大学毕业论文-—1000va后备式ups电源设计.doc

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1、 1000VA后备式UPS电源设计 摘 要随着信息技术的发展，UPS逐渐被广泛地应用于银行、证券、军事、医疗、航空航天等众多领域。然而，我国目前仅有少数地区刚刚解决了电力紧张的问题，大部分地区和大城市还面临着电力供应紧张的迫切问题，供电质量更是不能得到保证。但即使是在早已实现电气现代化的美国和其它发达国家，电网的质量也是非常重要的。由于电网本身的问题与各种偶然因素的作用，电压浪涌，电磁噪声，持续电压偏高，持续低压等电网不良现象在发达国家也是时有发生，甚至还可能发生短时间停电。来自电网的不良因素还有，电源电压瞬时或长时间的下陷、浪涌和中断；电源频率的漂移和不稳；电源输入波形畸变；各种尖峰干扰和噪

2、音等等。这一切对于高精度的敏感仪器和不能中断的设备来说是非常有害的。因此研发一种可靠的电源就显得尤其重要，而UPS是一种很好的电力资源,UPS起始是单纯的作为一种备用电源，但现在已经发展成为一种具备稳压、稳频、抗电磁和射频干扰、抗电压浪涌等功能的电力保护系统。因此对UPS电源的研究是顺应社会发展的趋势，而后备式UPS电源发展的较早，技术相对比较成熟，而且具有结构简单、经济实惠、安全可靠等优点而在社会上应用的比较广泛，所以对后备式UPS的研究就显得尤为重要。本文首先对当前UPS的所有形式进行分析、综合，在其基础上确定了主电路拓补结构，并提出了一套基于SPWM控制的单相后备式UPS电源的设计方案。

3、在此基础上本文采用模块化的设计方法，先将其分成几个功能模块，然后按照一定的次序，对各个功能模块进行分析论证，并针对本文研究课题筛选出一套适合本文要求的方案。在对各个功能模块进行筛选的过程中，本文对各个功能模块的特点及其发展进行详细的介绍。与此同时，本文还通过一定的算法根据本文的要求计算选择功能电子元器件。最后，文章还对UPS各种辅助电路的设计进行了全面的描述，并详细的分析了各个电路组成、功能与工作原理。关键词:不间断电源，逆变，模块化设计，功能模块、SPWM控制技术AbstractAlong with the information technology development, UPS wi

4、dely is applied gradually in the bank, the negotiable securities, the military, the medical service, the aerospace and so on the multitudinous domain. However, our country only had the minority area just to solve the electric power tense problem at present, the majority of areas and the big city als

5、o faced the electric power supply tense urgent question, the power supply quality cannot obtain the guarantee. But even if is already is realizing electrical modernization US and other developed countries, the electrical network quality also is must often important. As a result of the electrical net

6、work itself question with each kind of accidental factor function, the voltage surge, the electromagnetism noise, continues the voltage to be high, continues electrical network undesirable tendency and so on the low pressure also is sometimes occurs in the developed country, even also possibly has t

7、he short time power cut. Comes from the electrical network not good factor also to have, the supply voltage flickers now and then the long time to undercut, the surge and the severance; The supply frequency drifting and is not steady; Mains input waveform distortion; Each kind of peak disturbance an

8、d noise and so on. All these the equipment which and cannot sever regarding the high accuracy sensitive instrument said is extremely harmful. Therefore researches and develops one kind of reliable power source to appear especially importantly, but UPS is one kind of very good electric power resource

9、s,The UPS outset is the pure achievement one kind of emergency power supply, but now already developed into one kind to have function the and so on constant voltage, steady frequency, anti- electromagnetism and radio-frequency interference, anti- voltage surge electric power protection system. There

10、fore is complies with the social development to the UPS power source research the tendency, but the reserve UPS power source develops early, technology relative quite mature, moreover has the structure simply, economical, safe reliable and so on the merit but the application quite is widespread in t

11、he society, therefore appears to the reserve UPS research especially importantly. Therefore this article complied with the UPS current development tendency, proposes one kind based on PWM the control technology single-phase reserve UPS power source design method.This article first carries on the ana

12、lysis, the synthesis to current UPS all forms, had determined in its foundation the main circuit develops makes up the structure, and proposed a set based on PWM the control single-phase reserve UPS power source design proposal. This article uses modular in this foundation the design method, divides

13、 into first it several functions modules, then according to the certain order, carries on the analysis proof to each function module, and aims at this article to study the topic to screen a set to suit the plan which this article requests.In carries on screening to each function module in the proces

14、s, this article carries on the detailed introduction to each function module characteristic and its the development. At the same time, this article also through certain algorithm basis this article request computation choice function electron primary device.Finally, the article also to the UPS each

15、kind of auxiliary circuit, like the accessory power supply, the UPS control protection system, the contravariant actuation electric circuit and so on the design has carried on the comprehensive description, and detailed analysis each electric circuit composition, function and principle of work.Key W

16、ord: UPS , inversion, modular design, function module, PWM control technology目 录第一章 绪论 11.1课题的提出及意义 11.2 UPS技术发展过程 2 1.2.1 UPS的组成 31.2.2 UPS最新发展动向 51.2.3国内外研究现状 71.2.4UPS的分类 71.3本文的选题背景及主要研究工作 81.3.1选题背景及研究的意义 81.3.2本文的主要内容 9第二章单相后备式UPS电源的设计 102.1 系统设计指标 102.2 系统总体设计方案 122.3主电路的设计 132.3.1 交流自动稳压控制电路

17、的 132.3.2 SPWM控制电路的设计 142.3.3 逆变电路的设计 172.3.4 蓄电池选择 192.3.5充电电路的设计 212.3.6整流滤波电路的设计 232.3.7 转换开关电路的设 242.4本章小结 27第三章辅助电源及保护、检测单元的设计 283.1市电同步电路的设计 283.2检测电路的设计 293.2.1电压检测电路的设计 293.2.2电流检测电路的设计 303.3空载保护及交流极性保护控制单元的设计 323.3.1空载保护电路的设计 323.3.2交流极性保护的设计 323.4保护与告警电路的设计 333.4.1过电压、欠电压保护电路的设计 333.4.2直通、

18、短路保护电路的设 343.4.3过载保护电路的设 343.4.4蓄电池欠电压保护与告警电路的设计 363.5辅助电源及其显示电路的设计 383.5.1辅助电源的设计 383.5.2启动与关断电路的设计 393.5.3指示电路的设计 393.5.4工作状态指示电路的设 403.6本章小结 41第四章结论与展望 424.1 主要研究成果 424.2 本文局限与展望 42参考文献 44致 谢45第一章 绪 论1.1 引言现代社会中，电能是一种使用最为广泛的能源，其应用程度是衡量一个国家发展水平的重要标志之一。随着科学技术的发展，人类社会对电能的需求正日益增加，同时对电能质量以及供电安全性的要求也越来

19、越高。使用不间断电源(UPS, Uninterruptible Power System),确保关键用电设备的安全性是解决上述问题的最重要的方法之一。这也使得全社会对不间断电源的需求童日益增加。与此同时，用户对UPS供电系统的可用性提出了更高的要求，已经到了要求可用性为99.999%的程度，也即一年365天中，UPS供电系统的断电时间不能超过5分钟。随着控制技术的发展，PWM (Pulse-Width Modulation 脉宽调制)技术开始被不断的引入UPS控制技术之中。PWM技术的使用提高了UPS产品输出电压的稳定性和纯净程度，同时也提高了UPS产品自身的可靠性。而IGBT技术和高频技术的

20、应用，大大提高了电源效率，降低了系统噪音和电源自身的电力损耗，也提高了系统的可靠性。1.2 UPS发展历史与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期间。在此基础上，许多国外知名UPS生产厂商利用自己的技术优势推出了多

21、款集数字化、智能化、网络化于一身的新一代UPS.于此同时，作为UPS消费大国的中国，行业UPS市场状况分析上显示，不论是其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研究与产生领域都还处于一个弱势阶段。1.2.1 国外UPS电源的现状与发展趋势自从计算机问世以来，对其供电系统的研究就成为保证计算机系统正常运行的重要课题。计算机和网络系统的供电以市电为主。影响供电质量的客观因素一方面是一个国家或一个地区的发电机总装机容量和配电水平、供电网络结构和配电设备以及维护管理自动化水平的落后，是供电质量差、可靠性低的重要原因；另一方

22、面是各种不同性质的负载，特别是一些大容量感性、容性、冲击性、非线性的负载，对电网造成污染，使电网电压的幅值变化、波形畸变、频率漂移；另外，自然或人为的原因，都会危害电力的正常供应，从而影响负载设备的正常运行。供电系统除了要向负载提供高质量的电源外，保证供电的连续性已经成为重要的不可缺少的功能，不间断供电系统(UPS)就是在这种形势下应运而生的。UPS供电系统从产生到现在已有几十年的发展历程，在技术不断发展和改进的过程中，其保护功能也在不断地发生变化，特别是在网络技术高速发展的今天，这种变化就更明显。由于UPS电源保障系统是支持大型电脑、电子设备、电机设备系统的，这些系统要有集中测控的设备来监控

23、整个过程的运行。10年前电源保障比较简单，只是单机单元进行监视与维护。后来随着系统愈来愈大，所用的UPS容量也愈来愈大，并要求高可靠性。因此，UPS的技术发展出现了以下几方面的发展趋势:智能化一个智能化UPS的硬件部分，基本上是由普通的UPS加上一台微机系统所组成。在UPS发生故障时，能够及时进行分析，并用程序控制UPS的启动或停止，实现无人值守的自动操作。数字化用最新的数字信号控制器（DSP），实现了UPS系统的100数字化运行。脉冲整流技术采用12脉冲整流器：将UPS的输入功率因数PF提高到0.95以上，使UPS的总输入谐波电流分量下降到8以下，因而也降低了输入电压谐波失真度。高频化随着M

24、OSFET和IGBT等大功率器件的出现，可使功率变换电路的工作频率高达50kHz，从而实现高频化。冗余并机技术通过几个UPS冗余并机运行，可以进一步提高系统的供电可靠性。绿色化UPS在加装高效输入滤波器的基础上还可以在电网输入端采用功率因数校正技术，这样既可消除本身由于整流滤波电路产生的谐波电流，又可补偿输入功率因数。1.2.2国内UPS电源的现状与发展动态我国面临着电力供不应求的尖锐矛盾与事故频频发生的严峻形势。今年6月我国电力部门已宣布，今年将发生严重的“电荒”，决定对24个省市自治区采取拉闸限电的措施来保证基本的电力供应。我们应意识到自身电网存在的问题和隐患。随着中国信息化建设的成熟，信

25、息系统已经涵盖了各种系统，其中包括航空、气象、金融、通讯以及交通等重点行业，这些系统无疑是国家的关键基础设施，而电力系统则是维持这些基础设施不间断运行的必要保证。显然，用户不可能左右整个电网的可靠性，但可以积极地做好自身小环境的电力保护，因此，用户自我保护是当前解决企业电力问题的现实之举，而UPS能够有效地解决停电事故和电力质量不稳定的问题，在美国、日本以及西欧等国家UPS已得到广泛应用。现在用户已经认识到UPS的重要性。我国用户多采用长延时UPS，UPS的电池需要定期充放电，每隔几年需要更换，并且供电维持时间很难超过8h，而出现电力事故时，UPS的任务主要是承担从电力中断到柴油发电机起动的这

26、段时间内的供电，保证电力供应不出现中断，而此后的供电应当交给发电机。图1 供电系统保护功能的变化我国对UPS的需求量将大于西方，原因是：计算机的普及和大量应用。市电质量比西方国家差，电网供电不足、电压波动大、干扰严重是长时期的问题。现代化的进展，CAD/CAM系统的应用已提到议事日程上来，对UPS的需求将与日俱增。当前我国UPS市场，尤其是中大功率UPS产品，主要被国外的一些UPS生产厂家所占领，其中包括美国APC公司、瑞士INVERTOMATIC公司、美国EXIDE公司、美国SANTAK公司、法国MERLINGERIN公司、日本MITSUBISHI公司、德国SIEMENS公司等品牌。而主要用

27、于美国国防军工部门的美国ELGAR公司、美国ETI公司生产的用于军工防御领域的UPS还未进入我国市场。1.3 UPS的分类目前，市场上的UPS品牌种类繁多，但可从电路主结构进行分类。1.3.1按电路主结构分类：后备式(off-line)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供电于负载，交流旁路相当于一条导线，逆变器不工作，此时供电效率高但质量差。在近年的后备式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电池状态，逆变器进入工作状态，此时输出波形为交流

28、正弦波或方波。其工作原理如下：市电正常时，由市电向负载供电，当市电出现故障时，由电池组提供能量，经逆变器向负载供电基本结构由充电器、稳压器、逆变器、电池组和转换开关组成。充电器：市电存在时，对蓄电池充电并浮充，如果是长延时UPS，就要求它有较强的充电能力，或者外加相应容量的附加充电器。稳压器：稳定电压逆变器：市电存在时，逆变器不工作；市电掉电时，由它将直流电压（电池供给）变成符合负载要求的交流电压，电压波形有方波、准方波、正弦波三种形式。电池组:UPS用来作为储存电能的装置，它由若干个电池串联而成，其容量大小决定了其维持放电（供电）的时间。其主要功能是：1.当市电正常时，将电能转换成化学能储存

29、在电池内部。2.当市电故障时，将化学能转换成电能提供给逆变器或负载； 转换开关：市电存在时，接通输入电源向负载供电；市电掉电时，断开电网，接通逆变器，继续向负载供电。图2 后备式UPS原理框图后备式UPS的性能特点是：当市电存在时，效率高，可达98%以上；当市电存在时，输入功率因数和输入电流谐波取决于负载电流，UPS本身不产生附加输入功率因数和谐波电流失真；当市电存在时，输出能力强，对负载电流波峰系数、浪涌电流系数、输出功率因数、过载等没有严格地限制；市电掉电时，输出有转换时间,一般可做到4ms左右,足以满足负载要求；当市电存在时，输出电压稳定精度差，但能满足负载要求；当市电存在时，整机要靠附

30、加滤波电路提高UPS双向抗干扰功能；电路简单，成本低，可靠性高；由于输出有转换开关，受切换电流能力和动作时间的限制，UPS输出功率做大有一定困难，当前市面的后备式UPS多在2KVA以下。在线互动式(line-interactive) 在线互动式UPS是界于后备式和在线式工作方式之间的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。但是，由于充电逆变器共用一个模块，在给电池充电时，由逆变器产生的高频成份很难滤掉，充电效果不是非常令人满意，故不适合作长延时的UPS。因此也是一种适合小型办公或家庭使用的UPS。图3在线互动式UPS原理框图在线式(on-line) 在线式UPS电

31、源一般采用双变换模式。当市电正常时，在线式UPS输入交流电压，通过充电电路不断对电池进行充电，同时AC/DC电路将交流电压转换为直流电压，然后通过脉冲宽度调制技术（PWM）由逆变器再将直流电压逆变成交流正弦波电压供给负载，起到无级稳压的作用；而当市电中断时，后备电池开始工作，此时电池的电压通过逆变器变换成交流正弦波或方波供给负载，因此无论是市电供电正常时，还是市电中断由电池逆变供电期间，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。在线式UPS的这种特点，使它比较适合于用外加电池或加装优质发电机的方法，改装成

32、长时间不间断供电系统。在线式UPS输出多为正弦波，电压及频率稳定，所以它多被用在供电质量要求很高的场所。图4在线式UPS原理框图双逆变电压补偿在线式（Double contravariant on-line） 双逆变电压补偿技术也称为Delta技术，是目前国际上最领先的技术。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，当市电存在时，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，不再对负载功率因数进行限制，

33、输出有功功率可以等于标定的KVA值。图5为Delta UPS技术框图：图5 Delta UPS技术框图1.3.2按其它方式分类按后备时间分：标准机、长效机：按输入输出方式分：单相输入/单相输出、三相输入/单相输出、三相输入/三相输出按输出波形分：正弦波、准正弦波、方波按输出容量分：微型（小于或等于1KVA）、小型（大于1KVA，小于或等于5KVA）、中型（大于5KVA，小于或等于30KVA）、大型（大于30KVA，小于或等于100KVA）1.4 UPS设计研究基础1.4.1理论基础UPS的设计研究工作主要是针对其核心部分逆变器开展的。正如前述，UPS发展到今天，已经出现了多种拓扑结构，不同的拓

34、扑结构有着不同的UPS逆变结构。每种类型的逆变器结构各有特点，其工作原理也各不相同。针对各种UPS逆变器的特点，许多专家、学者提出了众多UPS逆变结构，有自激式推挽逆变器、它激式推挽逆变器、单相半桥逆变器、单相全桥逆变器等等。不同的UPS逆变结构特性各异，但基本思想都是出于改善、提高UPS在不同工作环境下的稳定工作而提出的。下面就现代几种常用的UPS逆变结构进行简要的概述。自激式推挽逆变器所谓自激就是不用外来的触发信号，UPS就可以利用自激振荡的方式输出交流电压，其交流电压的波形为方波。该逆变器主要用于对电压稳定度要求不高但不能断电的地方。由于它的电路简单、价格便宜、可靠性高，故很受欢迎。该逆

35、变器的不足之处就是在于它的不稳压，因此该逆变器在以后的后备式UPS中就不被采用了。它激式推挽逆变器所谓“它激”就是电路的振荡工作是由外加控制信号的激发而实现的。该逆变器的不足之处就是在于它的不稳压。单相半桥逆变器它有两个桥臂，每个桥臂由一个可控器件和一个反并联二极管组成。在直流侧接两个相互串联的的足够大的电容，两个电容的联接点便成为直流电源中点。负载联接在直流电源中点和两个桥臂联接点之间。该逆变器的优点是：简单、使用器件少。缺点是：输出交流电压的幅值仅为，且直流侧需要两个电容器串联，工作时还要控制两个电容器电压的均衡。因此，该逆变器常用在几以下的小功率逆变电源。单相全桥逆变器它共有四个桥臂，可

36、以看成两个半桥电路组合而成。1.4.2技术基础新型快速大容量的开关器件的不断涌现，为有源滤波器的实现奠定了物质基础，从上个世纪80年代至今，大功率晶体管(GTR)、大功率晶闸管(GTO)、功率场效应管(MOSFET)、绝缘栅型双极性晶体管(IGBT)等大功率器件正朝着功率越来越大、工作频率越来越高的方向发展。随着PWM (Pulse-Width Modulation 脉宽调制)控制技术的出现，为UPS逆变器的设计实现提供了必要的硬件基础。1.5本文的选题背景及主要研究工作1.5.1选题背景及研究的意义随着我国现代化建设的加速发展，全社会各种用电设备越来越多。特别像银行、医疗、通信、工业等行业，

37、电源故障对其带来的损失是不可估量的，因此供电的安全性在这些行业中变得至关重要。这使得市场对UPS的需求呈逐年增长趋势。如何为客户提供一个更加安全、稳定与智能的UPS成为自大UPS生产厂商竞相研究的热点。而从技术发展方向上看，己经有越来越多的UPS开始采用PWM技术，以提高UPS的性能和可靠性。目前，大功率UPS采用PWM技术己经比较普遍，最新的发展趋势是，中小功率的UPS也己经开始采用PWM软开关技术作为UPS的设计基础。1.5.2本文的主要内容本文结构安排和主要内容如下:第一章主要论述了当前UPS发展的现状与发展趋势，并指出：不论是从市场角度、还是从技术角度，采用PWM控制技术的UPS是现代

38、UPS发展的必然趋势。此外，全章还综述了当前UPS产品的各种电路拓扑形式，并概述了其设计理论基础与技术基础。最后，介绍了本文的写作背景与课题来源。第二章提出了1000VA单相后备式UPS电源的设计方案，并在设计要求的条件下计算了各种参数，并把整个电路分为几个模块，分别进行设计，其中包括UPS电源主结构框图、UPS电源主电路及主电路子单元的设计方案。第三章对UPS系统辅助电路及保护电路的设计情况进行了较为详细的描述，其中包括:系统辅助工作电源、UPS保护电路、UPS检测电路、UPS指示告警电路等各种电路。第四章对本文的研究设计工作进行总结与展望。第二章1000VA单相后备式UPS电源的设计方案2

39、.1系统设计要求及其技术指标2.1.1系统技术性能指标根据国家相关行业标准(GB/T 7260.2-2003, GB/T 7260.3-2003)，所有UPS的生产和设计必须达到或优于其规定的技术指标。因此，本文参考厦门科华恒盛股份有限责任公司的企业标准制定了相应的设计标准，并规定本项目所设计的1000VA单相后备式UPS电源必须达到或优于其相关企业标准。本设计所必须达到的主要技术指标如表2.1所示。指标对象指标参数系统设计容量系统设计功率（VA）1000输出功率因数0.8交流输入相数单相标称电压（V）160275标称频率（Hz）50 5%电池电压（V）24交流输出相数单相标称电压（V）200

40、242标称频率（Hz）市电供电时与市电同频率，逆变时501%输出波形准正弦波切换时间（ms）6推荐使用负载两套PC机+针式打印机其它特性备用时间15分钟充电恢复时间（h）10电池效率70报警功能电池低压、市电异常、UPS故障面板显示LED指示灯显示：市电供电状态、逆变状态、电池欠压状态音频噪声（db）40保护功能市电陷落保护、市电浪涌保护、市电失真保护、电池过放电保护、过载或短路保护工作温度0-40相对湿度0-95%，无冷凝表2.1 UPS系统设计指标根据系统技术指标计算系统设计的其它参数如下：根据系统给出的指标可得：输入电压的正常值=220V，输入电压的最大值=275V，输入电压的最小值=1

41、60V；输出电压的正常值=220V，输出电压的最大值=242V，输出电压的最小值=200V；整机总效率=80，输出功率=1000VA根据公式可得输入功率，又根据可得。于是输出电流正常值，输出电流最小值，输出电流最大值；同理可得：输入电流正常值，输入电流最大值，输入电流最小值，于是可得系统输入参数：，；系统输出参数：，2.1.2 系统设计功能要求在设计中，除满足上述的系统技术性能指标外，还必须具有一些特定的系统功能。具体列表如下:基本功能作为不间断电源，其基本功能即为保证对用户供电的不间断性。从技术上来说.其工作流程应为:市电供电正常时，市电一方面经输入变压器给蓄电池组充电；另一方面经输出变压器

42、和旁路开关送给负载；当市电供电异常时，控制电路立即切断市电与负载的联系，同时启动逆变器并使旁路开关转换，继续由蓄电池提供电能向负载供电。过载保护当负载出现过载时，在系统处理能力范围内按技术指标进行操作。当超出系统承受能力时，应将输出切至交流旁路.负载短路保护当负载出现短路情况时（特别是许多容性负载，负载加载的过程中会出现瞬时短路的情况），此时系统应封锁所有短路时刻的PWM波，而不准许进行交流旁路切换。短路故障排除后，应自动恢复逆变输出工作状态。系统参数设定及显示功能在完成UPS基术功能的同时，应有相应的系统参数设置功能，以及系统运行状态显示的功能。2.2 系统总体设计方案图2.1所示为1000

43、VA单相后备式UPS电源结构框图图2.1 1000VA单相后备式UPS电源结构框图在以上结构框图的基础上设计了如图2.2所示的总体设计方案图2.2 1000VA单相后备式UPS电源总体设计方案 图2.2所示为UPS电源系统总体设计方案，该系统主要由逆变电路、SPWM电路、充电电路、调压电路、保护及报警电路、转换开关等组成。其中SPWM电路又包含有三角波发生器、正弦波发生器等，而保护电路包括短路及过载保护、空载保护、蓄电池保护、交流极性保护等。2.2.1 UPS主电路拓扑结构方案图2.3所示为1000VA单相后备式UPS电源主电路图图2.3 1000VA单相后备式UPS电源主电路图UPS电源主电

44、路拓扑结构是UPS的功率组成部分。其由组成的整流桥、有源滤波电路、阻容吸收电路、IGBT功率逆变桥、输出变压器及输出抗高频滤波电路等组成。其中由四个绝缘栅极型晶体管IGBT组成的逆变桥()和输出变压器及输出抗高频滤波电路组成的UPS准正弦逆变电源是UPS设计中的主要设计对象。设计中，我们结合本设计项目的特点以及对公司的现实情况的综合分析，选择后备式UPS主电路拓扑结构为本次设计的UPS主电路拓扑结构，如图2.3所示。之所以选择这种主回路拓扑结构是考虑到:一方面，这种拓扑结构的技术相当成熟，运行稳定可靠、效率高、整流器的造价低。另一方面，本公司现行产品小卫士系列UPS的主回路拓扑结构也是采用这种形式，这将大大降低我们的设计工作量。2.2.2 交流自动稳压控制单元组成方案图2.4所示为交流自动稳压控制单元主电路图图2.4交流自动稳压控制单元主电路图图2.5所示为交流自动稳压控制单元控制电路图图2.5交流自动稳压控制单元控制电路图它采用自耦变