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ups课程设计.doc

发布时间：2022-06-13 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.32M 资料格式：doc 举报 版权申诉
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    1.1 UPS电源概述
    1.2 UPS电源设计的总体结构
    2.1 整流电路
    2.2 逆变电路
    2.3 整体设计电路图
    电力电子技术 课程设计（论文） 题目： 20KVA UPS 电源设计
    课程设计（论文）任务及评语 学生姓名 专业班级 20KVA UPS 电源设计 学 号 课程设计 （论文） 题目 将三相 380V 交流市电转换为恒压恒频的三相 220V 交流电，为重要负荷供电。 一、技术要求 1、输入三相交流 380V 电源。 2、输出恒定 220V 交流电压。 3、输出恒定 50HZ 恒定频率交流电。 4、输出容量为 20KVA。 5、市电断电可工作 30 分钟。 二、设计任务 1、方案的经济技术论证。 2、主电路设计。 3、通过计算选择整流器件、逆变元件的具体型号。 4、确定蓄电池容量及型号。 5、确定滤波电容与电抗器 6、控制电路设计或选择。 7、绘制主电路图。 8、课程设计总结 课 程 设 计 （ 论 文 ） 任 务 指 导 教 师 评 语 及 成 绩 平时考核： 设计质量： 论文格式： 总成绩： 指导教师签字： 年 月 日
    目 录 第一章 20KVA UPS 电源设计方案..............................................................1 1.1 UPS 电源概述................................................................................................................ 1 1.2 UPS 电源设计的总体结构............................................................................................ 1 第二章 UPS 电源电源电路的设计..............................................................2 2.1 整流电路的设计........................................................................................................... 2 2.2 逆变电路的设计........................................................................................................... 6 2.3 整体设计电路............................................................................................................... 8 第三章 设计总结....................................................................................10 0
    第一章 20KVA UPS 电源设计方案 1.1 UPS 电源概述 UPS 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。当 市电正常时，UPS 将市电稳压或稳压、稳频后供负载使用，同时向机内电池 充电；当市电 中断时（异常时），UPS 立即在 4-10ms 内或“零”中断时间内将蓄电池的电源通过逆变转 换的方式向负载继续供应电力，使负载维持正常的工作，以便保存资料并保护负载的软硬 件不受损坏。从原理上来说，UPS 是一种集数字和模拟电路,自动控制逆变器与免维护贮能 装置于一体的电力电子设备； 从功能上来说，UPS 可以在市电出现异常时,有效地净化市电；还可以在市电突然中断 时持续一定时间给电脑等设备供电,使你能有充裕的时间应付； 从用途上来说，随着信息化社会的来临，UPS 广泛地应用于从信息采集、传送、处理、 储存到应用的各个环节，其重要性是随着信息应用重要性的日益提高而增加的。 1.2 UPS 电源设计的总体结构 在正常情况下，即电源由市电提供，市电经过整流器整流为直流，存储到蓄电池中作 为备用电源，而后再经逆变器转变成交流电提供给负载。但是由于逆变器容易发生故障， 所以在电路旁侧加一旁路电源，以便解决当逆变器发生故障不能将市电输送给负载的难 题。系统的方框图如图 1.2 所示 市电 整流电路 逆变电路 负载 触发电路 蓄电池 旁路电源 图 1.2 UPS 电源设计方框图 1
    各部分电路说明如下： 1、整流电路：把交流电能转换为直流电能的电路。大多数整流电路由变压器、整流 主电路和滤波器等组成。 2、储能电路：本设计方案要求采用蓄电池储能。蓄电池负载功率的计算方法如下（W） 1）、30min 所需功率：20*0.5＝1500（KVA） 2）、蓄电池所需伏安数 X：X＝20*0.5/(12*4*0.9)＝34.72（Ah） 式中：20 为 UPS 的额定功率，0.5 为持续供电时间，12 为单个蓄电池电压，4 为蓄 电池串连的个数，0.9 为蓄电池放电常数； 因此所选择的蓄电池满足上述条件即可。 3、逆变电路：在驱动信号的控制下，将直流电源转换成频率和电压可以任意调节的 交流电源。 4、旁路电源：做备用装置使用 第二章 UPS 电源的电路设计 2.1 整流电路 作品设计的整流电路采用三相桥式全控整流电路，如图 2.1.1 所示。这种电路的 参数随着负载的变化而变化。对于共阴极组的三个晶闸管，阳极所接交流电压值最高的一 个导通。而对于共阳极组的三个晶闸管，则是阴极所接交流电压值最低的一个导通。这样， 任何时刻共阳极和共阴极组中各有一个晶闸管处于导通状态，施加于负载上的电压为某一 线电压。输出都端部的电容起到了滤波作用。 2
    晶闸管参数： 图 2.1.1 三相桥式全控整流电路 保证电流连续的最小电感：L=0.693 min 1 2 U I （mH） 晶闸管的电流有效值： 晶闸管通态平均电流： I  T I d 3 I  a I T 57.1 晶闸管的电流值： d KI I  a 变压器参数： 变压器二次侧电流： I 2  2 3 dI 变压器原边电流： I  1 IU 22 U 1 根据逆变电路可求出整流输出电路的输出电压和输出电流，  oU OU 3 输出电压 =73.33V, 输出电流 OI 3  oI =17.49A 根据三相桥式求法可以求得 3
    晶闸管通态平均电流 I a  I T 57.1  49.17 57.1  14.11 A 晶闸管的电流有效值： I T  I d 3  49.17 3  10.10 A 变压器二次侧电流： I 2  2 3 I d  2 3 49.17*  66.11 A 变压器二次侧电压： U 2  34.2 U 2 cos   33.73*34.2  171 59. V 变压器原边电流： I 1  IU 22 U 1 171  66.11*59. 380  27.5 A 保证电流连续的最小电感：L=0.693 min 1 2 U I （mH）=0.693* 171 59. 27.5  22.56mH 这样既可确定各器件的选择。 二极管型号 最高反向峰值电压（V） 平均整流电流（A） 最大峰值浪涌电流 （A） IN4002 IN4003 IN4004 IN4005 IN4006 IN5392 IN5393 IN5394 IN5395 IN5396 IN5397 IN5398 RL152 RL153 RL154 RL155 RL156 RL157 RL202 RL203 RL204 RL205 100 200 400 600 800 100 200 300 400 500 600 800 100 200 400 600 800 1000 100 200 400 600 1 1 1 1 1 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 2 2 2 2 4 30 30 30 30 30 50 50 50 50 50 50 50 60 60 60 60 60 60 70 70 70 70
    RL206 2A02 2A03 2A04 2A05 2A06 RY252 RY253 RY254 IN5402 IN5403 IN5404 IN5405 IN5406 IN5407 800 100 200 400 600 800 400 600 800 100 150 200 400 600 800 2 2 2 2 2 2 3 3 3 3 3 3 3 3 3 70 70 70 70 70 70 150 150 150 200 200 200 200 200 200 整流电路中，主要应用的是晶闸管进行的整流，而晶闸管和二极管的最大不同之处是 晶闸管工作需要一些附加条件 当晶闸管承受反向电压时，无论门集是否有触发电流，晶闸管都不导通。 当晶闸管承受正向电压时，仅在门集有触发电流的情况下晶闸管才能导通。 晶闸管一旦导通，门集便失去控制作用，无论门集触发电流是否还纯在，晶闸管都保 持导通。 若要使已导通的晶闸管关断，只能利用外加电压和外电路的作用使流过晶闸管的电流 降到接近于零的某一数值以下。 综上，我们需要给晶闸管加以触发电路，触发电路电路图如图 2.1.2 所示 5
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