3KVA三相应急电源的设计毕业设计（论文）word格式.doc

3KVA三相应急电源的设计 摘要随着社会的进步和发展,人们生活质量的不断提高,人们对供电的依赖越来越大,EPS（Emergency Power Supply）以其特有的优越性逐渐被人们认识和采用,在一个工程中,它可以灵活的运用在消防供电回路末端、个别重要场所以及作为一级负荷中特别重要负荷的应急电源等多种情况因此,了解EPS应急电源的工作原理和特性,并将其合理的运用于电气设计当中显得非常重要本文从应急电源(EPS)的实际应用需求出发,通过对构成EPS的各功能单元的设计考虑和性能特征的分析,对EPS的构造原理、性能特点、适用领域及进一步完善作了较为全面的分析与讨论本文着重研究了三相EPS系统的逆变部分关键词：应急电源; EPS; 工作原理; 逆变 IAbstractWith the progress of society and improvement of living quality, people rely increasingly on power supply; while EPS with its unique superiority has been gradually acknowledged by people. EPS can be applied to fire-fighting circuit end and some important site work as well as emergency supply for the stage load. So it is very important to learn the operating principle and features of EPS emergency supply to apply it into electrical design appropriately. The principle, characteristics and application field of EPS based on the analysis of function block are presented. And the improving measures are also discussed. This article focuses on the three-phase inverter system, part of EPS. Keywords: emergency supply; EPS; operating principle;; contra-variance目录摘要…………………………………………………………………………………………ⅠAbstract……………………………………………………………………………………Ⅱ目录…………………………………………………………………………………………Ⅲ第1章 绪论1.1 背景……………………………………………………………………………………11.2 应急电源的现状和发展趋势……………………………………………………………11.2.1 应急电源领域的现状……………………………………………………………11.2.2 应急电源的分类…………………………………………………………………21.2.3 应急电源的发展趋势……………………………………………………………31.3 逆变电源技术概况………………………………………………………………………4第2章 三相应急电源的总体设计2.1 应急电源的工作原理……………………………………………………………………62.2 应急电源的设计要求……………………………………………………………………62.3 三相应急电源设计系统参数……………………………………………………………72.4 传统的三相应急电源电路 ……………………………………………………………72.5 新型的三相应急电源电路 ……………………………………………………………8第3章 新型的三相应急电源主电路设计3.1 输入整流器/滤波器的设计……………………………………………………………113.2充电器的设计……………………………………………………………………………113.3充电电路变压器的设计…………………………………………………………………133.4充电电路开关器件的选择………………………………………………………………143.5逆变器的设计……………………………………………………………………………14第4章 三相PWM逆变器的原理及控制4.1 三相PWM逆变器…………………………………………………………………………154.1.1 三相逆变器的工作原理………………………………………………………154.1.2 控制脉冲时序分布 …………………………………………………………174.1.3 三相桥臂中点电位 …………………………………………………………174.1.4 输出电压分析…………………………………………………………………184.1.5 频率比K的选择 ………………………………………………………………184.1.6 负载对电路工作的影响………………………………………………………194.2 三相逆变器的控制 ……………………………………………………………………19第5章 三相逆变器的设计5.1被控对象模型……………………………………………………………………………215.1.1输出滤波环节……………………………………………………………………215.1.2脉宽调制环节……………………………………………………………………215.1.3单相半桥逆变器的传递函数……………………………………………………235.2 LC滤波器参数的选取…………………………………………………………………235.2.1滤波电容C的设计 ……………………………………………………………235.2.2滤波电感L的设计 ……………………………………………………………245.2.3滤波器谐振频率的选择 ………………………………………………………245.2.4滤波器参数确定…………………………………………………………………25总结 …………………………………………………………………………………………26参考文献 ……………………………………………………………………………………27致谢 …………………………………………………………………………………………2827第1章 绪论1. l 背景 社会发展越信息化、现代化，就越依赖于电，突然的断电必然会给人们社会正常的生活秩序造成破坏，尤其是对于生产、生活中特别重要的负荷，一旦事故中断供电，会造成重大经济损失。

然而，电力故障具有突发性，不以人们的意志为转移，即使电网设施再先进，意外断电也在所难免目前，城市供电系统的安全对策一般都采用并网发电供电，为城市电力提供可靠的电源保障但从企业及工业、民用建筑看，仅仅靠公用电网远远不够，必须具备后备电源系统，其重要属性之一是在事故发生情况下确保提供应急所需的电力，以有效降低因为断电而造成的损失，为人们生产、生活安全提供保障1.2应急电源的现状和发展趋势1.2.1应急电源领域的现状随着科技的不断发展，众多的智能大厦拔地而起，人们在对其居住环境提出了更高要求的同时，也提出了电力保障和消防安全问题但EPS的起步较发电机和UPS要晚，人们对其认识的程度还不够，所以在众多的应急供电场合，还是以发电机和UPS为主要应急供电方式来实现EPS的功能就提供应急供电能力而言，这两种方式已暴露出许多不足之处 用柴油发电机组作为应急电源是目前大部分工程所采用的，也是最常见的应急备用电源，由于柴油发电机的容量较大，可并机运行且连续供电时间长，所以已经有较长的应用历史然而，无论发电机的起动速度有多快，从停电后使发电机接到起动信号开始，至发电机电压、频率等达到稳定可以供电时为止，至少需要数十秒至几分钟，这段时间，所有用电设备均停止工作，就可能造成少数设备的损坏或出现生命财产的安全问题。

而EPS的启动一般不会超过25毫秒，所以不会影响设备的正常工作柴油发电机应用在应急供电场合，还有诸多不利之处，主要有：(1)在高层建筑中，柴油发电机组一般放在地下室，设计难度大，造价高，配备进风、冷却、排烟、减震、消音等设施都需要充分考虑；(2)存在火灾隐患其油罐像一个极为危险的“炸弹”，万一失火，后果不堪设想；(3)日常维护比较频繁，工作量大；(4)柴油发电机噪音大，产生公害用UPS作为应急电源EPS从原理结构上和UPS大同小异式UPS不论市电是否正常，它都一直由逆变器供电，即按照“市电输入→整流→逆变→输出”的顺序进行，只有在逆变器故障或过载时才改由旁路输出，如图1.2所示而EPS，当市电正常时，市电通过开关S输出给负载，同时充电器对电池充电当控制系统检测到市电停电时，逆变器工作，使开关S切换至逆变输出状态，向负载提供电能，如图1.3所示 图1.1 UPS供电系统 图1.2 EPS供电系统 从以上供电系统图可以看出，UPS是一种双变换结构的不间断电源，主要为负载提供稳定的高质量电能，不受市电电网的影响，而且其转换时间一般在10毫秒以内，所以，UPS被广泛应用于计算机、程控交换机、医疗设备及精密电子仪器等不能中断供电的场所。

但正因为UPS不仅担负着应急供电外，还担负着改善电力品质的任务，所以其逆变器要连续不断地工作，使用寿命相对较短，一般为5～8年，尤其是电池的更换较为频繁另一方面，UPS的逆变器长期处于工作中，自身的损耗较大，而且对使用环境要求很高，只能放在计算机房或空调房间里UPS专为IT行业的计算机类和通讯类负载而设计，其负载适应能力不及EPS，举例说明，如果应急供电场合含有交流感应式电动机一类的感性负载，那么在UPS的设计选型和使用中如果想要UPS能承受电动机起动电流的冲击能力，势必要增大UPS的额定容量，这无疑将加大投资，还未必能彻底解决问题因此，选用UPS作为应急电源，工作既不可靠，还得花费大量资金6】1.2.2应急电源的分类目前市场上的EPS品牌众多，大家在设计上所采用的控制方式和控制手段不尽相同，但针对所带负载的种类大致可以归纳为以下三种：一是主要用于应急照明和事故照明的单相EPS；二是用于应急照明、事故照明之外，还有应用于空调、电梯、卷帘门、排气风机、水泵等电感性负载或兼而有之的混合供电的三相系列EPS；三是直接给电动机供电的变频系列EPS1.2.3应急电源的发展趋势由于EPS所带负载类型的复杂性和环境的相对固定性，针对不同场合、不同负载，可对EPS功能做得更贴近现实应用。

其中包括以下几方面1．结构组成普通EPS为了更好地结合实际应用，往往采用“多合一”的结构设计，但由于负载及环境的复杂性，也由此带来设备标准化和设计院所、用户选型的困难解决的办法是采用模块化设计，将主机与输入或输出配电分离开来主机模块完成主要的能量转换及通讯控制功能；配电模块实现丰富的配电管理功能主机模块通过标准控制接口实现对配电模块的管理，如双电源自动切换功能，多回路输出功能，消防联动功能均应在配电模块中实现2．配电模块应增加功能EPS用于紧急负载的供电，其负载往往为非单一的。