电力电子技术——侧重于UPS系统的应用监测系统的设计-开题报告(一)

一、文献综述

（一）国内研究现状

UPS（Uninterruptible Power Suppiy即不间断电源）产业是随着电力电子、电子信息、电气制造等技术的发展，以及国民经济各行业对电能稳定性和安全性要求的提高，而在20世纪60年代兴起的交叉性产业，与我国重点发展的先进制造、电子信息、新能源与节能环保等产业紧密相关。由于UPS产业在我国发展时间较短，涉及领域广泛，我国尚未对UPS产业进行明确的行业归类

2010年以来，国务院相继颁布了一系列培育发展战略性新兴产业的政策措施。UPS产业与的先进制造、电子信息、新能源与节能环保等战略性新兴产业紧密相关，作为UPS核心零部件的电子元器件、电池等部分，属于高端电子信息、新能源等战略性新兴产业发展的重点领域。UPS产业的发展也将得益于国家战略性新兴产业的扶持政策。可以预见，随着我国战略性新兴产业的发展，UPS产业将迎来新一轮的快速发展期。

目前，我国高校及科研机构中缺乏专门从事UPS研究的专业方向，但从事电子、电源、信息等相关科学技术研究的时间较长，科研机构及其人才众多，在专业技术领域拥有众多国家、省市的重大技术突破，对国内UPS产业技术发展提供了重要支撑。

我国UPS产品市场从工作方式划分，占主流位置的是后备式UPS，主要是因为大部分中小型企业由于其需求原因选择了价格低廉，功能相对有限的后备式UPS产品，主要应用在办公环境中。

（二）国外研究现状

最初的UPS电源是在二十世纪六十年代出现的靠电动机所带飞轮惯性提高输出电源的质量和提供后备供电时间(一般不超过5秒);然后出现了以蓄电池组供电给直流电动机带交流发电机提供后备电源的供电系统，这种方式供电效率较低;再后来是靠内燃机提供后备供电的UPS电源，这种UPS设备庞大笨重、操作不够灵活、而且效率低、噪声大。这些都是动态方式的UPS电源 。

    随着电力电子学的发展，可实现大功率的电能转换，于是出现了静态UPS,这种UPS具有没有振动、噪音低、体积小、控制灵活、效率高等优点，现代UPS基本上都是静止型的。随着电力电子技术和微电子技术的飞速发展，UPS技术也正在朝着高频化、绿色化、网络化和智能化的方向不断前进，具体表现在:

a) 采用IGBT、智能功率模块IPM或IGCT等作为功率器件，改善了逆变器性能，如降低噪声、减小体积。

b) 采用如SPWM调制技术、空间矢量脉宽调制技术(SVPWM)、提高电压利用率的准优化PWM技术以及用于高压高频的HVSOPWM技术等。

c) 在主功率部分与控制方式相结合采用软开关技术。软开关技术的应用使变换器具有更高的效率— 自身损耗大大降低，更高的功率密度——自身体积、重量大大减小，以及更高的可靠性;并可有效地减小电能装置引起的电磁污染(EMI)和环境污染(噪声等)。

d) 输入端采用功率因数矫正技术(PFC)减小了UPS对电网的污染并提高了效率。

e) 使用高性能微处理器和信号处理技术控制和监视UPS运行并进行网络通信。全数字化易于实现计算机的处理和控制，便于修改策略、修改控制参数，便于故障监测、自诊断、容错、通信等技术的植入。同时大幅度的减少了元器件的数量，提高了装置的可靠性。

f) 采用网络化管理，使用户能更方便的、实时的监控UPS系统的运行。

g) 采用双机或多机并联冗余技术组成UPS系统，大大提高了可靠性。

国外UPS企业发展较早，施耐德、伊顿、艾默生等UPS知名企业凭借其技术、品牌、服务、产品及销售网络的优势，在全球UPS市场上拥有绝对的领导地位。目前，法国的施耐德，美国的伊顿和艾默生是全球UPS产业的三大巨头。美国PCM、通用电气、日本三菱等也拥有较高的品牌知名度和市场份额。欧洲UPS企业在UPS的研发、生产及解决方案的提供上具有传统的优势，拥有法国施耐德优势企业。此外，日本三菱、东芝等企业通过在核心零部件IGBT领域的优势，发展UPS业务，在业绩额尤其是亚太地区具有一定的影响力。

二、论文提纲

摘   要 1

第1章  UPS概论 1

1.1 概述 1

1.2 UPS的发展 1

1.3 UPS的特点和分类 1

1.3.1 UPS的特点 1

1.3.2 UPS的分类 1

1.4 选题的意义 1

1.5 本课题的主要任务和基本参数 1

第2章  总体方案的设计及设计的指导思想 1

2.1 总体方案的确定和设计 1

2.2 主体硬件电路的设计及指导思想 1

2.3 主体软件控制部分的设计思路 1

第3章  主体硬件电路各个单元电路的设计 1

3.1 整流滤波电路 1

3.1.1 整流滤波电路的设计 1

3.1.2 整流滤波电路的分析 1

3.2 功率因数校正电路 1

3.2.1 功率因数校正的基本原理和方法 1

3.2.2功率因数校正电路的设计（应用功率因数校正控制器UC3854） 1

3.3 UPS蓄电池 1

3.3.1 免维护蓄电池概述 1