湖南工程学院
目 录
第1章 引言 ····································1 第2章 系统总体设计 ····························2
2.1 系统要求 ·································2 2.2 系统框图设计 ·····························2
第3章 整流部分设计 ····························3 第4章 逆变部分设计 ····························4 4.1 主电路设计 ······························4
4.2 控制电路设计 ····························4 4.2.1 SPWM信号发生电路设计 ················5 4.2.2 驱动电路设计 ························ 7 4.2.3 保护电路设计 ························ 8
第5章 蓄电池及充电电路 ············· 9 5.1 蓄电池选择 ·············· 9 5.2 充电电路设计 ············· 9 第6章 系统整合 ································ 11 总 结 ··········································12 参考书目 ·······································14 总电路图 ·······································15
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第1章 引言
UPS（全称Uninterrupted Power Supply）又称不间断电源，它通常被置于市电电网和用电负载之间，其目的是改善对负载的供电质量，并在市电故障时，保证负载设备的正常运行。随着现代工业的发展，供电网络的负载越来越复杂，特别是大型用电设备的启动和停止，大型可控电力电子设备的应用以及网络内部噪声会使交流正弦波发生畸变 。另外，自然界的雷电，电网的接地不良等因素均影响到电网的供电质量。由于以上因素的影响，可能会导致接在电网上的计算机设备，包括通信﹑医疗﹑金融﹑武器控制等精密的仪器设备发生失控﹑丢失数据﹑停机﹑损坏等严重后果，直接影响用户的正常工作，造成严重的经济损失。随着现代网络技术和信息产业的进一步发展，供电中断所带来的损失的也变的越来越严重。 UPS 就是为了解决供电系统存在的问题应运而生的，至今已经历了几十年的发展历程。
在中国，大城市停电的次数平均为0.5次/月，中等城市为2次/月，小城市或村镇为4次/月。电网存在至少九种问题：断电、雷击尖峰、浪涌、频率震荡、电压突变、电压波动、频率漂移、电压跌落、脉冲干扰；据IDC统计，全部电脑故障的45%是由电源问题引起的，当市电发生异常，将造成计算机死机，甚至造成硬件故障，到时维修费将不可预期；硬件的故障可花钱消灾，但是存在硬盘中的资料呢？因此从改善电源质量的角度来说给电脑配备一台UPS是十分必要的。为此我设计了一套专供PC机使用的UPS设备。
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第2章 系统总体设计
2.1 系统要求
PC机的额定输入为220V 50HZ的交流电，功率一般在300～400W之间。由于电脑本身有性能优越的电源进行稳压处理，所以本设计可以放低对电压稳定性的要求，主要强调频率的稳定。
本设计的设计要求如下：
输入电压：220V
输入频率：50Hz
输出电压：220V
输出频率：50Hz 输出功率：0.5KW左右
2.2 系统框图设计
UPS分为在线式和后备式。后备式是当市电正常时，UPS
不工作，只
有当市电出现故障时，才通过转换开关转换到UPS供电。但是转换开关有一定的动作时间，而电脑所能承受的转化开关的动作时间是极其小的，所以本设计采用在线式UPS。将市电通过降压后，经过整流，再经过滤波，一方面通过充电器给蓄电池充电，另一方面通过逆变电路进行逆变，再经升压变压器升压后供给电脑。当逆变器的输入电压低于蓄电池的充电电压时，蓄电池放电供给逆变电路，相当于对市电电能的补偿作用。 系统结构框图如图2-1所示。
图2-1 系统结构框图
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第3章 整流部分设计
整流是将交流电变成直流电的过程。本设计中，整流电路将降压变压器输出的电流比较大的交流电转换成直流电。由于不强调对电压的控制，所以本整流电路采用不可控全波整流的方式，用二极管整流桥进行整流。整流之后的直流电先经过滤波电容滤波，再用稳压电路进行简单的稳压，限制过高的电压。整流电路图如图3-1所示。
图3-1 整流电路图
设计变压器的二次侧电压为15V，而变压器一次侧的电压为220V，电流大约为2A，所以二次侧的电流大约为29A。因此要选用最大允许通过电流为30A，耐压值大于15V的整流二极管。MBRF3045CT型整流二极管，最大允许通过电流为30A，耐压值为45V，符合要求。
滤波电容C1选用标称值为100uF/50V 的电解电容器。与稳压管串联的分压电阻R1用阻值为5K 的电阻。晶体管T1采用能通过大电流的GTR。采用12V稳压管来获得基准电压信号。电阻R2和R3遵循R2/R3=1：4，为减小功率损耗，R2、R3的阻值应取得较大，取R2=100K、R3=400K 。根据Uo=（R2+R3）*Uref/R3可以计算得Uo=15V，输出电压被稳定在15V。
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