开题报告船用小型UPS电源系统设计.doc

开题报告船用小型UPS电源系统设计 开题报告 电气工程及自动化 船用小型UPS电源系统设计 一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义 有些小型船用应急电源一般采用冲放电板带蓄电池来组成，当蓄电池处在浮充状态时，能够提供不间断电源，但有一些缺点： （1）受电源的限制功率小，承当的负荷太小，满足不了要求 （2）不能提供交流电源 （3）电源品质不能保证，如波动问题、频率问题等 因此，船上一些重要设备的备用电源不能直接由充放电板提供，需要更加稳定 UPS（Uninterrupted Power Supply）系统 当船舶主电源发生故障时，在应急发电机启动并正常运行前，为了确保通讯导航设备、无线电设备、检测报警设备及维系生命平安的重要设备供电的连续性，应当采用更为保险的UPS系统应急发电机正常运行后，所有的UPS负载均可转移到应急配电板上 那么到底什么是UPS呢？不间断电源，从名称上看，即保证一些重要负载供电的连续性，如报警设备、监控设备等这些设备一旦出现供电间断，可能会引起重大事故UPS主要构成包括整流器、充电局部、蓄电池（组）、直流汇流排、逆变器UPS的根本工作原理：外部电源经过整流后通过充电回路对蓄电池进行充电，旁通电路给负载供电； 当外部电源因发生故障而停止供电时，由蓄电池作为电源，经逆变器逆变后对负载供电。

好的UPS系统应满足一下要求：输出正弦电压波形、电源波形畸变小、输出频率稳定、电压波动小、效率高、损耗小、噪音低、操作简单、维修方便 陆用UPS技术相对成熟，主要是陆地稳定，干扰小，满足以上要求更为简单但是，船舶交流电网的线路及供电质量远不及陆上电网，且由于多种设备集中在船舱狭小的空间内，这对船用UPS电源的抗电磁干扰及可靠性提出了严格的要求，因此，作为船舶供电网络的关键设备，船用UPS技术的研究具有重要的理论意义和实际意义 我国在船用UPS的设计和制造方面已经取得了出不成绩，但与陆用UPS产品相比还存在着一定的差距，目前我国船用UPS技术存在诸多局限性 目前UPS主要向两个方向开展，一是网络智能化控制控制，二是全数字化技术智能化，即采用并联技术将多台小功率UPS设备连接后实现并联运行，这样不但可以方便灵活地配置整个电源系统的容量，而且可以实现电源系统的冗余，大大提高系统的稳定性、可用性、可靠性，因此船用UPS的控制技术相应地向网络智能化方向开展是势在必行采用微处理器、数字信号处理DSP构成的全数字式控制UPS有很明显的优点：可以大大减少控制元件的数量，提高系统抗干扰能力，降低故障率及对工作温度的要求； 制作设计灵活，并联的多台UPS一致性好；可改良性好，一旦有更好的控制方法，只要修改程序即可，无需变动硬件电路，即硬件电路软件化，大大缩短了设计周期；输出电能质量好，可靠性高，便于实现网络智能化管理；并联多台UPS，控制方法灵活，更有利于发挥冗余优势。

船上使用UPS具有重要的作用和意义：一，应急作用，当船舶因为意外故障而断电，比方电线老化、气候影响等等，UPS可以防止突然断电而影响船上重要仪器的工作，给船上各个供电系统造成损害； 二，消除电源上的电涌、瞬间高电压、瞬间低电压、电线噪声和频率偏移等“电源污染”，可以极大的改善电源质量，为船舶供电系统提供高质量、不间断的稳定电源因此，在当前的形势下，船用UPS电源的使用越来越广泛，而对UPS的研究也是非常有必要的 二、研究的根本内容，拟解决的主要问题： 设计一个为船舶中通讯设备，照明设备、控制设备、辅助机械设备等提供性能可靠的后备UPS电源系统此UPS系统主电路结构如下框图所示， 三相逆变电路 LC滤波 负载 蓄电池组 要求选蓄电池组的电压为168V，能独立提供的线电压为66V，最大输出电流为20A，供电时间为30min，当输出由空载变为满载时输出电压下降不超过2.5% 设计的根本内容： （1）根据要求设计出主电路的结构形式，画出主电路的原理框图 （2） 主电路各个元件的参数计算和型号选择 （3） 研究UPS与常用电源的合理切换 （4） 设计蓄电池组的充电回路 （5） 对系统进行仿真和研究。

（6） 设计数据资料，设计总结，撰写论文 电路的根本框架图已经给出如上图，各元件的参数选择需经过计算后才能得出所谓合理切换，即船电正常时UPS系统不工作，当船电不正常时启用UPS系统，保证供电的连续性充电电路的设计是本文的一个重点，蓄电池电压较高，有一定的设计难度充电要求电压必须大于蓄电池组电压，还得保证不能过冲，即应该有电压反应、锁定环节当然，UPS中有一个很重要的环节----逆变，逆变技术的先进与否直接反映电源的质量本次设计采用三相桥式电压型逆变电路，原理图如下： 开关器件采用全控型电力MOSFET，主要特点是驱动电路简单，需要的驱动功率小第二个特点是开关速度快，工作频率高，热稳定性能好MOS管的驱动使用特定的驱动电路完成直流电输入，电路正常工作时，每个瞬时有三个桥臂导通，同一相的上下两个桥臂要通断互补为了防止短路直通现象，可采取先断后通策略 MOS管的通断控制采用PWM控制方法，PWM波由芯产生，输出PWM波形的占空比由软件控制有电压闭环反应环节，从输出端进行电压采样，采样值与设定值比拟，形成偏差，再通过PI调节器自动调整，把调整信号输入单片机，单片机控制PWM芯片波改变其输出PWM的占空比。

三、研究步骤、方法及措施： （1）查找相关资料，总体方案设计论证，作好开题报告 （2）根据方案，设计所需要的逆变电路 （3）计算所需电力电子器件的参数，挑选适宜的型号 （4）挑选适宜的主芯片，设计控制电路 （5）挑选适合的芯片，设计蓄电池好充电回路 （6）对所需的电路进行仿真 （7）完成报告，总结设计过程 四、参考文献 [1] 王兆安,黄俊.电力电子技术[M].第4版.北京:机械工业出版社,2000. [2] 陈建业.电力电子电路的计算机仿真[M].北京:清华大学出版社,xx. [3] 阎石.数字电子技术根底[M].第4版.北京:高等教育出版社,xx. [4] 康华光.陈大钦.电子技术根底(模拟局部)[M].第4版.北京：高等教育出版社，xx. [5] 杨旭,裴云庆,王兆安.开关电源技术[M].北京:机械工业出版社,xx. [6] 顾绳谷.电机及拖动根底[M].第3版.北京:机械工业出版社,xx. [7] 张颖超等.高精度三相PWM波形产生器SA4828在逆变器中的应用[J].国外电子元器件,2000,36(9):3~5. [8] 张春来,赵殿礼,文元全.船舶电气[M].北京:人民交通出版社,xx. [9] 康华光.电子技术根底(模拟局部)[M].第四版.北京:高等教育出版社,1999. [10]王兆安.电力电子变流技术[M].北京:机械工业出版社,xx. [11]夏德钤,翁贻方.自动控制理论[M].第三版.北京:机械工业出版社,xx. 模板,内容仅供参考 　　 。