毕业设计(论文)-基于STM32的ups不间断电源设计

UPS（不间断电源）设计思路及方案汇总UPS 即不间断电源，是将蓄电池与主机相连接，通过主机逆变器等模块电路将直流电转换成市电的系统设备。

主要用于给单台计算机、计算机网络系统或其它电力电子设备如电磁阀、压力变送器等提供稳定、不间断的电力供应。

当市电输入正常时，UPS 将市电稳压后供应给负载使用，此时的UPS 就是一台交流市电稳压器，同时它还向机内电池充电;当市电中断(事故停电)时，UPS 立即将电池的直流电能，通过逆变零切换转换的方法向负载继续供应220V 交流电，使负载维持正常工作并保护负载软、硬件不受损坏。

UPS 设备通常对电压过高或电压过低都能提供保护。

本文为大家分析关于UPS 的技术问题以及分享几个UPS 电源的设计方案。

如何构建高可用UPS 供电系统本文探讨何要建设高可用供电系统，以及如何建设高可用供电系统。

对于数据中心UPS 供电设备而言，我们需要转换设计理念，从可靠性的点向可用性的面演进。

而模块化UPS 相比传统UPS 在可靠性、易维护性、易用性等各个方面均有优异的表现，可更有力地保障业务的连续性与稳定运行，更契合用户对于高可用供电的需求。

不间断电源(UPS)设计思路探讨本文就不间断电源(UPS)的设计问题进行了一些分析，认为模块化UPS相对于传统UPS 系统而言，具有高可用性、高适应性、高可管理性的特点，在便于设备安装、节省占地空间、减少初期建设投资、方便维修、节能减排等各个方面都有明显的优势。

因此，模块化UPS 设备将成为新一代的UPS,将会被越来越多的企业用户所选择。

一种简单而实用的UPS 智能电源监控系统设计本文所设计的UPS智能监控系统具备以下环节和功能：能在各种复杂的电网环境下运行;在运行中不会对市电产生附加的干扰;输出电性能指标应该是全面的、高质量的，能满足负载的各项要求;UPS本身应具有很高的效率，有接近实际市电的输出能力;是一台智能化程度很高的设备，有高度智能化的自检功能，自动显示、报警、状态记忆功能以及通讯功能。

基于STM32的智能化数字化在线式UPS系统设计李琳;户永杰【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2014(000)009【摘要】For the increasing requirements of higher power quality in colleges’electronics professional laboratories,a kind of intelligent digitalization on-line UPS system controlled by STM32F103RBT6 which takes ARM Cortex2 M3 as the core is put forward. The hardware design and software process of each module are given in this paper. Compared to the other UPSs with other control modes,it has higher stability,simpler structure,higher efficiency,stronger protection function,higher degree of intelligence and other advantages.%针对高校电子类专业实验室对电能质量日益增高的要求，提出了基于以ARM Cortex2 M3为内核的STM32F103RBT6控制的数字化、智能化在线式UPS电源，给出了各模块的硬件设计方案和软件处理流程。

相比较于其他控制方式的UPS，其具备稳定性较高，结构简单，效率高，保护功能齐全，智能化程度较高等系列优势。

【总页数】3页(P97-99)【作者】李琳;户永杰【作者单位】西安石油大学，陕西西安 710065;西安石油大学，陕西西安710065【正文语种】中文【中图分类】TN710-34【相关文献】1.基于DSP的全数字化单相在线式UPS的设计 [J], 张劲松;周永鹏;黄锦恩;万淑芸2.基于LF2407A的数字化单相在线式UPS的设计 [J], 李桂梅;戴瑜兴;易龙强3.基于DSP的在线式UPS的数字化控制 [J], 姜敏4.基于AT89C51ED2和LabVIEW的在线式UPS维护系统设计 [J], 缑文博;赵峰;张涛;王琴5.基于DSP的全数字化在线式UPS的研究 [J], 王延年;高峰因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

基于STM32和ZigBee的UPS监控系统设计随着计算机技术、通信技术、网络技术的发展，各个领域要保障计算机信息网络系统的安全、可靠运行，就离不开不间断供电电源（UPS）。

本文基于STM32单片机和ZigBee技术，运用传感器实时监测UPS系统电池电压、电流、温度等参数[2]，并通过ZigBee无线网络将数据传输到上位机，实现UPS充电电压、电流、温度以及充电时间等方面的实时监控。

标签：STM32;ZigBee;UPS;电池监控系统Abstract：with the development of computer technology，communication technology and network technology，UPS is indispensable to ensure the safe and reliable operation of computer information network system in various fields. Based on STM32 Single-Chip Microcomputer and ZigBee technology，this paper uses sensors to monitor the battery voltage，current，temperature and other parameters of UPS system in real time，and transmits the data to the upper computer through ZigBee wireless network to realize the real-time monitoring of UPS charging voltage，current，temperature and charging time.Keywords：STM32; ZigBee; UPS; battery monitoring system0 引言UPS即不间断电源，是一种含有储能装置，以逆变器为主要元件、稳压稳频输出的电源保护设备。

不间断电源毕业设计不间断电源毕业设计近年来，随着电子设备的普及和依赖程度的提高，不间断电源（UPS）在我们的生活中扮演着越来越重要的角色。

无论是家庭、办公室还是工业领域，UPS都是确保电力供应稳定的关键设备。

因此，设计一款高效可靠的不间断电源系统成为了许多电子工程学生的毕业设计课题。

首先，我们需要了解不间断电源的基本原理和功能。

不间断电源是一种电力设备，可以在电网供电中断时提供稳定的电力输出。

它主要由电池组、逆变器和充电器组成。

当电网供电正常时，充电器会将电能转化为电池储存起来。

而当电网供电中断时，逆变器会将电池储存的直流电能转化为交流电能，以供给设备使用。

这样一来，不间断电源就能够保证设备在电网故障时继续运行，避免数据丢失和设备损坏。

在进行不间断电源毕业设计时，我们需要考虑以下几个关键因素。

首先是功率需求。

不同的设备对电力需求不同，因此我们需要根据实际情况确定所设计的不间断电源的功率输出。

其次是电池容量和充电时间。

电池容量决定了UPS能够提供多长时间的备用电力，而充电时间则决定了电池能够在电网供电恢复后重新充满的时间。

此外，还需要考虑逆变器的效率和稳定性，以确保UPS在工作时能够提供稳定的电力输出，并尽量减少能量损耗。

在设计不间断电源时，我们还可以考虑一些创新的功能和特性。

例如，可以添加智能监控系统，用于实时监测UPS的工作状态和电池容量，提醒用户及时更换电池或维修设备。

此外，还可以加入电池热管理系统，用于控制电池的温度，以延长电池的使用寿命。

另外，还可以考虑添加多个输出接口，以满足不同设备的需求，提高UPS的适用性。

在实际的不间断电源毕业设计中，我们可以选择使用现有的电源模块和控制芯片，以简化设计流程。

同时，我们还需要进行大量的实验和测试，以验证设计的可行性和稳定性。

此外，还需要进行成本分析，以确保设计的不间断电源既满足要求，又具有经济性。

总之，不间断电源毕业设计是一个既有挑战性又有实用性的课题。

北京石油化工学院本科毕业设计（论文）开题报告题目名称： UPS电源控制电路设计题目类型：研究型学生姓名：**专业：电气工程及其自动化学院：信息工程学院年级： 12级（专科起点）指导教师：***2014 年 3 月 19 日UPS电源控制电路设计摘要UPS(Uninterruptible Power System/Uninterruptible Power Supply)，即无间断电源，是将蓄电池组与主机相连，通过逆变器等模块电路，将直流电转变成市电的系统设备。

主要用于计算机网络系统或其它电子设备提供稳定且不间断的电力供应，是电信设备中的重要组成部分，其供电质量与可靠性对电信设备和系统运行状态有着极大的影响。

本文简单介绍了不间断电源的结构和工作原理，并详细描述了不间断电源控制电路的组成与控制方法。

其控制电路主要由自动检测和声光报警电路组成，自动检测部分由单片机配合ADC0809来实现，报警电路则由检测电路信号驱动蜂鸣器和LED灯来实现声光报警功能。

这种不间断电源可以使台式计算机在断电状态下持续工作四个小时，且不受外界电压干扰。

本设计具有结构简单，成本低廉，工作稳定可靠等特点。

关键词：不间断电源，AT89C51,蓄电池，继电器UPS power supply control circuit designAbstractThe uninterrupted power supply, is connected by battery with the host, through the inverter module circuit, make the DC into city power system equipment.Mainly used in power supply network system of the computer or other electronic equipment to provide stable and uninterrupted,it is an important part in telecommunication equipment,the power supply quality and reliability have great impact on the running state of telecommunications equipment and system. This paper briefly introduces the structure and working principle of uninterrupted power supply, And a detailed description of the composition and control method of uninterrupted power supply control circuit. The control circuit mainly by the automatic detection and alarm circuit, the automatic detection part is composed of a single chip with ADC0809 to achieve, The alarm circuit is composed of a detection circuit signal to drive the buzzer and the LED lamp to achieve sound and light alarm function. The uninterruptible power supply can make the computer work four hours continuously in the off state, and is not influenced by the external voltage disturbance. This design has the advantages of simple structure, low cost, stable and reliable work.Keyword: Uninterruptible power supply, AT89C51,Battery,Relay第一章绪论1.1概论现代电子设备通常是一个极为复杂的电子系统，它对电源质量的要求也越来越高。

弱电综合连续不间断电源（UPS）论文弱电综合连续不间断电源(UPS)论文城市轨道交通已成为人们出行最便捷、经济和高效的交通工具之一，由此对城市轨道交通的安全、可靠运行提出了更高的要求。

当轨道交通的供电电源因故出现异常时，会对轨道交通造成严重的影响，为此相关机构一直在研究如何提高对城市轨道交通重要弱电系统供电的连续性、可靠性。

目前，国内各城市轨道交通的通信、信号、综合监控、火灾自动报警、环境与设备监控、自动售检票、门禁、自动灭火、屏蔽门等弱电系统基本上均各自独立设置连续不间断电源（UPS），采用分散供电方式。

在轨道交通建设与运营管理过程中，分散设置的UPS的各种弊端也日渐凸显出来，主要表现在：（1）各弱电系统的UPS分别招标，配置的UPS品牌也不同，不利于资源共享和备品备件的采购，造成运营维护工作量大、蓄电池维护困难等问题。

（2）各弱电系统的保守设计造成单个系统UPS的设计容量较实际负载大很多，在设备配置上存在一定的浪费，但其又不能实现相互冗余备用，使得建设投资大、运营维修成本高。

为避免分散式UPS的弊端，有必要将同一车站、车辆段、控制中心各弱电系统的UPS进行整合，综合考虑设备容量及安装面积，对UPS进行统一管理、监控、运营维护及保养。

1整合范围目前地铁内设置UPS装置的系统有通信、信号、综合监控、火灾自动报警、环境与设备监控、自动售检票、门禁、自动灭火、屏蔽门等。

车站还设置有变电所自用电系统和应急照明电源系统。

为此，首先应确定将哪些系统的UPS进行整合设置。

变电所自用电负荷包括交流负载与直流负载。

直流电源的工作模式为：正常情况下通过充电模块将交流电转换为直流向负载供电，同时为蓄电池浮充。

当一路交流电源失电时自动切换至另一路，仍然通过充电模块供电，同时为蓄电池浮充；当两路交流均失电时，蓄电池放电向负载供电。

由此可见，变电所自用电系统主要在直流自用电系统方面与UPS方案有较大的不同。

直流自用电系统的蓄电池为非在线式运行，平时进行浮充电，在故障时进行放电；而UPS的蓄电池为在线式，且UPS输出为交流，其蓄电池放电输出的直流电需经逆变器后变为交流电输出给负载。

基于STM32的矿用UPS智能监控系统设计与实现【摘要】针对煤矿井下含瓦斯及煤尘较多的易燃易爆环境下，为了方便可靠的实时监控UPS及电池的状态信息，设计了矿用UPS（Uninterruptible Power System）电源智能检测控制系统；基于ARM STM32F107VCT6微处理器，实现了在无操作系统的情况下，实时监控UPS输入输出电压、频率、温度、电池充放电状态等信息并进行故障报警；并设计了以太网，485串口，CAN总线等多种接口与上位机通信进行远程监控，并控制放电，以防充电电池长时间不使用而损坏；产品测试结果表明，该系统通信实时性好、稳定性高，具有很高的实用价值。

【关键词】UPS电源监测控制系统；STM32；串口通信；以太网；CAN总线1.引言在今天的矿井安全要求极高的情况下，UPS能够对无线、以太网等煤矿安全监控系统等提供安全可靠的不间断供电以保障煤矿开采的安全。

而对于UPS的实时检测控制[1]以确保UPS稳定工作是保证安全的本质条件。

本文设计的基于STM32矿用UPS实时检测控制系统满足了矿上UPS电源稳定安全运行的要求。

系统主控制器采用ST公司推出的基于ARM Cortex-M3内核的32位处理器STM32F 107，该处理器在结构上包括处理器内核、存储器保护单元（MPU）、嵌套向量中断控制器（NVIC）等，具有高速通信接口（SPI，I2C，USART，UART，CAN，以太网等）、JTAG/SW调试等先进的外设，具有性价比高、配置丰富灵活、实时性能出色、低功耗等优势。

本文应用STM32控制器设计并实现了UPS电源的控制与电压电流等信息的实时显示[2]，并能对UPS故障进行报警。

结果表明，本系统性能卓越、稳定可靠。

2.硬件系统简介本文所述的基于STM32的矿用UPS电源显示控制系统的硬件电路包括：电池组管理系统（BMS），UPS电源系统，STM32F微控制器；4路串行通信接口（其中2路RS-232串口，1路TTL串口，1路RS-485串口），网络，CAN总线等电路部分。

不间断电源UPS的设计毕业论文目录摘要................. 错误!未定义书签。

Abstract................ 错误!未定义书签。

第一章绪论 (1)一、UPS的发展历史 (1)二、UPS的分类和结构 (1)（一）动态式UPS工作原理 (2)（二）静止式UPS工作原理 (2)三、本章小结 (5)第二章 UPS的总体结构及原理 (6)一、本设计参数 (6)二、系统结构图和原理 (6)三、本章小结 (8)第三章电池升压电路设计 (9)一、电路设计 (9)（一）主电路设计 (9)（二）控制电路设计 (11)二、电路仿真 (16)（一）系统电路图 (16)（二）输出电压波形图 (17)第四章逆变电路设计 (18)一、电路设计 (18)（一）主电路设计 (18)（二）控制电路设计 (19)二、逆变总电路仿真 (29)（一）逆变总电路系统仿真电路图 (29)（二）输出电压波形图 (30)三、SPWM脉冲的实现 (30)（一）EG8010简介 (30)（二）EG8010引脚介绍 (31)（三）EG8010应用设计 (32)四、本章小结 (34)第五章电池充电电路设计 (35)一、电路设计 (35)（一）主电路设计 (35)（二）控制电路设计 (38)二、电路仿真 (42)（一）恒流充电过程 (42)（二）恒压充电过程 (45)三、本章小结 (46)结论 (47)致谢................ 错误!未定义书签。

参考文献. (48)外文原文 (49)附录：系统总电路图 (64)第一章绪论一、UPS的发展历史早期的UPS装置是采用柴油（或汽油）发电机—电动机—发电机组来实现电能变换，其设备笨重，占地面积大，。

后来随着晶闸管的推广普及，使UPS装置摆脱了大量的机组设备，因此晶闸管控制的UPS迅速发展，逐渐取代了发电机—电动机—发电机组式的UPS 装置，但因晶闸管没有自关断能力，因此每只晶闸管需要配备换向单元电路，因此仍然使系统庞大而笨重。

电源。

它采用数字控制技术，体积小、到今天智能化、系统主要包括整流、逆变和储能模交直流逆变装置等。

按UPS 和在线互动式，按其输出波形又可分为正弦波输出和方波输出两按电路结构可分为双向变换串并联补偿式UPS 、双变电源由市电正常供电时，首先将交流电然后进行脉宽调制、滤波，再将直流电经逆变器重新转换成正弦波交流电源向负载供电。

一旦市立即改由蓄电池提供的直流电经逆变器向负载提使负载并不因市电中断，仍可以正常运体上采取一级升压电路加上一级逆变电路实现（电路原理如图1所示）。

系统电路由可调节电压输入模块、全桥整流模块、BOOST 型升压模块、电压采样模块、全桥逆变模块、电路驱动模块、单片机控制模块以及直流电源或储能模块组成。

其中，自耦变压器可以调整电压输出，隔离变压器保证安全性；全桥整流把交流电整流成直流，后接大电容实现交直流不间断供电；电压采样直接给BOOST 电路一个恒定的占空比（根据需要也可以不加，后面开环）；BOOST升压实现逆变交流输出达到30V ，全桥逆变实现交流输出，后接LC 滤波产生正弦波，用互感器模块实现电压/电流采样。

电压/电流采样对交流输出电压进行采样，实现反图1在线式不间断电源电路原理图220V ~储能器件直流电源开关自耦变压器隔离变压器可调节变压器全桥整流BOOST 升压电压采样全桥逆变负载IR2104驱动辅助电源15V 辅助电源5V单片机电压/电流采样理如图2所示）。

这种方案使用IR2104驱动一个半桥，利用MOS管导通关断控制升压。

这种方案效率较高，而且可以调整MOS的耐压值，来匹配电路。

但是这种方案也较为复杂，因为外围器件多将IR2104-3的输出低端LO与靠近GND的mos的G端连接，将输出高端HO与另一块mos的G端连接，将IR2104的VS端接至对应的两片mos 中间。

同时单片机正常工作。

测试时，断开前端不控整流桥，采用学生直流电源接入BOOST电路的输入端供电。

将学生电源的输出电压设置为10V左右，此时程序默认占空比为50%，BOOST电路的输出电压为20V左右。

基于STM32的智能化数字化在线式UPS系统设计作者：李琳户永杰来源：《现代电子技术》2014年第09期摘要：针对高校电子类专业实验室对电能质量日益增高的要求，提出了基于以ARM Cortex2 M3为内核的STM32F103RBT6控制的数字化、智能化在线式UPS电源，给出了各模块的硬件设计方案和软件处理流程。

相比较于其他控制方式的UPS，其具备稳定性较高，结构简单，效率高，保护功能齐全，智能化程度较高等系列优势。

关键字： STM32； UPS；智能； PWM中图分类号： TN710⁃34 文献标识码： A 文章编号： 1004⁃373X（2014）09⁃0097⁃030 引言目前，国内高等院校电子信息类专业实验室配备了各种精密的电子设备，这类型的电子设备采用了大量的集成电路，像A/D、CMOS、TTL等。

在有诸多优势的同时也存在耐低压能力低、抗干扰能力差等弱点。

电压电流的不稳定，或者强电磁场的干扰往往容导致各种故障，给科研和教学造成巨大的损失[1]。

采用UPS供电是避免这类损失行之有效的方法。

本文提出一种基于STM32F103RBT6在线式UPS系统设计。

除能够正常供电外还实现了监测控制、故障告警、参数自动测试分析等功能，使维护人员更为轻松、安全、高效地通过互联网进行数据查询、控制等维护工作。

1 系统的整体设计本系统设计是以STM32微控制器为主控制器，由电池模块、整流模块、变压器、逆变模块、电压检测模块、电流检测模块、语音报警模块、SD数据存储模块、人机界面模块等组成。

其工作原理如图1所示，将市电经过系统中整流模块转化成直流电源，然后再进过逆变模块将直流电源转变成供电质量较高的交流电源。

当市电断电时，快速切换至由蓄电电池向逆变模块提供直流电源，完后由逆变模块将直流电源转变成直流电源使系统能够正常正常工作[2]。

图1 结构原理图2 硬件设计2.1 微控制器STM32简介控制系统主控芯片采用基于ARM Cortex2 M3内核的STM32[2]系列的32位闪存微控制器，具有内置资源丰富，超低功耗的特点，可以选择睡眠模式、待机模式，相对于ARM 系列其他芯片，STM32运行速度更快，7个时钟周期最多可以产生28个精准的信号。

摘要随着计算机技术、网络技术、通信技术的发展，国民经济、国防军工、政府部门的各个领域要保障计算机信息网络系统的安全、可靠运行，就离不开UPS不间断电源，这已成为信息业界乃至各行各业的共识。

根据UPS不间断供电的原理，本文以提高UPS的可靠性为基本点，从UPS 电源装置的结构和形式来考虑其设计方案。

整个UPS主电源装置由整流/ 充电器、逆变器、静态旁路、维修旁路等部分组成。

整流/充电器(包括蓄电池)为UPS提供在线工作的能量输入；逆变器为UPS提供在线工作的高质量的稳压稳频的交流电输出；静态旁路为UPS在整流/充电器或者逆变器故障情况下提供旁路工作电源，逆变器供电和静态旁路供电之间可实现不间断供电切换；维修旁路为UPS定期检修或故障维修时提供旁路电源。

基于电源技术的高频化、模块化、数字化、绿色化的发展方向，本文结合现代电力电子技术以及信息处理技术的最新发展，利用微机作为控制核心，研究和开发大功率(10kVA以上)在线式智能UPS不间断电源。

关键词：UPS ，电力电子技术，微机控制，智能ABSTRACTWith the development of the computer technology, the network technology, communication technology, in all the fields of the national economy, national defense and war industry, government ministries, they must depend on UPS (Uninterruptible Power System)By the principle of UPS, this paper considers the design scheme from its structure and format for increasing its reliability. The main power device is made up of rectifier, charger, inverter, static bypass, maintenance bypass. Rectifier and charger (including storage battery) offer the energy input of UPS when it is online. Inverter offers the CVCF (Constant Voltage and Constant Frequency) AC output when UPS is online. Static bypass offers online bypass power supply when rectifier, charger, or inverter results in faults, and the switching between inverter and static bypass is not interruptible. Maintenance bypass offers bypass power supply when UPS needs repairing or Maintaining. Based on the development trend of higher frequency, modularization, digitalization, and greenness for power technology, this paper is relevant to the recent development of modem power electronics technology and information processing technology, and has studied the above middle capacity (Above 10KVA) online intelligent UPS, using microprocessor as core control.Keywords: UPS ， Power Electronics， Intelligent， Computer control目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第一章概述 (1)1.1 UPS的发展 (1)1.1.1 UPS的发展过程 (1)1.1.2 UPS的发展前景 (2)1.2研究目的和意义 (2)1.3本课题的任务和要求 (3)1.3.1 本课题的任务 (3)1.3.2 本课题的要求 (3)第二章系统整体设计方案 (4)2.1 UPS不间断电源原理 (4)2.1.1负载不间断电源的原因 (4)2.1.2不间断电源的原理 (4)2.2系统整体设计原理框图 (5)2.3整流/充电器设计方案 (6)2.4逆变器设计方案 (6)2.5旁路电源设计方案 (7)第三章整流/充电器的设计 (8)3.1整流器/充电器主回路设计 (8)3.1.1 整流变压器的设计 (8)3.1.2直流滤波电抗器和滤波电解电容的设计 (8)3.1.3主回路电路 (9)3.2 整流器/充电器控制设计 (9)3.2.1微处理器 (9)3.2.2整流器/充电器的微机控制系统 (10)3.2.3整流器/充电器控制软件设计 (13)第四章逆变器设计 (14)4.1 PWM逆变器原理 (14)4.1.1逆变电路 (14)4.1.2基础PWM逆变器和PWM波的生成方法 (15)4.2 UPS逆变器主电路设计 (15)4.2.1 PWM三相IGBT逆变桥电路 (16)4.2.2静态逆变器输出变压器和开关 (17)4.3 UPS逆变器控制电路的设计 (18)4.4 UPS逆变器控制软件设计 (19)4.5静态旁路的基本原理 (20)4.6 UPS静态旁路主电路 (20)第五章结论 (22)致谢 (23)参考文献 (24)第一章概述电源问题一直是人们比较关心的问题。

.3.3 毕业设计（论文）说明书摘要随着计算机技术、网络技术、通信技术的发展，国民经济、国防军工、政府部门的各个领域要保障计算机信息网络系统的安全、可靠运行，就离不开UPS不间断电源，这已成为信息业界乃至各行各业的共识。

根据UPS不间断供电的原理，本文以提高UPS的可靠性为基本点，从UPS 电源装置的结构和形式来考虑其设计方案。

整个UPS主电源装置由整流/ 充电器、逆变器、静态旁路、维修旁路等部分组成。

整流/充电器(包括蓄电池)为UPS提供在线工作的能量输入；逆变器为UPS提供在线工作的高质量的稳压稳频的交流电输出；静态旁路为UPS在整流/充电器或者逆变器故障情况下提供旁路工作电源，逆变器供电和静态旁路供电之间可实现不间断供电切换；维修旁路为UPS定期检修或故障维修时提供旁路电源。

基于电源技术的高频化、模块化、数字化、绿色化的发展方向，本文结合现代电力电子技术以及信息处理技术的最新发展，利用微机作为控制核心，研究和开发大功率(10kVA 以上)在线式智能UPS不间断电源。

关键词：不间断电源微机控制电力电子技术智能化IABSTRACTWith the development of the computer technology, the network technology, communication technology, in all the fields of the national economy, national defense and war industry, government ministries, they must depend on UPS (Uninterruptible Power System)By the principle of UPS, this paper considers the design scheme from its structure and format for increasing its reliability. The main power device is made up of rectifier, charger, inverter, static bypass, maintenance bypass. Rectifier and charger (including storage battery) offer the energy input of UPS when it is online. Inverter offers the CVCF (Constant Voltage and Constant Frequency) AC output when UPS is online. Static bypass offers online bypass power supply when rectifier, charger, or inverter results in faults, and the switching between inverter and static bypass is not interruptible. Maintenance bypass offers bypass power supply when UPS needs repairing or Maintaining. Based on the development trend of higher frequency, modularization, digitalization, and greenness for power technology, this paper is relevant to the recent development of modem power electronics technology and information processing technology, and has studied the above middle capacity (Above 10KVA) online intelligent UPS, using microprocessor as core control.Keywords: UPS Control by microprocessorPower Electronics Technology IntelligentII目录第一章概述 (1)1.1 UPS的发展 (1)1.1.1 UPS的发展历程 (1)1.1.2 UPS的发展前景 (3)1.2 本课题研究的目的和意义 (4)1.3 本课题的任务和要求 (5)1.3.1 本课题的任务 (5)1.3.2 本课题的要求 (5)第二章系统整体设计方案 (7)2.1 UPS电源不间断供电的原理 (7)2.1.1 负载间断供电的原因 (7)2.1.2 不间断供电的原理 (7)2.2 系统整体设计原理框图 (9)2.3 整流/充电器设计方案 (9)2.4 逆变器设计方案 (10)2.5 旁路电源设计方案 (11)第三章整流/充电器的设计 (12)3.1 整流/充电器主回路设计 (12)3.1.1 整流变压器的设计 (13)3.1.2 直流滤波电抗器和滤波电解电容的设计 (14)3.1.3 主回路电路 (15)3.2 整流/充电器控制设计 (16)3.2.1 微处理器与16位单片机 (16)3.2.2 整流/充电器的微机控制系统 (18)3.2.3 整流/充电器的控制软件设计 (23)第四章逆变器的设计 (24)4.1 PWM逆变器的原理 (24)I******毕业设计（论文）说明书4.1.1 逆变电路及其控制方式 (24)4.1.2 PWM逆变器的基本原理及PWM波的生成方法 (26)4.2 UPS逆变器主回路设计................................................29 4.2.1 PWM型三相桥式IGBT逆变电路 (29)4.2.2 逆变器输出变压器和静态开关 (33)4.2.3 逆变器主回路电路.............................................33 4.3 UPS逆变器控制电路设计 (34)4.4 UPS逆变器控制软件设计 (37)第五章 UPS旁路电源设计 (44)5.1 静态旁路的基本原理 (44)5.2 切换与控制技术 (44)5.3 UPS静态旁路主电路 (46)5.4 维修旁路 (47)第六章 UPS系统抗干扰设计 (48)6.1 干扰源 (48)6.2 干扰对UPS电源的影响 (48)6.3 EMC与抗干扰设计 (49)6.3.1 EMC简介......................................................... 49 6.3.2 抗干扰的方法 (50)6.3.3 UPS电源抗干扰措施 (50)结论 (53)致谢 (55)参考文献 (56)附：大功率UPS供电系统原理框图及各部分设计方案图II******毕业设计（论文）说明书第一章概述自从电子设备特别是计算机问世以来，电源问题一直是人们十分关心的问题。

摘要随着计算机技术、网络技术、通信技术的发展 国民经济、国防军工、政府部门的各个领域要保障计算机信息网络系统的安全、可靠运行 就离不开UPS不间断电源 这已成为信息业界乃至各行各业的共识。

根据UPS不间断供电的原理 本文以提高UPS的可靠性为基本点 从UPS电源装置的结构和形式来考虑其设计方案。

整个UPS 主电源装置由整流/充电器、逆变器、静态旁路、维修旁路等部分组成。

整流/充电器(包括蓄电池)为UPS提供在线工作的能量输入 逆变器为UPS提供在线工作的高质量的稳压稳频的交流电输出 静态旁路为UPS在整流/充电器或者逆变器故障情况下提供旁路工作电源 逆变器供电和静态旁供电之间可实现不间断供电切换目录第一章概述 (1)1.1 UPS的发展历程 (1)1.2 UPS发展的前景 (1)第二章系统整体设计方案 (2)2.1 UPS电源不间断供电的原理 (2)2.2 UPS总结构框图 (3)第三章单元电路设计 (4)3.1 降压并滤波 (5)3.2 整流电路 (5)3.3 稳压电路给蓄电池充电 (6)3.4 逆变器及逆变电路 (6)3.5 斩波电路信号的产生 (8)3.6 变压器变压并滤波输出 (9)3.7 UPS切换开关 (9)第四章总体电路图 (10)第五章结论 (11)第六章致谢 (12)第七章参考文献 (12)概述自从电子设备特别是计算机问世以来，电源问题一直是人们十分关心的问题。

对于一些特殊位置的重要设备，人们不但关心其供电电源本身的性能指标，更注重供电电源的质量，即供电的稳定性和不间断性。

因为这些设备的电源一旦出现不稳定或者消失，就将造成非常大的损失，甚至无可挽回的损失。

所幸的是不间断电源UPS(Uninterruptible Power System)的出现为解决这个问题提供了广阔的前景1. UPS的发展历程：最初的UPS是由旋转电动机供应能量的动态UPS，即不间断是靠动能维持。

随着社会技术的提高，于是出现了静态UPS，它的主电路和控制电路均采用半导体器件，它也是目前绝大多数概念中的UPS。

摘要随着计算机技术、网络技术、通信技术的发展，国民经济、国防军工、政府部门的各个领域要保障计算机信息网络系统的安全、可靠运行，就离不开UPS不间断电源，这已成为信息业界乃至各行各业的共识。

根据UPS不间断供电的原理，本文以提高UPS的可靠性为基本点，从UPS 电源装置的结构和形式来考虑其设计方案。

整个UPS主电源装置由整流/ 充电器、逆变器、静态旁路、维修旁路等部分组成。

整流/充电器(包括蓄电池)为UPS提供在线工作的能量输入；逆变器为UPS提供在线工作的高质量的稳压稳频的交流电输出；静态旁路为UPS在整流/充电器或者逆变器故障情况下提供旁路工作电源，逆变器供电和静态旁路供电之间可实现不间断供电切换；维修旁路为UPS定期检修或故障维修时提供旁路电源。

基于电源技术的高频化、模块化、数字化、绿色化的发展方向，本文结合现代电力电子技术以及信息处理技术的最新发展，利用微机作为控制核心，研究和开发大功率(10kVA以上)在线式智能UPS不间断电源。

关键词：UPS ，电力电子技术，微机控制，智能ABSTRACTWith the development of the computer technology, the network technology, communication technology, in all the fields of the national economy, national defense and war industry, government ministries, they must depend on UPS (Uninterruptible Power System)By the principle of UPS, this paper considers the design scheme from its structure and format for increasing its reliability. The main power device is made up of rectifier, charger, inverter, static bypass, maintenance bypass. Rectifier and charger (including storage battery) offer the energy input of UPS when it is online. Inverter offers the CVCF (Constant Voltage and Constant Frequency) AC output when UPS is online. Static bypass offers online bypass power supply when rectifier, charger, or inverter results in faults, and the switching between inverter and static bypass is not interruptible. Maintenance bypass offers bypass power supply when UPS needs repairing or Maintaining. Based on the development trend of higher frequency, modularization, digitalization, and greenness for power technology, this paper is relevant to the recent development of modem power electronics technology and information processing technology, and has studied the above middle capacity (Above 10KVA) online intelligent UPS, using microprocessor as core control.Keywords: UPS ， Power Electronics， Intelligent， Computer control目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第一章概述 (1)1.1 UPS的发展 (1)1.1.1 UPS的发展过程 (1)1.1.2 UPS的发展前景 (2)1.2研究目的和意义 (2)1.3本课题的任务和要求 (3)1.3.1 本课题的任务 (3)1.3.2 本课题的要求 (3)第二章系统整体设计方案 (4)2.1 UPS不间断电源原理 (4)2.1.1负载不间断电源的原因 (4)2.1.2不间断电源的原理 (4)2.2系统整体设计原理框图 (5)2.3整流/充电器设计方案 (6)2.4逆变器设计方案 (6)2.5旁路电源设计方案 (7)第三章整流/充电器的设计 (8)3.1整流器/充电器主回路设计 (8)3.1.1 整流变压器的设计 (8)3.1.2直流滤波电抗器和滤波电解电容的设计 (8)3.1.3主回路电路 (9)3.2 整流器/充电器控制设计 (9)3.2.1微处理器 (9)3.2.2整流器/充电器的微机控制系统 (10)3.2.3整流器/充电器控制软件设计 (13)第四章逆变器设计 (14)4.1 PWM逆变器原理 (14)4.1.1逆变电路 (14)4.1.2基础PWM逆变器和PWM波的生成方法 (15)4.2 UPS逆变器主电路设计 (15)4.2.1 PWM三相IGBT逆变桥电路 (16)4.2.2静态逆变器输出变压器和开关 (17)4.3 UPS逆变器控制电路的设计 (18)4.4 UPS逆变器控制软件设计 (19)4.5静态旁路的基本原理 (20)4.6 UPS静态旁路主电路 (20)第五章结论 (22)致谢 (23)参考文献 (24)第一章概述电源问题一直是人们比较关心的问题。

UPS原理与应用前言由于应用领域中关键设备的急剧增加，使得与电力质量和可用性密切相关的问题变得前所未有的重要了。

配电系统中的干扰(间断、停电、电压跌落，等等)会造成设备在运行中的重大损失或带来安全上的危险。

为了避免重要设备在电能质量问题的骚扰下造成的损失，不间断电源(UPS)当然地成为了电力保护系统中解决方案的核心部分，它们提供高质量、高可用性的电力，并且融入了既与电力环境兼容、又与计算机环境兼容的先进的通信系统。

本文主要对UPS的基本应用原理做了一个分析讲解，其中包括UPS基本构式、基本技术指标、PW系列UPS的操作以及日常故障维护等内容。

第一章电网的质量问题1.1 国家电网质量标准随着工业水平的不断发展，生产中的工业设备对供电可靠性的要求越来越高。

表1中为国家对电网质量定出的一个标准：表11.2常见的电网干扰在电力供应中，电网的干扰各式各样并且时有发生。

下面对各种干扰以及其主要起因、特征以及造成的后果做一个简单地描述：（1）频率波动造成频率的不稳定的原因主要有：发电机组的调整、发电机组的运行失调、频率不稳定的电源。

主要的扰动偏差为+5%、-6%（10s时间间隔的平均值）。

这些变化超出了某些仪表和计算机的容限范围（通常为±1%），因此，可能会导致数据的错误或丢失。

（2）间断电源的间断主要表现为电压完全消失，且电压消失的时间在10ms之内，主要可能是由于大气条件、切换、故障、电网施工等原因引起。

电压的间断可能会导致运行故障和数据的丢失（计算机系统）或者生产中断（连续处理过程）。

（3）停电停电事故在我们日常生活中时有发生。

它主要是由于大气条件、切换、故障、意外事故、电网施工的造成电压在一个周期以上的完全消失。

这样会造成机器停机并危及人身安全以及数据的丢失或生产中断。

（4）电压跌落电压的有效值下降至低于额定值的90%以下（但大于0%），并且持续10ms~1min之内恢复到大于90%。

主要由负载波动造成。

目录长江大学毕业设计(论文)任务书........................................................ 错误!未定义书签。

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长江大学毕业论文(设计)指导教师评审意见................................................................ X XV 长江大学毕业论文(设计)评阅教师评语.. (XXVI)长江大学毕业论文(设计)答辩会议记录 (XXVII)摘要 ....................................................................................................................................... X XVIII 前言 ........................................................................................................................................... X XX 第一章绪论 (32)1.1课题研究背景 (32)1.2国内外感应加热电源现状和应用前景 (34)1.2.1感应加热技术发展现状 (34)1.2.2感应加热电源技术的发展趋势 (35)1.3课题主要的研究内容 (37)1.3.1感应加热电源逆变部分 (37)1.3.2基于STM32F4单片机的控制器的设计 (37)1.3.3基于IAR开发环境的STM32软件的设计 (38)第二章STM32数字逆变系统的设计方法 (38)2.1 STM32数字逆变系统的总体结构 (38)2.1.1 STM32数字逆变系统结构框图的主要组成 (38)2.1.2 STM32数字逆变系统工作原理说明 (39)2.2 STM32数字逆变系统的主要结构详细介绍 (39)2.2.1 单相桥式并联谐振逆变电路 (39)2.2.2检测反馈单元 (42)2.2.3 STM32控制单元 (45)2.2.4 感应加热原理分析 (46)2.3 相关参数分析 (47)2.4 基于STM32F407的最小系统设计 (50)2.4.1 时钟电路设计 (50)2.4.2 复位电路设计 (50)2.4.3 程序下载接口电路设计 (51)2.4.4 最小系统设计 (52)第三章STM32F407程序设计 (53)3.1 STM32数控逆变器的总体程序设计 (53)3.1.1程序流程图 (53)3.1.2主函数程序分析 (54)3.2 STM32各程序模块的设计 (55)3.2.1数字化逆变器启动 (55)3.2.2逆变稳定运行 (60)3.2.3电压信号相位错误处理 (62)一．容错处理 (62)二．错误报警与保护 (62)3.2.4数字化逆变器停止 (63)第四章STM32逆变电源系统的软件调试与结论 (64)4.1 STM32F407-discovery开发板 (65)4.2 IAR开发软件与调试和下载界面 (65)4.3系统调试结果 (66)结论 (69)参考文献 (70)致谢 (72)导教师/职称叶献方\副教授1.毕业设计(论文)题目：基于STM32的逆变电源设计2.毕业设计（论文）起止时间：2014年3月3 日～2014 年5月30日3．毕业论文(设计)所需资料及原始数据（指导教师选定部分）[1] 康华光.电子技术基础.模拟部分[M].高等教育出版社，2006:66-284[2] 周俊杰，钱晓耀，陈上挺.一种基于PIC系列单片机的SPWM逆变电源[J].机电工程，2008,25（4）：99-101.[3] ZHANG Kai-ru、XING Cheng-cheng、LIU Xiang-nan. A type of inverter power supply based on harmonic elimination PWM control. Shandong University of Science and Technology, 2013,25(3):1674-8042.[4] 廖冬初，聂汉平《电力电子技术》华中科技大学出版社2008年.[5] 谭浩强《C语言程序设计》清华大学出版社2004年.[6] 李宁《基于MDK的STM32处理器的开发应用》北京航空航天大学出版社出版2008年.[7] 丁卫东，郭前岗，周西峰.一种基于FPGA的SPWM波的实时生成方法[J].计算机技术与发展，2001.21(2):211-214.[8] 徐健，赵冬娥，邓均，等. 复杂可编程器件和单片机在坐标测试中的应用[J].探测与控制学报,2010,32(3)：61-64.[9] STM32F407系列参考手册高性能数字信号控制器.4．毕业论文(设计)应完成的主要内容1)查阅与课题有关的近五年的文献并做好记录。

1绪论1. 1 不间断电源（UPS）概述UPS，即不间断电源，是一种含有储能的装置（常用蓄电池储能），以逆变器为主要组成部分的恒压、恒频的电源设备，主要用于给单台计算机、计算机网络系统或其他电力电子设备提供不间断的电力供应。

当市电输入正常时，UPS将市电整流通过逆变器或直接稳压后供给负载使用，此时的UPS就是一台交流稳压器，同时还可向机内蓄电池充电。

随着信息技术的不断发展和计算机应用的日益普及，用电设备对供电的质量提出了越来越严格的要求。

一旦因为某种原因出现供电中断，就会造成整个系统停机，其后果远远严重于电子设备自身的故障。

此外，供电电源的扰动也是引发电子设备故障的重要原因。

供电电源出现干扰的起因有很多自然的因素，也有大型用电设备的启动和停机、继电器断开与吸合、车辆点火、工业火花和高频发射等原因。

以上这些干扰以传导和辐射的形式进入电源进而窜入电子设备，造成系统工作效率降低、计算数据丢失、逻辑功能混乱，严重时还会造成系统硬件损坏，使系统工作陷于瘫痪[16]。

因此，供电问题对于电力系统的影响很大，为了保证重要部门或者设备电力供应的连续性和可靠性，消除电网干扰对用电设备的影响，同时为了避免负载对电网产生干扰，出现了不间断供电电源系统UPS（Uninterruptible Power System）。

UPS的分类UPS根据新标准IEC（国际电工委员会）按其结构和运行原理分为以下三类[17]：在线式UPS电源的逆变器串联连接在交流输入与负载之间，电源通过逆变器连续向负载供电，其结构决定了其输出与市电输入无关。

这种UPS电源的供电方式如下：市电正常时，市电经过整流器之后由逆变器向负载供电；市电不正常时，由蓄电池经逆变器向负载供电，无转换时间。

它的输入、输出环节都是彼此独立控制的，因此对市电输入的适应能力很强，尤其是表现在对频率变化的适应能力上。

在线式UPS电源的输出是高质量的正弦波交流电源，频率和电压的稳定度、精度都很高。