不间断电源设计

论文总字数：11104字

摘 要

随着现代工业的发展，不间断电源已经广泛应用到各个领域中了。本文介绍了UPS的分类分析了在线式和后备式不间断电源的工作原理，本设计设计了一种在线式UPS系统包括整流滤波电路，逆变电路，充电电路，转换开关电路，控制及驱动电路。本设计分析了基于单相桥式电路的UPS的工作状态，给出了主电路参数计算和元器件的选型。本设计选用8031单片机作为主控芯片，采用IR2110芯片，设计驱动电路。本设计还设计了过欠压保护。

关键词：UPS，IR2110，单片机，IGBT

ABSTRACT：With the development of modern industry, uninterruptible power supply has been widely applied to various fields in the.the UPS classification is described by this article and the working principle and the back-line uninterruptible power supply are analyzed.a rectifier filter circuit, inverter circuit, charging circuit, switch circuit, control and drive circuits. are included by the Design of a line UPS system.The design and analysis based on the work of the state single-phase bridge circuits UPS, the main circuit parameter calculation and selection of components are given.8031 as the master chip is used by the design.IR2110 chip is used by designed drive circuit.over-voltage protection is designed by This design.

Key words: UPS，IR2110，microcontroller，IGBT

目录

1 绪论 4

2 UPS的分类 4

2.1 后备式UPS 4

2.2在线式UPS 5

3总体设计方案 6

3.1 在线式UPS的框图 6

3.2在线式UPS的工作原理 7

3.3 整流滤波电路 8

3.4 逆变电路 8

3.5 充电电路 12

3.6 转换开关 12

4 主电路的设计 13

4.1 主电路的分析 13

4.2 充电电路设计 15

4.3 转换开关电路设计 15

5 控制电路和其他电路 16

5.1 控制电路 16

5.2 驱动电路 20

5.3 保护电路 21

总结 23

参考文献 24

致谢 25

1 绪论

UPS从原来单一的动态存储类型到今天的多类型多品种的动态，静态，静态和动态结合，在线式，后备式，后备在线交叉式等。随后，UPS的应用已经从原来单一的电脑用户今天的计算机系统，网络系统，包括能源（如电能），医药，农业，林业，交通，天文，地理，通信系统（如网络通讯）等领域发展;备份时间从原来的几秒钟到几小时的今天，几十个小时的时间，甚至更多的时候;特别是从技术的嵌入式感，从原来单一的机械今天覆盖整个当代电子技术：微电子学电力电子，从线性电路与数字电路，计算机从硬件到软件，从电到光的光纤通信和通信技术机电一体化^[1-3]。

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。

高频电源和模块化电力电子器件，使UPS产品大大降低了体积和重量，并提高了可靠性和效率，可以带来显著的节能可观的经济效益，节约。

微处理器硬件和软件的引入，可以实现UPS的智能管理，远程维护和远程诊断。从而为UPS产品和智能的数字化奠定坚实的基础。

随着人们增强环保动力系统的概念环保意识的建议。首先是所谓的绿色节能显著，因为节电可减少对环境的污染;其次是电源不能（或更少）对电网的污染。事实上，许多电力电子节能设备往往是污染电网来源：中电网的谐波电流注入严重，使总功率因数下降，使电网电压尖峰或毛刺的失真。 20世纪的各种有源滤波器和有源补偿方案的诞生，具有功率因数校正PFC（Power Factor Corrector）方法，UPS电源产品，为21世纪的绿色的基础。

由此可以看出，UPS成为一个当代高科技的成员，并正在与电力电子技术，计算机技术，网络技术和其他相关技术的发展而不断发展。

2 UPS的分类

我们日常生活中，常见的2种UPS分别是后备式UPS和在线式UPS。

2.1 后备式UPS

后备式UPS的原理图如2-1所示

旁路转换开关

自动稳压器

电压输入端

电压输出端

DC/AC逆变器

充电器

图2-1后备式UPS原理图

2.1.1 原理

当电源是正常的，一路到电源到电池通过整流充电，并通过自动电源电压调节器最初的其他方式，干扰的网格的部分的吸收，然后再提供给用户直接从旁路开关。在这种情况下，电池处于充电，直到电池充满，并把人浮空状态。 UPS后备正弦波输出电路与一个电压调节器技术干扰分类器，当180-250V之间的电源电压变化时，为±5％的电压稳定性，UPS的性能比的调节穷调节器，电压振幅波动只在城市的等效有所好转，电网不稳定的频率出现，波形畸变等“电源污染”不作任何调整^[4-5]。

在非正常的情况下，交流电的输入被切断，充电器不工作了，蓄电池进行放电，逆变电路的工作是受控制电路的控制的，使逆变器产生220V、50Hz 的交流电，此时UPS 供电系统转换为由蓄电池一逆变器继续向负载供电。

2.1.2 优点

价格低廉，运行费用低。电能转换效率很高。蓄电池的寿命一般为3～5 年。

2.1.3 缺点

转换时间长。不易掌握逆变器的动态状况，容易形成隐性故障。一般应用在一些非关键性的小功率设备上。

2.2在线式UPS

在线式UPS原理图如2-2所示

电压输入端

旁路开关

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