交流單相在線式不間斷電源【開題報(bào)告】

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告電氣工程及其自動(dòng)化交流單相在線式不間斷電源一、選題的背景與意義隨著社會(huì)的發(fā)展，人類對(duì)電能的需求正日益增加，同時(shí)對(duì)電能質(zhì)量以及供電安全性 的要求也越來越高。現(xiàn)代社會(huì)中，電能是一種使用最為廣泛的能源，其應(yīng)用程度是衡量 一個(gè)國家發(fā)展水平的重要標(biāo)志之一。在銀行、證券、通信、工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)線、辦公自 動(dòng)化、醫(yī)療、甚至物業(yè)管理等各行業(yè)中，供電故障將有可能帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。特別 是隨著Internet高速發(fā)展和信息化、網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)步伐的加快，數(shù)據(jù)安全成為各行業(yè)普 遍關(guān)注的問題，供電故障對(duì)數(shù)據(jù)的安全性無疑是致命的。使用不間斷電源 （UPS, Uninterruptible Power Syst

2、em）,確保關(guān)鍵用電設(shè)備的安全性是解決上述問 題的最重要的方法之一。自二十世紀(jì)六十年代出現(xiàn)了新型的交流不間斷供電系統(tǒng)以來。以美國為代表的發(fā)達(dá)國家相繼展開對(duì)UPS的研究、生產(chǎn)、應(yīng)用工作。發(fā)展至今，己研究制造出形形色色種類 繁多的各式UPS由從前的簡(jiǎn)單用途（開始只給計(jì)算機(jī)供電）發(fā)展到今天幾乎深入到國民 經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，如科研、國防、航天、通訊、醫(yī)療衛(wèi)生、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、銀行證券、商 貿(mào)銷售、交通運(yùn)輸?shù)鹊取Ｔ诰薮蟮氖袌?chǎng)需求推動(dòng)下，UPS進(jìn)入高速發(fā)展時(shí)期，在此期間形成了許多著名的專 業(yè)UPSCT究生產(chǎn)廠商。如來自歐洲的梅蘭日蘭，來自美國的愛克賽、APCo于此同時(shí)，作為UPS?肖費(fèi)大國的中國，不論是大功率U

3、PSm場(chǎng)還是小功率UPSSf場(chǎng)， 我國的國產(chǎn)UPSm場(chǎng)占有率都小于50%,甚至30%?不到。上世紀(jì)九十年代以來，國內(nèi)一 些優(yōu)秀品牌（例如：四通 UPS在UPS市場(chǎng)異軍突起，取得了一些令人矚目的成績(jī)，憑 借在技術(shù)上的不斷追求和本土化的生產(chǎn)服務(wù)優(yōu)勢(shì)， 逐漸成為中小功率UPST場(chǎng)的主力軍。 洋品牌在技術(shù)上有一定優(yōu)勢(shì)，同時(shí)價(jià)格也較為昂貴，在中大功率UPSSf場(chǎng)（10KVAZ上） 上，洋品牌憑借長(zhǎng)期的技術(shù)積累優(yōu)勢(shì)更加明顯。由此可見，與國外相對(duì)成熟繁榮的現(xiàn)狀 相比，我國在UPSW究與生產(chǎn)領(lǐng)域都還處于弱勢(shì)階段，因此提高我國自主生產(chǎn)的UPST品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，加強(qiáng)對(duì)UP服術(shù)的研究和開發(fā)就顯得尤為重要了。二、研究

4、的基本內(nèi)容與擬解決的主要問題：本設(shè)計(jì)是一種基于C8051F33沖片機(jī)控制的電壓源型逆變電路的 24V交流單相在線 式不間斷電源系統(tǒng)。系統(tǒng)由電源模塊，DC-AC2變模塊，充電和輔助電源模塊，控制模 塊和保護(hù)模塊五個(gè)部分組成。電源模塊主要是將220VAC市電轉(zhuǎn)換為36VAC并整流成直流電和市電與蓄電池的切 換：當(dāng)系統(tǒng)接于220V交流電源時(shí)，蓄電池不工作；當(dāng)系統(tǒng)與 220V交流電源斷開時(shí)，蓄 電池開始工作。DC-AC變模塊是將經(jīng)整流的市電或蓄電池逆變成交流電輸出。充電和輔助電源模塊是在工作于 220V交流電時(shí)給蓄電池充電，并給控制模塊提供 電源?？刂颇K是檢測(cè)輸出電壓的大小反饋給單片機(jī)從而調(diào)整SPW

5、破的調(diào)制比控制輸出穩(wěn)定的電源。保護(hù)模塊包括欠壓保護(hù)，過沖保護(hù)和短路保護(hù)。其基本要求有：(1)在交流供電U=36VACffi直流供電U=36VDCM種情況下，保證輸出電壓 U=24VAC 且保證其頻率為50 1Hz,額定輸出電流1A;(2)切斷交流電源后，在輸出滿載情況下工作時(shí)間不少于30秒鐘；(3)交流供電時(shí)，電源達(dá)到以下要求：1)電壓調(diào)整率：滿載條件下，U從29VAQ曾加至43VAC U變化不超過2%2)負(fù)載調(diào)整率：U=36VAC U=24VAC從空載到滿載，12變化不超過5%(4)蓄電池供電時(shí)，滿載條件下，效率 疑不低于80%(5)具有輸出短路保護(hù)功能。(6)滿載條件下，輸出為正弦波，失真

6、度不大于5%(7)具有給蓄電池充電功能，充電電流不小于 0.1A,充電電路對(duì)蓄電池不能過充。(8)具有欠壓保護(hù)功能：當(dāng)蓄電池的放電電壓033V時(shí)整機(jī)自動(dòng)保護(hù)停止工作?；谶@些要求本設(shè)計(jì)擬解決的主要問題:(1)市電與蓄電池的及時(shí)切換；(2)蓄電池的充電；(3)電源電壓的穩(wěn)定性；三、研究的方法與技術(shù)路線：本課題的設(shè)計(jì)主要包括兩個(gè)部分：硬件部分和軟件部分硬件部分：硬件部分主要包括電源切換電路，DC-AC變電路，蓄電池充電電路，輔助電源電 路，SPW跛發(fā)生電路，檢測(cè)反饋控制電路和保護(hù)電路。電源切換電路：主要是市電與蓄電池的切換。常見的切換方式有利用交流繼電器切換和利用無觸點(diǎn) 自動(dòng)切換電路切換。DC-A

7、C變電路：逆變器是一種將直流電轉(zhuǎn)化為交流電的裝置。它由逆變橋、控制邏輯和濾波電路組 成。根據(jù)直流側(cè)電源性質(zhì)的不同，逆變器可以分為兩種：直流側(cè)是電壓源的稱為電壓型 逆變電路，直流側(cè)是電流源的稱為電流型逆變電路。 蓄電池和市電的性質(zhì)類似于電壓源， 所以采用電壓型逆變電路。蓄電池充電電路：蓄電池的充電方式主要有恒壓和恒流兩種。恒壓充電是一種兩極間的電壓維持在 恒定值的充電方式，具優(yōu)點(diǎn)是隨著蓄電池的荷電狀態(tài)的變化，自動(dòng)調(diào)整充電電流， 如果規(guī)定的電壓恒定值適宜，就能保證蓄電池的完全充電。恒流充電是一種電流維 持在恒定值的充電，多采用恒流或分階段恒流充電。此法的優(yōu)點(diǎn)是可以根據(jù)蓄電池 的容量確定充電電流值，

8、直接計(jì)算充電量并確定充電完成的時(shí)間。但根據(jù)設(shè)計(jì)的要 求，充電電流不小于0.1A,所以采用恒流充電方式。SPW跛發(fā)生電路：本設(shè)計(jì)采用C8051F330II片機(jī)控制，所以可以由單片機(jī)控制產(chǎn)生 SPW帔。檢測(cè)反饋控制電路：檢測(cè)電路的重點(diǎn)是一個(gè)峰值檢測(cè)電路，可以采用 AD采樣由軟件方式來得到峰值。保護(hù)電路：保護(hù)電路中的欠壓保護(hù)，過沖保護(hù)和短路保護(hù)，都可經(jīng)AD采樣后由軟件方式來對(duì)電路進(jìn)行保護(hù)。系統(tǒng)硬件框圖1所示：市電 220 VAC圖1系統(tǒng)硬件框圖軟件部分：系統(tǒng)軟件主要包括兩個(gè)模塊：一個(gè)模塊用于檢測(cè)峰值，另一個(gè)模塊用于控制系統(tǒng)工作，并調(diào)節(jié)穩(wěn)定輸出電壓。兩個(gè)軟件模塊的流程圖如圖2所示：圖2軟件流程圖四、研

9、究的總體安排與進(jìn)度：1.2010 年 11 月 19 日 2010 年 12 月 31 日在廣泛查閱資料的基礎(chǔ)上，完善課題研究方案，完成外文翻譯、文獻(xiàn)綜述和開題報(bào) 告等工作。2011 年01月01日 2011年01月31日確定系統(tǒng)總體方案，進(jìn)行硬件電路 的設(shè)計(jì)、制作與調(diào)試。2011年02月01日 2011年02月28日進(jìn)行系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，編程與調(diào)試。2011年03月01日 2011年03月31日系統(tǒng)軟硬件聯(lián)調(diào)，進(jìn)行系統(tǒng)測(cè)試。2011 年 04 月 01 日 2011 年 05 月 10 日設(shè)計(jì)任務(wù)結(jié)果的處理與分析等，完成畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書或論文寫作，進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)（論 文）的審閱和修改完善。主要參考

10、文獻(xiàn):11 .華成英，童詩白.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)【M .北京：高等教育出版社，2006【2】.馬忠梅.單片機(jī)的C語言應(yīng)用程序設(shè)計(jì)【M .北京：北京航空航天大學(xué)出版社， 2007【3】.王兆安，黃俊.電力電子技術(shù)【M .北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008【4】.王其英，何春華.UPS不間斷電源剖析與應(yīng)用【M .北京：科技出版社，1996【5】.周志敏，周紀(jì)海.UPS實(shí)用技術(shù)-應(yīng)用與維護(hù)【Ml .北京：電子工業(yè)出版社，2003【6】.候振義，王義明.UPS電路分析與應(yīng)用【M .北京：科學(xué)出版社，2001【7】.錢希森.小型UPS原理及應(yīng)用【M .北京：科技出版社，2000【8】.陳道煉.DC-AC逆變技術(shù)及應(yīng)用【M .北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.11【9】.張秀，鄭爽，史國慶.24V交流單相在線式不間斷電源的設(shè)計(jì)【J.中國新技術(shù)新 產(chǎn)品，2008 年，11: 105-106【10.張國光.在線式UPS的控制和保護(hù)技術(shù)【J.有線電視技術(shù)，2004年，19: 75-76【11】 .Muhammad H.Rashid.Power Electronics【Ml .Posts & Telecom Pres