全数字化ups电源系统设计毕业设计论文管理资料Word格式文档下载.docx

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姓名：

学号：

学院：

专业：

设计题目：

全数字化UPS电源系统设计

专题：

指导教师：

职称：

2011年6月徐州

中国矿业大学毕业设计任务书

毕业设计主要内容和要求：

UPS主要向一些用户的关键设备（铁路和民航的售票系统、互联网数据中心、医院的生命维护设备、银行清算中心等）提供工作频率稳定，稳压精度高、电压失真度小的正弦波电源。

要求：

设计在线式三进三出10KVA全数字化无人监守三相UPS。

1：

系统的硬件设计，包括功率主电路和控制（DSP2系列）电路，以及检测和保护电路。

（各部分选型）

2：

系统的软件设计

3：

逆变要求SVPWM技术

4：

蓄电池管理

5：

MATLAB实验结果。

6：

翻译电气自动化英文资料（近5年内）一篇3000汉字左右

院长签字：

指导教师签字：

中国矿业大学毕业设计指导教师评阅书

指导教师评语（①基础理论及基本技能的掌握；

②独立解决实际问题的能力；

③研究内容的理论依据和技术方法；

④取得的主要成果及创新点；

⑤工作态度及工作量；

⑥总体评价及建议成绩；

⑦存在问题；

⑧是否同意答辩等）：

成绩：

指导教师签字：

年月日

中国矿业大学毕业设计评阅教师评阅书

评阅教师评语（①选题的意义；

②基础理论及基本技能的掌握；

③综合运用所学知识解决实际问题的能力；

③工作量的大小；

⑤写作的规范程度；

评阅教师签字：

中国矿业大学毕业设计答辩及综合成绩

答辩情况

提出问题

回答问题

正确

基本

正确

有一般性错误

有原则性错误

没有

回答

答辩委员会评语及建议成绩：

答辩委员会主任签字：

学院领导小组综合评定成绩：

学院领导小组负责人：

摘要

不间断电源（UPS）在计算机、通信系统、医院等一些重要用电系统中占有决定性地位，能在市电正常或故障情况下为负载提供可靠、干净的电源。

在各种UPS中，在线式UPS具有电源故障保护性能优越、实时性能强、精度高等特点，故本文主要设计了一台容量为10KVA的在线式UPS。

本文研究一种基于DSP芯片的在线式UPS，这是一种功能完备、性能良好的新型UPS。

随着对UPS性能、精度等指标要求的不断提高，将DSP芯片应用到UPS中可将先进的SVPWM控制策略引入到控制系统中，实现UPS的全数字控制。

本系统使用DSP/TMS320LF2407做为UPS的主控芯片，保证系统高速、实时、可靠性的要求。

根据在线式UPS电源的功能要求，设计各环节硬件电路，并给出电路中各参数的具体计算过程及结果；

根据功能要求给出了系统软件流程；

对SVPWM的二电平逆变器的控制原理和算法进行了研究,该算法具有优化输出电压波形、减少谐波含量、提高电压利用率、易于数字实现等优点,仿真结果证明该算法能够很好的实现全数字UPS电源系统的技术要求。

关键词：

在线式UPS；

DSP；

SVPWM控制策略；

数字化控制系统；

ABSTRACT

Uninterruptiblepowersupply（UPS）inthecomputer,communicationssystems,hospitalsandotherpowersystemplaysanimportantdecisiveposition,UPScanprovidereliableandcleanpowerfortheloadnomatterinnormalorfaultconditions.InavarietyofUPS,theon-lineUPSwithSuperiorperformanceandpowerfailureprotection,strongreal-timeperformance,highprecision,sothispapermajordesignedacapacityoftheon-line10KVAUPS.

Inthispaper,anon-lineUPSbasedonDSP,whichisafullyfunctional,goodperformanceofthenewUPS.WiththeimproveoftheUPSperformance,accuracyandotherindicatorsrequirements,theDSPcanbeappliedintotheUPSadvancedSVPWMcontrolstrategywillbeintroducedintothecontrolsystemtorealizethefulldigitalcontrolUPS.ThesystemuseDSP/TMS320LF2407asUPS'

smainchip,ensuringthesystemhigh-speed,real-timeandreliabilityrequirements.Accordingtothefunctionofon-lineUPSpowerrequirements,designallaspectsofhardware,andgivesthespecificparametersofthecircuitandresultsofcalculations;

Accordingtothefunctionalrequirementsofsoftwareprocessisgiven;

researchedthecontrolprincipleandalgorithmofTwo-levelSVPWMinverter,thealgorithmhasoptimizedtheoutputvoltagewaveform,reducetheharmoniccontent,increasethevoltageutilization,easytoimplementdigitaletc.simulationresultsshowthatthealgorithmcanbegoodforfulldigitalUPSpowersystemtechnicalrequirements.

Keywords：

On-lineUPS;

　DSP;

　SVPWMcontrolstrategy;

　digitalcontrolsystem

1绪论

智能化

网络化

模块化

数字化

高频化

绿色化

UPS

控制技术

UPS（UninterruptiblepowerSupply）是一种能提供优质电源并保证电源连续供应的电力电子装置。

UPS最早的应用是在为医院的手术室、电台和电视台的节目播出系统、军事国防等特殊领域出现紧急情况时提供可靠的应急电力供应。

随着计算机处理系统的广泛应用，UPS同时充当起了计算机系统的保护神，它能使计算机系统在工作中突然遭遇停电之后继续工作一段时间，以便用户能够紧急存盘和备份，使计算机系统不致因停电丢失数据而造成不必要的损失。

随着信息化社会的发展，UPS应用于更加广泛的领域，如:

金融证券、航空航夭、电信电视、办公自动化等，因此对UPS提出了更新、，UPS的应用将呈现出从单机向冗余结构变化;

从注重系统的可靠性向注重系统的可用性变化;

从单纯供电系统向保证整个IT运行环境变化等趋势。

随着信息技术、电子技术、控制技术的发展，各种先进技术已广泛应用在UPS的设计开发中，因而UPS技术进一步朝着模块化、智能化、数字化、网络化、高频化、绿色化等几个主要方向发展，如图1－1所示。

图1－1UPS控制技术的发展

为了克服电网干扰对用电设备的破坏，目前广泛采用UPS为敏感的用电设备供电。

如何消除形形色色的干扰对用电设备造成的影响，为用电设备提供高可靠性，高质量的纯净的电源，是各UPS厂商面对的问题。

一套功能完善的UPS可以最大限度地消除来自电网上的各类干扰。

UPS电源以它可以同时向用户提供具有以下优点的高质量电源而独领风骚:

输出电压的精度高；

工作频率稳定；

电压失真度小的纯正正弦波电源；

输出波形不存在干扰以及不管市电供电是否正常，它都能够为用户提供高质量的无间断的交流电源。

而且，随着高智能芯片以及先进的IGBT驱动型脉宽调制技术的出现，UPS电源的可靠性达到极高的水平。

随着计算机应用的需要，UPS逐渐向两边发展。

从输出功率来看，大到几十KVA甚至更高，一般在电信、金融、运输、公共事业单位中得到使用；

小至10W，一般在网络线路的有源部件中使用，以保障网络的正常运行。

由于中大功率UPS在性价比方面的优势与周边设备的发展，中大功率UPS的应用越来越广，需求越来越大。

大功率的UPS一般负担重要系统的供电，其研制技术难度大，因此研究三相大功率UPS具有广泛的应用前景和普遍的现实意义。

逆变器是UPS的核心，必须具有输出高质量正弦电压的能力。

逆变电源的输出波形控制技术是建立在工业电子技术、半导体技术、现代控制技术、现代电力电子技术、磁性材料等学科基础上的一门实用技术。

电网的干扰主要有以下几种:

1）市电电压不稳，有时甚至还会发生市电中断；

2）市电频率波动范围过大；

3）由于用户在电网上投入计算机、通信设备和家用电器之类的非线性负载对电网污染而造成市电电压正弦波形的严重畸变；

4）从电网串入的各种干扰和高能浪涌经常造成设备损毁。

以上污染或者干扰对计算机或者其他的敏感先进仪器设备造成的危害不尽相同。

例如电源中断，可能造成硬件损坏;

电压跌落，可能导致硬件提前老化，文件资料的丢失;

过压或者欠压以及电压浪涌，可能导致驱动器，内存和逻辑的损坏，还可能产生不可预料的软件故障;

噪声电压和电压瞬变可能损坏逻辑电路和文件资料。

UPS的功能除了是一个备用电源外，它还具备电力净化的作用。

现在的电源工业，可以向用户提供一下4种类型的UPS：

一、在线式UPS电源

在线式UPS电源的逆变器串联连接在交流输入与负载之间，电源通过逆变器连续向负载供电，其结构决定了其输出与市电输入无关。

这种UPS电源的供电方式如图1－2所示：

市电正常时，市电经过整流器之后由逆变器向负载供电；

市电不正常时，由蓄电器经逆变器向负载供电。

它的输入、输出环节都是彼此独立控制的，因此对市电输入的适应能力很强，尤其是表现在对频率变化的适应能力上。

在线式UPS电源的输出是高质量的正弦波交流电源，频率和电压的稳定度、精度都很高。

另外，由于在线式UPS电源有输入滤波器，市电的交流输入经整流滤波器变成直流