UPS不间断电源设计Word格式文档下载.docx
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(2)
姓名:
唐青荣怀润
指导教师:
周松林
电气工程系
2011年5月12日
1、任务书
课题名称
指导教师(职称)
周松林
执行时间
2012~2013学年第一学期第九周
学生
学号
承当任务
唐青荣
1009111072
怀润
1009111126
设计目的
1、UPS电源是保障供电稳定和连续性的重要设备
2、当UPS电源系统本身出现故障时有自动旁路功能,当需
要检修时可采用手动旁路,使检修、供电互不影响
设计要求
1.给出设计原理框图;
2.给出具体设计思路,画出电路图;
3.编写设计说明书。
摘要
UPS(UninterruptiblePowerSystem),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,同时它还向机电池充电;
当市电中断(事故停电)时,UPS立即将机电池的电能,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
Abstract
UPS(UninterruptiblePowerSystem),namelytheuninterruptiblepowersupply,isakindofenergystoragedevice,uninterruptiblepowersupplyvoltageandfrequencyofthemainpartoftheinverter.Mainlyusedforpowersupplytoasinglecomputer,computernetworksystemorotherpowerelectronicequipmenttoprovideuninterrupted.Whenthepowerinputisnormal,UPScityelectricityvoltagesupplytoload,theUPSisanACvoltageregulator,atthesametimeitalsotothemachinebatterycharging;
whenthepoweroutage(outage),UPSwillimmediatelybuilt-inbatterypower,continuetosupply220Valternatingcurrenttotheloadbythemethodofinversetransformation,theloadtomaintainthenormalworkandprotecttheloadofsoft,hardwaredamage.UPSdevicesareoftenlargeandthevoltageistoolowtoprovideprotectionforallvoltage
ApplicationofpowerelectronictechnologyhaspenetratedintoourdailylifeinLondon,whereUPSuninterruptiblepowersupplyisoneoftheimportantapplications.Powerelectronicscoursethisdesign,designofUPSpoweristhedesignofthemaincontent.WiththewideuseofUPS,inthemodernsocietyisbecomingmoreandmorestrong,used,currently,UPShasaccountedforalargeshareofthemarketinelectricandelectronicproducts,sothecurriculumdesignhaspracticemeaningtome,letmelearnalotfromtheadvancedknowledgeandtheories,tolearntheknowledgeofsublimation,whichwillbehelpfulforourfuturework.
Keywords:
energystorageinverteruninterruptiblepowersupplyvoltagetotheloadpowersupply
插图清单
插表清单
第一章概绪
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。
且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(UninterruptiblePowerSystem)的出现,为解决这个问题提供了广阔的前景。
1.1UPS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,这就是早期UPS的典型结构。
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。
于是出现了燃式UPS系统,这种UPS靠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。
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。
静态UPS的工作方式有在线式和后备式(OnlineandOffline),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。
而且一般来说,从性能上讲,在线式优于后备式;
从容量上讲,后备式一般不大于3KVA,而在线式不受此限制,目前单机容量可以做到600KVA以上,比如M.G,EXIDE,SOCOMEC等公司。
UPS的装机容量正不断扩大,并联成为扩大容量或者冗余系统的必然方法。
比如M.G,EXIDE等公司的UPS机信号用微机处理、通讯采用普通信号,而SIEL公司采用光纤通讯〔OSC系统),从而实现多台UPS的同相同幅、均负载的功能。
由于单相进单相出给市电配电带来极大困难,于是出现了三相入单相出(3/1)的UPS,其最大容量可达60KVA以上,这种单相输出的UPS在切换到旁路时、满负载情况下市电对应的一相将严重超载,因此厂家推出了三相入三相出的UPS产品,而且有三相负载100%不平衡产品,如IPM,SOCOMEC,BORRI,MEISSNER,SAVIN,VICTRON等公司的UPS产品。
为改善后备式UPS的供电质量,人们研制了净化UPS,即将净化电源加在旁路电源上,如国产宝合UPS产品。
结合后备式UPS效率高和在线式UPS供电质量高的优点,人们提出了三端口UPS。
它使得离线式和在线式有机结合在一起,产品如APC、BESTDELTEC、休康等。
近期又出现了不间断蓄电池系统UBS(UninterruptedBatterySystem),它结合了动态UPS和静态UPS的优点,只是噪声稍大,主要应用于特殊场合,如野外、地下室等环境恶劣的场所。
1.2UPS的发展前景
从以上UPS的发展历程可看出,UPS从当初单一的动态存储式到今天多类型多品种动态、静态、动静结合、在线式、后备式(离线式)、后备在线交叉式等。
随之,UPS的应用领域也从当初单一的计算机用户发展到今天计算机系统、网络系统在的能源(如电力)、医药、农林、交通、天文、地理、通讯系统(如网络通讯)等领域,后备时间从当初的几秒钟到今天的几小时、几十小时甚至更常的时间,特别是从技术含意义上讲,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与机电一体化技术。
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,可带来显著节能、降耗的可观经济效益。
微处理器软硬件的引入的可以实现对UPS的智能化管理,进行远程维护和远程诊断。
从而为UPS电源产品的数字化、智能化提供了坚实的基础。
随着人们对环境保护意识的加强,电源系统的绿色化概念被提出。
所谓电源绿色化首先是显著节能,因为节电可以减少发电对环境的污染。
其次是电源不能(或少)对电网产生污染。
事实上许多功率电子节能设备往往是电网的污染源,向电网注入严重的谐波电流,使得总的功率因素下降使电网电压产生毛刺尖峰甚至畸变。
20世纪末各种有源滤波器和有源补偿器的方案诞生,有了功率因数校正PFC,PowerFactorCorrector)方法,为21世纪UPS电源产品的绿色化奠定了基础。
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
2.1负载间断供电的原因
造成负载间断供电的原因又很多,主要有:
(1)交流输入电源(市电)突然发生停电。
造成停电的原因有很多,如:
用户发生事故造成电源跳闸;
雷击造成短路而跳闸,或者雷击造成输电线断裂而跳闸;
台风或龙卷风将电线瓜裂而跳闸等。
(2)交流电源发生瞬间停电。
(3)电源装置发生故障而中断供电。
2.2系统总体设计原理
UPS不间断电源设计的基本原理是将输入的交流电整流转换为直流电,一方面