回路设计 (18)3.2.2 逆变器控制电路设计 (19)3.2.3 蓄电池/市电转换电路 (24)3.2.4 辅助电源电路及充放电电路设计 (26)第4章软件设计 (28)4.1 PWM逆变器的基本原理与产生PWM波的方法 (28)4.2 逆变器软件设计 (29)结论 (32)致谢 (33)参考文献 (34)附录A 硬件总体电路图附录B 程序清单摘要随着电子技术的飞速发展,各种各样的用电器越来越多,而这其中的绝大部分都是非线性负载,无疑给电网带来了大量的谐波以及其他危害,使供电质量越来越差。
不间断电源毕业设计

不间断电源毕业设计不间断电源毕业设计近年来,随着电子设备的普及和依赖程度的提高,不间断电源(UPS)在我们的生活中扮演着越来越重要的角色。
无论是家庭、办公室还是工业领域,UPS都是确保电力供应稳定的关键设备。
因此,设计一款高效可靠的不间断电源系统成为了许多电子工程学生的毕业设计课题。
首先,我们需要了解不间断电源的基本原理和功能。
不间断电源是一种电力设备,可以在电网供电中断时提供稳定的电力输出。
它主要由电池组、逆变器和充电器组成。
当电网供电正常时,充电器会将电能转化为电池储存起来。
而当电网供电中断时,逆变器会将电池储存的直流电能转化为交流电能,以供给设备使用。
这样一来,不间断电源就能够保证设备在电网故障时继续运行,避免数据丢失和设备损坏。
在进行不间断电源毕业设计时,我们需要考虑以下几个关键因素。
首先是功率需求。
不同的设备对电力需求不同,因此我们需要根据实际情况确定所设计的不间断电源的功率输出。
其次是电池容量和充电时间。
电池容量决定了UPS能够提供多长时间的备用电力,而充电时间则决定了电池能够在电网供电恢复后重新充满的时间。
此外,还需要考虑逆变器的效率和稳定性,以确保UPS在工作时能够提供稳定的电力输出,并尽量减少能量损耗。
在设计不间断电源时,我们还可以考虑一些创新的功能和特性。
例如,可以添加智能监控系统,用于实时监测UPS的工作状态和电池容量,提醒用户及时更换电池或维修设备。
此外,还可以加入电池热管理系统,用于控制电池的温度,以延长电池的使用寿命。
另外,还可以考虑添加多个输出接口,以满足不同设备的需求,提高UPS的适用性。
在实际的不间断电源毕业设计中,我们可以选择使用现有的电源模块和控制芯片,以简化设计流程。
同时,我们还需要进行大量的实验和测试,以验证设计的可行性和稳定性。
此外,还需要进行成本分析,以确保设计的不间断电源既满足要求,又具有经济性。
总之,不间断电源毕业设计是一个既有挑战性又有实用性的课题。
UPS不间断电源毕业设计

摘要随着计算机技术、网络技术、通信技术的发展,国民经济、国防军工、政府部门的各个领域要保障计算机信息网络系统的安全、可靠运行,就离不开UPS不间断电源,这已成为信息业界乃至各行各业的共识。
根据UPS不间断供电的原理,本文以提高UPS的可靠性为基本点,从UPS 电源装置的结构和形式来考虑其设计方案。
整个UPS主电源装置由整流/充电器、逆变器、静态旁路、维修旁路等部分组成。
整流/充电器(包括蓄电池)为UPS提供在线工作的能量输入;逆变器为UPS提供在线工作的高质量的稳压稳频的交流电输出;静态旁路为UPS在整流/充电器或者逆变器故障情况下提供旁路工作电源,逆变器供电和静态旁路供电之间可实现不间断供电切换;维修旁路为UPS定期检修或故障维修时提供旁路电源。
基于电源技术的高频化、模块化、数字化、绿色化的发展方向,本文结合现代电力电子技术以及信息处理技术的最新发展,利用微机作为控制核心,研究和开发大功率(10kVA以上)在线式智能UPS不间断电源。
关键词:不间断电源微机控制电力电子技术智能化ABSTRACTWith the development of the computer technology, the network technology, communication technology, in all the fields of the national economy, national defense and war industry, government ministries, they must depend on UPS (Uninterruptible Power System)By the principle of UPS, this paper considers the design scheme from its structure and format for increasing its reliability. The main power device is made up of rectifier, charger, inverter, static bypass, maintenance bypass. Rectifier and charger (including storage battery) offer the energy input of UPS when it is online. Inverter offers the CVCF (Constant Voltage and Constant Frequency) AC output when UPS is online. Static bypass offers online bypass power supply when rectifier, charger, or inverter results in faults, and the switching between inverter and static bypass is not interruptible. Maintenance bypass offers bypass power supply when UPS needs repairing or Maintaining.Based on the development trend of higher frequency, modularization, digitalization, and greenness for power technology, this paper is relevant to the recent development of modem power electronics technology and information processing technology, and has studied the above middle capacity (Above10KVA) online intelligent UPS, using microprocessor as core control.Keywords: UPS Control by microprocessorPower Electronics Technology Intelligent目录第一章概述 (1)1.1 UPS的发展 (1)1.1.1 UPS的发展历程 (1)1.1.2 UPS的发展前景 (3)1.2 本课题研究的目的和意义 (4)1.3 本课题的任务和要求 (5)1.3.1 本课题的任务 (5)1.3.2 本课题的要求 (5)第二章系统整体设计方案 (7)2.1 UPS电源不间断供电的原理 (7)2.1.1 负载间断供电的原因 (7)2.1.2 不间断供电的原理 (7)2.2 系统整体设计原理框图 (9)2.3 整流/充电器设计方案 (9)2.4 逆变器设计方案 (10)2.5 旁路电源设计方案 (11)第三章整流/充电器的设计 (12)3.1 整流/充电器主回路设计 (12)3.1.1 整流变压器的设计 (13)3.1.2 直流滤波电抗器和滤波电解电容的设计 (14)3.1.3 主回路电路 (15)3.2 整流/充电器控制设计 (16)3.2.1 微处理器与16位单片机 (16)3.2.2 整流/充电器的微机控制系统 (18)3.2.3 整流/充电器的控制软件设计 (23)第四章逆变器的设计 (24)4.1 PWM逆变器的原理 (24)4.1.1 逆变电路及其控制方式 (24)4.1.2 PWM逆变器的基本原理及PWM波的生成方法 (26)4.2 UPS逆变器主回路设计 (29)4.2.1 PWM型三相桥式IGBT逆变电路 (29)4.2.2 逆变器输出变压器和静态开关 (33)4.2.3 逆变器主回路电路 (33)4.3 UPS逆变器控制电路设计 (34)4.4 UPS逆变器控制软件设计 (37)第五章 UPS旁路电源设计 (44)5.1 静态旁路的基本原理 (44)5.2 切换与控制技术 (44)5.3 UPS静态旁路主电路 (46)5.4 维修旁路 (47)第六章 UPS系统抗干扰设计 (48)6.1 干扰源 (48)6.2 干扰对UPS电源的影响 (48)6.3 EMC与抗干扰设计 (49)6.3.1 EMC简介 (49)6.3.2 抗干扰的方法 (50)6.3.3 UPS电源抗干扰措施 (50)结论 (53)致谢 (55)参考文献 (56)附:大功率UPS供电系统原理框图及各部分设计方案图第一章概述自从电子设备特别是计算机问世以来,电源问题一直是人们十分关心的问题。
UPS设计与方案

UPS设计与方案UPS,即不间断电源,是一种必不可少的电源设备,它可以在停电或其他因素导致的电力问题时维持电力供应,确保设备正常运转。
UPS在许多场合得到应用,包括家庭、办公室、医疗机构、数据中心、工厂等等。
本文将探讨UPS的设计与方案。
UPS的设计要素1. 输入电压稳定性:UPS应该能够接受输入电压波动并稳定电压输出。
因此,所选电池的电压范围需要考虑到输入电压的范围。
2. 输出电压稳定性:UPS输出的电压应该能够提供稳定的电力。
特别是在超载或电力波动前,输出电压应该能够保持稳定,以保护所连接的设备不受损坏。
3. 额定容量:UPS的容量应该能够满足所连接设备的需要。
我们通过计算设备的功率需求和输出功率来确定所需的UPS容量。
4. 转换时间:当电网出现问题时,UPS应该能够自动启动并维持设备的电力供应。
转换时间应该足够短,以防止所连接设备出现中断,普通的UPS的转换时间要控制在20ms内。
5. 电池容量:UPS的电池容量要考虑到设备断电后的持续供电时间。
如果UPS需要维持设备的运行时间较长,则需要更大的电池容量。
此时,要注意UPS的重量和价格。
6. 保护措施:UPS应该配备过电压和过电流保护措施,防止所连接设备受到电力突波或其他异常情况的损害。
UPS的选型根据实际需求选购UPS时,需要考虑到以下几个因素:1.所需的容量:首先需要确定需要的容量。
我们可以根据所要连接设备的功率集合,计算出UPS的总容量。
2.输出电压要求:根据设备的电源要求,可以确定UPS的输出电压,通常UPS的输出电压为220V或110V。
3.特殊功能:不同的UPS可以提供不同的特殊功能,如切换时间、LED灯、USB接口,以及对环境温度、湿度、噪声水平的控制。
4.品牌和价格:品牌和价格也是选购UPS的关键因素。
我们可以选择市场领先品牌的UPS,以保证设备的质量和可靠性。
而价格则应该根据实际需求和预算进行综合考虑。
UPS的安装准备在安装UPS之前,需要做出一系列准备工作:1.计算容量和标识设备:我们需要计算所有设备的功率需求,并选择UPS的容量。
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谢志超U P S不间断电源的设计-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN毕业设计姓名:谢志超专业:机电一体化班级:机电1001班指导教师:史琳芸电子信息工程系印制二○一二年十一月宝鸡职业技术学院毕业设计任务书姓名:谢志超专业:机电一体化班级:机电1001班设计课题:UPS不间断电源的设计指导教师:史琳芸电子信息工程系印制二○一二年十月参考文献:1. 浣喜明电力电子技术高等教育出版社 2011.72. 谭恩鼎电工基础高等教育出版社 2000.93. 王廷才彭慧纯 Protel 99 SE EDA 技术及应用机械工艺出版社 2008.54. 李成章现代电源及电路图集电子工业出版社2001.75. 张乃国UPS供电系统应用手册电子工业出版社20036. 王其英何春华编着新型UPS工作原理与实用技术及选购指南20067. 张乃国电源技术中国电力出版社 19988. 陈汝全电子技术常用器件应用手册机械工业出版社1998教研室主任意见:系主管领导意见:任务下达日期2012年9月19日规定完成日期2012年11月19日摘要随着计算机技术、网络技术、通信技术的发展国民经济、国防军工、政府部门的各个领域要保障计算机信息网络系统的安全、可靠运行就离不开UPS 不间断电源这已成为信息业界乃至各行各业的共识。
根据UPS不间断供电的原理本文以提高UPS的可靠性为基本点从UPS电源装置的结构和形式来考虑其设计方案。
整个UPS主电源装置由整流/充电器、逆变器、静态旁路、维修旁路等部分组成。
整流/充电器(包括蓄电池)为UPS提供在线工作的能量输入逆变器为UPS提供在线工作的高质量的稳压稳频的交流电输出静态旁路为UPS在整流/充电器或者逆变器故障情况下提供旁路工作电源逆变器供电和静态旁供电之间可实现不间断供电切换目录第一章概述 (1)1.1 UPS的发展历程 (1)1.2 UPS发展的前景 (1)第二章系统整体设计方案 (2)2.1 UPS电源不间断供电的原理 (2)2.2 UPS总结构框图 (3)第三章单元电路设计 (4)3.1 降压并滤波 (5)3.2 整流电路 (5)3.3 稳压电路给蓄电池充电 (6)3.4 逆变器及逆变电路 (6)3.5斩波电路信号的产生 (8)3.6 变压器变压并滤波输出 (9)3.7 UPS切换开关 (9)第四章总体电路图 (10)第五章结论 (11)第六章致谢 (12)第七章参考文献 (12)概述自从电子设备特别是计算机问世以来,电源问题一直是人们十分关心的问题。
对于一些特殊位置的重要设备,人们不但关心其供电电源本身的性能指标,更注重供电电源的质量,即供电的稳定性和不间断性。
因为这些设备的电源一旦出现不稳定或者消失,就将造成非常大的损失,甚至无可挽回的损失。
所幸的是不间断电源UPS(Uninterruptible Power System)的出现为解决这个问题提供了广阔的前景1. UPS的发展历程:最初的UPS是由旋转电动机供应能量的动态UPS,即不间断是靠动能维持。
随着社会技术的提高,于是出现了静态UPS,它的主电路和控制电路均采用半导体器件,它也是目前绝大多数概念中的UPS。
2. UPS的发展前景:从以上可看出UPS从当初发展到今天计算机系统、网络系统在内的能源、医药、交通、通讯系统等领域。
特别是从技术内含意义上讲,从当初单一的机械式到今天包罗了当代全部的电子技术:从微电子学到功率电子学,从线性电路到数字电路,从计算机硬件到软件,从电信号通讯到光纤通讯以及机电一体化技术。
随着微电子技术和电力电子技术的不断发展,电源技术的高频化、模块化、数字化、绿色化成为发展趋势,UPS不间断电源也不例外。
电力电子功率器件的高频化和模块化使得UPS电源产品的体积和重量大大减小,而可靠性和效率得以提高,可带来显着节能、降耗的可观经济效益。
由此可看出,UPS已当之无魄成为当代高科技成员,而且正随着电力电子技术、计算机技术、网络技术等相关技术的发展而不断发展。
第二章系统整体设计方案UPS不间断电源装置不间断供电的含义就是指当交流输入电源市电发生异常或断电时,电源装置能继续向负载供电,而且能保证供电质量,使负载供电不受影响。
实现此目的的交流不间断UPS电源的基本组成,如图2-1所示:图1 UPS基本组成框图在此基本组成电路中当市电发生断电或异常时,关键在于使用蓄电池放电,以蓄电池代替整流器,向逆变器提供直流输入从而保证负载供电的不间断和质量。
如果要保证负载的不间断供电和负载的供电质量,就必须增强UPS电源装置的可靠性,因为只有电源装置的可靠性提高了,才能使负载供电不间断和质量得到充分保证,这就要从UPS电源装置的结构和形式来考虑其设计方案。
下面在分析不间断供电的原理的基础上,提出本课题的整体设计方案。
2.1 UPS电源不间断供电的原理负载间断供电的原因,造成负载间断供电的原因有很多,概括起来主要有: 1.交流输入电源市电突然发生停电。
造成这种突然停电的原因较多,如用户发生故障或事故.造成电源跳闸.雷击造成短路而跳闸.或者由于雷击引起输电线断裂.鸟害引起断裂而跳闸.台风或龙卷风将输电线刮断等。
2.交流输入电源发生瞬间停电。
3.电源装置发生故障而中断供电。
因此,解决负载不间断供电须从以上三方面主要原因入手。
从UPS基本组成原理图1可看出,(1)在交流输入电源正常的情况下,整流器一方面为逆变器提供直流输入电压,同时另一方面向蓄电池充电,使蓄电池储存能量,一旦交流输入电压发生异常或断电、或者整流器发生故障时,整流器就无直流输出,这时蓄电池自动代替整流器向逆变器提供直流输入电压,逆变器仍能正常工作。
当市电恢复正常或者整流器故障排除后,恢复整流器供电,这样负载得到连续供电,不会产生间断供电的现象。
(2)当逆变器发生故障时,很明显,图1所示结构的UPS就不能实现负载的不间断供电。
2.2 UPS总结构框图:UPS结构图如图2所示:为在线式UPS的原理框图,其基本原理是,当市电正常时,从输入端输入220V电压,经过变压器将电压变小,在滤去杂波,整流成直流电压,经过斩波和稳压给蓄电池充电,以保证蓄电池充足的电量,再经过PWM逆变电路将直流变为交流,经过升压变压器变为所需要的电压,在用交流滤波滤去杂波。
一旦市电发生变化或者停电,就由蓄电池工作,代替整流器输出直流电,经逆变成恒压恒频的交流,因此供电不受市电停电的影响。
在线式UPS无论市电是否正常,其功率流程都是“市电—滤波一整流滤波-逆变器-静态开关-输出”。
只有当逆变器发生故障或过负荷时,才通过静态转换开关切换到市电旁路,其功率流程是“市电-静态开关-输出”。
UPS应包含交流滤波器.整流器.斩波器.稳压器.逆变器等等器件和线路。
图2 UPS结构原理图第三章各单元电路设计3.1、降压并滤波:如图3所示:从电网上输入220V交流电,经过变压器将电压降低,再经过交流滤波器L5.C10把杂波滤去。
图3 变压器与交流滤波3.2、整流电路:变压器T1交流电输入,经过整流电路将电压转换成直流给蓄电池充电,采用升压斩波方式,由于整流电路出来的电压含有较大的纹波,电压质量不太好,故需要进行滤波。
本电路采用RL低通滤波器,通过串联一个电感L1,滤除电流的高次谐波,并联一个电容C1滤除电压的高次谐波,以减小纹波电路。
如图4所示:这是一种能够抑制输入高次谐波干扰及改善功率因子的电路,采用PWM控制方式,由SG3525的管脚1跟踪控制,采用这种控制方式,能使输入电流为正弦波,而输入功率因子接近于1.由图可知:经二极管整流桥整流成直流。
Q1导通时,电路C1放电,电感L1储存能量,Q1关断后,电感释放能量,给电容充电及给负载提供能量。
同时,整流电路前设置个熔断器可以有效保护电路及其元器件不被损坏。
图4 整流与斩波电路3.3、稳压电路给蓄电池充电:如图5所示:斩波出来的电进入LM137后进行稳压,LM137的接地管脚连一个三极管,输出端3连两个电阻用来保护电路,后直接接二极管给电池充电,以连续的供给电流。
图5稳压充电电路3.4、逆变器及逆变电路:逆变器采用正弦波PWM逆变器方式:图6所示为正弦波单相全桥逆变器电路。
各个IGBT的栅极信号为180度正偏,180度反偏,并且V1和V2的栅极信号互补,V3与V4栅极信号互补,控制方式采用三角波PWM方式,但UPS负载一般为电容输入型,因输出电流峰值高,使输出电压波形畸变,为此要采取相应措施。
目前采取措施是通过提高载波频率,加快控制响应,并应用瞬时波形控制方式使输出电压接近正弦波。
图6正弦波逆变电路逆变电路SG3524为逆变器的核心电路如图7所示,逆变频率由R17和C7以及SG3524片内振荡器决定。
SG3524的11和14脚的驱动输出由9脚的高电位决定。
逆变电路工作后,在整流和逆变输出成正比的电压调节R8的大小,C15滤波,回馈回SG3524的1脚,作为比较电压同2脚的基准电压进行比较,改变11和14脚输出波形的占空比,使逆变器输出的电压稳定在220V。
逆变原理分析,IGBT的G极触发脉冲由SG3524的11、14脚提供。
T2、T5同时触发,T3、T4同时触发。
当T2、T5触发时,交流输出电压上正下负,T3、T4触发时,交流输出电压上负下正。
当T2、T5关断后,由于有电感存在,电流通过D7,D10续流,当T3,T4关断后,由D8、D9来实现续流。
电路中的电容C5和电感L2不仅能限制电压、电流的跃变,还能为阻感负载提供无功能量。
SG3524的基准源属于常规串联式直流稳压电源,它由集成块内部的谐波发生器,PWM比较器等组件向外提供5V的工作电压。
由振荡器先产生0.6V~3.5V的锯齿波电压Vj,再变换成矩形波电压,送至触发器、或非门,并由管脚3输出。
SG3524的工作原理,开关电源输出电压经取样处理后送至放大器的反向输入端,与基准电压比较后,将产生的误差电压送到PWM比较器的一个输入端,另一端接至锯齿波发生器,由此可控制PWM的脉宽调制信号,最后依次通过或非门HF1,HF2功率放大器VQ1,VQ2输出。
图7 SG3524逆变电路3.5、斩波电路信号的产生:此电路主要用来驱动IGBT斩波。
产生PWM信号有很多方法,但归根到底不外乎直接产生PWM的专用芯片、单片机、PLC、可编程逻辑控制器等本电路采用直接产生PWM的专用芯片SG3525.该芯片的外围电路只需简单的连接几个电阻电容,就能产生特定频率的PWM波,通过改变IN+输入电阻就能改变输出PWM 波的占空比,故在IN+端接个可调电阻就能实现PWM控制。
为了提高安全性,该芯片内部还设有保护电路。
它还具有高抗干扰能力,是一款性价比相当不错的工业级芯片。