1、 1 毕业论文 文献综述 电气工程及自动化 UPS的应用 摘要： 电网中经常发生电涌，高压尖脉冲，暂态过电压，电压下陷，电线噪声，频率偏移，持续低电压，市电中断等现象。这些都会对计算机等关键设备的正常工作和安全造成了危害。怎样有效地为计算机等关键设备提供高质量的电源供应，并对各种电网危害进行有效屏蔽一直都是电源设计者关注的问题。UPS 的英文全称是 Uninterruptible Power Supply，即不问断电源系统，它是一种介于交流电网和关键负载之间的电力电子装置。它是一种能为负载提供连续电能的供电系统，其基本 功能是当供电电源 (市电 )失电时保证对负载不问断地供电、确保关键负载连续
2、正常运行”。它是应计算机技术、信息技术以及相关产业飞速发展的需要而产生的。随着电子技术的飞速发展、电力技术的绿色革命化、各种各样用电设备的增多以及 IT 业的发展， UPS 技术得到了迅速发展， UPS 的应用领域也迅速扩大。在银行、证券、医疗、军事、航空航天等领域， UPS 已经成了标准配置” 1。 关键词 ： UPS 不间断电源 1. 不间断电源 (UPS)概述 不间断电源（ UPS）用来提供清洁和不间断电源关键负载例如，计算机，医疗 /生命保障系统，通讯系统，工业控制等，在任何正常或异常市电条件下，包括从几毫秒的时间中断达几个小时。 11它是一种含有储能装置，以逆变器为核心组成部分的恒压
3、恒频电源设备，主要用于给单台计算机、计算机网络或者其他重要设备提供不间断、高质量的电力供应以及作为机场、电站、医院、银行等重要部门的备用电源。顾名思义，不间断电源可以给用电设备提供连续不间断的电能；保证电能供应的可靠性。然而，供电中断只是电网故障之一，电网中存在各种污染和干扰也是造成用电设备损坏或工作异常的主要原因。因此，不间断电源还必须能够消除电网对用电设备的干扰，给用 电设备提供高质量的电能。也就是说，输出电能的高可靠性和高质量是对不间断电源 (UPS)最基本的要求。 2 1.1 UPS 的几种分类 UPS 的分类可分为 1）后备式， 2）在线式 ,3)在线交互式。 2 1.2 UPS 的
4、应用 1.2.1 在太阳能电池板中的应用 下图为一种基于太阳能电池板的不间断电源电路图 2 3 1.2.2 用于 UPS 的两级式蓄电池充电器设计 该 UPS 采用了 16 节 12V 7Ah 的密封式铅酸蓄电池串联蓄电池组的最低电压为 170V，浮充电压为220V均充电流为 1A最大输出功率为 220W。该 UPS 为充电器提供的直流输入电压范围在 180 315Vo考虑到工作的可靠性以及便于功率扩展应将充电器的输入输出侧电气隔离。对于传统的单级式结构一，要在较宽的输入电压范围内实现最高的输出电压，变压器的升压比要按最低输入电压、浮充电压输出以及最大输出功率的情况来取值，这样次级二极管的电压
5、应力会比较高。 4 3 1.2.3 模块化 UPS 的应用 模块化 UPS 电源是由：机架、 N 个 UPS 功率模块、静态开关模块、集中显示通信模块以及蓄电池组共同组成的不问断供电设备。其结构特点： USP 功率模块除具备 AC DC、 DCAC 转 换功能以外，它的集中显示通信、静态开关也应该是模块化的设计，也就是系统的显示通信、静态开关可以脱离系统，而不影响系统对负载的供电。 模块化是今后 UPS 电源的发展趋势以成为业内共识。与传统的塔式机比较，模块化 UPS 不仅在性能指标上有了很大提高，而且在可靠性、可维护性、可用性、投资有效性都有显著的提升，其中用户最为关注的可靠性由于功率模块的
6、多次冗余得以从根本上解决。模块化 UPS 与传统 UPS 相比主要具有以下优势：冗余高可靠性：杜绝出现重大恶劣事故。容量配置的灵活性：扩容升级零风险。可维护性：在线热插拔，无需转旁路 。高效节能、绿色环保性：对电网无污染。投资有效性：降低用户初期和扩容及运营成本。 5 1.2.4 局域网 UPS 的应用 现在的在线互动式 UPS 都具备通过 RS232/ RS485 或者是 以太网 的网络接口与计算机进行通讯的功能，配合相应软件就能对 UPS 进行本地远程监控，大大提高了 UPS 的可用性。在计算机网络及通信事业迅猛发展的推动下，当今的 UPS 已在大量引进微处理器 监控技术的基础上发展成为智
7、能化 UPS。所谓 “ 智能化 UPS” 是指在 UPS 主机上增设通信接口，利用它经过专用的通信电缆或经过调制解调器等与计算机服务器、路由器、网关等设备上相对应的通信接口相连，建立起双向通信调控管理功能，并安装能适应各种操作平台的电源监控软件，管理 UPS 的运行、操作，提高 UPS 效能的供电系统。智能化 UPS能实时监视 UPS 的输入、输出电压，输入、输出频率，输出电流，电池电压， UPS 主机温度等运行参数，在 UPS 故障或电池供电规定时间后将计算机中的数据自动存档，退出并关闭系统，能通过传呼、 E mail等方式通知系统管理人员等。对于网络化智能 UPS 还必须配置相应的网卡，将
8、 UPS 管理纳入 网络管理 系统中来 。 为了达到 UPS 对整个局域网系统进行保护的目的， UPS 的智能化管理功能显得尤为重要。因此，内部配置微处理器的智能化 UPS 是当今 UPS 发展的一个新趋势。它通过 UPS 内部硬件与软件的结合，并利用接口或网络专用的适配器，由 系统管理员 对 UPS 的运行工作状态进行远程化和智能化控制，以大幅度提高 UPS 的功能。例如，它可以用作监控 UPS 的输出电压频率、市电电压频率、蓄电池状态以及故障记录等。它还可以通过软件对蓄电池进行检测、自动充放电以及遥控开关机等 。 6 1.2.5 在休闲设施的应用 4 如大型体育场： 许多领先的体育场馆都安
9、装了 Chloride 的不间断电源系统（ UPS），让观众能够充分享受观看比赛的乐趣而不至被停电所打扰。同时还提供了 对场馆安全系统的保 护。（ UPS）被广泛应用于不同的方面，包括 7 1）记分器 2）售票系统 3）照明设施 4）安全系统 5）管理系统 1.4.5 UPS 不但直接用于计算机上，凡配有计算机的设备（如医学上的 CT、供应站的仪表等）、雷达站、军事通讯系统、程控电话系统、外科手术室等，均使用 UPS 代替发电机作后备供电使用。 UPS具有以下几项基本功能： 1 电网电压正常时，市电电压通过 UPS 稳压后供应给负载使用，性能好的 UPS 本身就是良好的交流稳压器；同时它还对机
10、内的电池进行充电，贮存后备能量。 2 电网电压异常 时（欠压、过压、掉电、干扰等） UPS 的逆变器将电池组的直流电能转换成交流电能维持对负载的供电。 3)UPS 在电网供电和电池供电之间自动进行转换，确保对负载的不间断供电。一般的电脑设备允许有很小的电力间断（切换时间 10ms 以内），但精密的电脑设备和通信设备不允许电力有间断（切换时间 0ms），所以应确认你需要的 UPS 切换时间究竟是多少。 1.5 数字 PID 控制技术。 8 1.3 UPS 智能化 在智能 UPS 控制技术研究领域中， UPS 逆变器的数字控制技术成为了当前逆变器的一个研究热点，出现了多种逆变器数字化控制方法， 包
11、括数字 PID 控制、状态反馈控制、无差拍控制、重复控制、模糊控制等，有力地推动了 UPS 技术的发展。在 UPS 逆变器控制中，最常用、最简单的方法是 PID 控制，具体实现方式包括电压瞬时值反馈控制和电压电流双闭环反馈控制，电压瞬时值反馈的控制策略优点是只使用了一个电压传感器，缺点是系统动态响应特性不好，跟踪特性是很好，波形质量欠佳。改善电压源逆变器的动态特性的方法之一是增 jJll 一个电流闭环。在这种控制策略巾，滤波电容的电流 (也就是输出电压的微分 )作为一个反馈变量引入到控制系统中，达到改善输出波形质量，它必须使用一 个霍尔传感器来检测滤波电容电流，但是增加了系统的复杂性和成本。
12、9 1.4 UPS 的选用 ：从 10 个方面考虑 10 5 （ 1）电源结构 （ 2）解决方案 （ 3）负载要求 （ 4）可用性 （ 5）可扩展性 （ 6）配电 （ 7）可管理性 （ 8）安装和维护 （ 9）预算 （ 10）拓展销售机遇 2. 总结 UPS(uninterruptible Power Supply)即不问断电源，是一种介于交流电网和关键负载之间的电力电子装置。数字化控制是 UPS 发展的重要方向， DSP(Digital Signal Processor)的特 点是运算速度快，它可以实现对 UPS 的实时控制。 参考文献 1 基于 DSP 在线式 UPS 不间断电源控制系统的
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