基本信息
- 项目名称：
- 基于UC2844单相交流不间断电源
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 单相交流不间断电源是一种可提供标准电源的储能装置，以逆变器为主要单元和稳压稳频输出的电源保护设备，主要用于给计算机、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。
- 详细介绍：
- 基于UC2844（SPWM脉宽调制）芯片实现的24V单相交流在线不间断电源的设计，系统电路包括整流滤波、BOOST升压、逆变、蓄电池充放电、SPWM调制、驱动和辅助电源等部分，如图1所示。具有输出电压、逆变电流检测，输出电路和欠电压报警及保护功能。该电路具备在设定条件进行当输入电压U1 从29VAC增加至43VAC，U2变化不超过5%；电路负载调整能实现在U1 =36VAC、U2 =24VAC时，从空载到满载， 变化不超过5%的要求。另外在电源电路中增加了CPU控制，利用CPU控制电路能对输出电压和电流进行动态采样，实时显示电源输出状态。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 1、作品设计、发明的目的 UPS(Uninterrupted Power Supply)又称不间断电源，它通常被置于市电电网和用电负载之间，其目的是改善对负载的供电质量，并在市电故障时，保证负载设备的正常运行。通过本作品的设计一方面可以解决小容量的用电设备不间断供电要求，另一方面也可以作为高职教学中的一个实际的教学案例。 2、作品设计的基本思路 本设计是基于UC2844（SPWM脉宽调制）芯片实现的24V单相交流在线不间断电源的设计，系统电路包括整流滤波、BOOST升压、逆变、蓄电池充放电、SPWM调制、驱动和辅助电源等部分。 3、作品创新点 本作品是在目前常见的不间断电源的基础上进行了一定的改进，利用单片机对电源的主要部分进行监控，电路具有过电压和过电流保护的功能，同时能对输入电压的变化进行动态校准，在逆变电路中采用的是全桥式的逆变控制，使得输出电压更加稳定与可靠。 4、技术关键 本作品中的技术关键主要体现在三个方面：一是全桥逆变电路和BOOST升压电路设计与制作；二是辅助电源即开关电源的设计与制作；三是CPU控制电路设计。 5、主要技术指标 （1）在交流供电U1=36VAC和直流供电U3=36VDC两种情况下，保证输出电压U2=24VAC，且保证其频率为50±1Hz，额定输出电流1A； （2）满载时输出功率大于150W，效率不小于83%； （3）输出正弦波失真度小于5%； （4）具备过流保护和欠压保护等功能。
科学性、先进性
- 1、科学性 本设计作品能将市电隔离，市电正常时，过滤市电，供给负载纯净的电源；市电不正常或发生故障时，以蓄电池为输入电源继续向负载供电，保证负载连续不断地稳定工作，其切换时间为零秒。它有一个或多个储能环节和能量的变换装置，将市电隔离过滤后再供给负载纯净的电源。一旦市电异常，依靠这些储能和能量变换装置，继续向负载提供高质量的电源，以实现不问断的供电要求。 2、先进性 正常情况下，在线式UPS将输入电源经过整流、滤波后，将交流电变成直流电供给逆变器，逆交器再将直流电变换成交流电送给负载。与此同时，充电器将交流电交换成直流电，对蓄电池进行浮充电。当市电突然中断、停电或超过允许范围时，逆变器利用蓄电池的储能，毫无间断地继续向负载提供电力，直到电源正常或蓄电池电能放至极限为止。正常情况下，负载的电能还是电网供给的，但已经经过了很多环节，电网中的干扰已影响不了负载；当市电中断后，蓄电池又可毫不间断地向逆变器供电，因而提高了供电质量，保证了负载的正常工作。
获奖情况及鉴定结果
- 本作品没有参加过任何评审与鉴定。
作品所处阶段
- 中试阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 实物
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 本作品的使用比较简单，在接通220V的交流电后，可以直接对输出端进行电压测试和电流测试，从而形成功率测试。利用CPU电路中的键盘可以对输出电压、电流和频率进行观测。 本作品最直接的收益对象是学生，通过该项目的制作达到对所学知识的融会贯通，进一步提高自身的实践能力，最大限度的发挥出学生的创新能力。 在作品完成后，通过成品开发，完全可以作为学校实践教学的经典案例作品，既解决了教师对项目教学中缺乏可行性案例的苦恼，也满足了学生急需通过实际项目的制作提高动手能力的需要。另外，在国家对节能减排要求日益严厉的情况下，类似于本项目的作品完全可以作为社会应用产品进行开发，从而真正意义上的实现学生创新创业的目的。
同类课题研究水平概述
- 在生产应用中，外界用电环境变化往往会对电网质量形成一定的影响，其后果就是使连接在电网上的计算机设备发生失控、丢失数据、停机现象等，特别是在医院里，当医疗设备正在工作时如果突然断电将严重影响医生的手术。为了解决用电质量和确保关键时刻的可持续供电的问题，UPS随之产生。UPS(Uninterrupted Power Supply)又称不间断电源，它通常被置于市电电网和用电负载之间，其目的是改善对负载的供电质量，并在市电故障时，保证负载设备的正常运行 。 单相交流不间断电源是一种可提供标准电源的储能装置，以逆变器为主要单元和稳压稳频输出的电源保护设备，主要用于给计算机、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。 本设计作品是根据已有的产品进行一定的改进得出的，UPS是目前市场上比较常见的产品，但是很多产品设计复杂，制作成本很高，不适合学生进行科技小制作开发，而本设计作品结构精简，设计思路新颖，并且所有器件相对较少，容易实现开发制作，因此在国内外同类课题中具有一定的优势。
