江苏大学智能开关电源技术论文--UPS电源(课程论文).doc

智能开关电源技术论文 学 院：电气信息工程 姓 名： 学 号： 日 期：2013.10.19 UPS概述 摘要：随着科学的发展社会的进步，一些重要用户的关键设备如互联网数据中心、银行清算中心、证券交易系统、通信网管中心等，要求提供高质量的无时间中断的交流电源。而UPS在此也越来越备受关注。 关键词：UPS 原理 结构 UPS的发展现状 自二十世纪六十年代出现了一种新型的交流不间断供电系统以来。以美国为代表的发达国家相继开始了对UPS的生产、研究工作。发展至今，己研究、制造出形形色色、种类繁多的各式UPS。其被广泛的应用于金融、电信、政府部门、邮政、税务等企事业单位。 同一切先进技术一样，在广大市场的需求下，在各种先进控制技术的强力推动下，UPS也正在不断的朝着自己的方向发展。目前，国内外学者都对UPS开展了广泛的研究工作，各种先进的控制技术被引入。在此基础上，许多国外知名UPS生产厂商，如山特、梅兰日兰、APC等，纷纷利用自己的技术优势推出了多款集数字化、智能化、网络化于一身的新一代UPS。 于此同时，《行业UPS市场状况分析》上显示，作为UPS消费大国的中国，不论是大功率市场还是小功率市场，我国的国产UPS市场占有率都小于50%,甚至30%都不到。由此可见，与国外相比，我国在UPS研究与生产领域都还处于一个弱势阶段。 UPS的分类 目前，市场上UPS品牌和种类繁多，但可从电路主结构、后备时间、输入/输出方式、输出波形和输出容量等五个方面对其进行分类，其中按电路主结构进行分类是目前最常用的分类方法。 按电路主结构分类： 1、后备式UPS 早期的后备式UPS在市电供电正常时，市电直接通过交流旁路和转换开关向负载供电， 交流旁路相当于一条供电回路，逆变器不工作，此时供电效率高但质量差。近年出台的后备 式UPS往往在交流旁路上配置了交流稳压电路和滤波电路加以改善。当市电异常（市电电压、频率超出后备式UPS允许的输入范围或市电中断）时，后备式UPS通过转换开关切换到由蓄电池提供电能的状态，逆变器进入工作状态，此时输出波形为交流正弦波或方波。后备式UPS存在切换时间，一般为4～10ms，但对一般的计算机设备的工作不会造成影响。 2、在线式UPS 在线式UPS一般采用双变换模式。当市电正常时，在线式UPS输入交流电，通过充电 电路对蓄电池进行充电，同时AC/DC电路将交流电转换为直流电，然后通过脉冲宽度调制 技术，由逆变器再将直流电逆变成正弦波交流电供给负载，起到无级稳压的作用。而当市电 中断时，后备蓄电池开始工作，此时蓄电池储存的电能通过逆变器变换成交流正弦波或方波 并供给负载，因此无论是在市电供电正常时还是在市电中断由蓄电池逆变供电期间，逆变器 始终处于工作状态，这就从根本上消除了来自电网的电压波动和干扰对负载的影响，真正实 现了对负载的无干扰、稳压、稳频以及零转换时间。 3、在线互动式UPS 在线互动式UPS 是介于后备式UPS和在线式UPS 工作方式之间的UPS设备，它集中了 后备式UPS效率高和在线式UPS供电质量高的优点。在线互动式UPS 的逆变器一直处于工 作状态，具有双向功能：在市电正常时，UPS的逆变器处于反向工作状态，给蓄电池组充电， 起充电器的作用；在市电异常时，逆变器立刻转入逆变工作状态，将蓄电池组的直流电转换 为交流正弦波输出。在线互动式UPS也有转换时间，但比后备式UPS短，保护功能较强。 另外，它还采用了铁磁谐波变压器，抽头调压在市电供电时具有较好的稳压功能。 4、串并联调整式UPS 串并联调整式UPS多采用双逆变电压补偿技术也称为Delta技术，它成功地将交流稳压技术中的电压补偿原理运用到UPS的主电路中。当市电正常时，两组逆变器只对输入电压与输出电压的差值进行调整和补偿，逆变器承担的最大功率仅为输出功率的20%，所以功率强度很小，功率余量大，这就增强了UPS的输出能力和过载能力，不再对负载电流波峰系数予以限制，可从容地对付冲击性负载，也不再对负载功能因数进行限制，输出有功功率可以等于标定的KVA值。 UPS的工作原理 后备式UPS工作原理 后备式UPS的工作原理为：当电网供电正常时，一路市电通过整流器对蓄电池进行充电，而另一路市电通过自动稳压器初步稳压，吸收部分电网干扰后，再由旁路转换开关直接提供给用户。此时，蓄电池处在充电状态，直到蓄电池充满而转人浮充状态。后备式正弦波输出UPS的电路采用了抗干扰式分级调压稳压技术，当市电电压180—250V之间变化时，其电压稳定度达±5%，UPS相当于一台稳压性能较差的稳压器，仅对市电电压幅度波动有所改善，对电网上出现的频率不稳、波形畸变等“电污染”不作任何调整。 当电