大中型UPS原理研究大中型UPS逆变器.docx

大中型UPS原理研究大中型UPS逆变器 大中型UPS原理研究大中型UPS逆变器 大中型UPS原理研究大中型UPS逆变器 1 大中型 UPS 中的逆变控制技术 大、中型 UPS 逆变器控制电路，除采纳三相正弦脉宽调制技术外，波形叠加技术也获得了宽泛应用，波形叠加技术有叠 加式阶梯波、失散型阶梯波、脉宽阶梯混淆波等多种。这里对应用许多的脉宽阶梯混淆波作一介绍。 这类逆变器是联合阶梯波的高效率和脉宽调制的廉价钱而采纳的一种折衷方案，因为混淆式的逆变频次较低，因此噪声较 大。它的体积略大于脉宽调制 图 1 三相输出混淆波的状况 (a 电路图 b ）波形图 变压器初级） 图 2 三相桥式逆变电路 1 / 4 图 3 三相桥式逆变电路主要波形 式而小于阶梯式，多用于中大容量的UPS 。脉宽阶梯混淆波的波形以下图。 图a 为电路原理图，图中 S1,S2,S3, 和 S4 分别构成半桥电路，两个半桥产生同样的调宽波 UA 和 UD ，这里取输出电 压， Uout=UA －UD 由图 b ）能够看出 UA 和 UD 均反应出正弦波的规律。 当两组脉冲同相时， Uout=UA －UD=0 当两组脉冲反相时， Uout=UA － UD=2E 当 UA 和 UD 的相位差在 0－180°之间变化时 ,其幅度就在 0－ 2E 之间变化。假如输出为单相沟通电压，有这样一个 “开关 对”[图a ）的简称 ]仿佛就够了，但在中大功率 UPS 中多数需要三相输出，在适用中每一个调宽波 UA 或 UD ）都用一个全桥 逆变器给出，而三相就需要 6 个这样的全桥逆变器，以下图。图 a ）是它的电路图，而 b ）是线电压 两相电压相差 120°时 的叠加 。 2 / 4 由图 b ）的波形能够看出：正弦波的轮廓很显然，这类电压经变压器滤波后输出正弦波。这类变压器绕制时成心做成有一 定的漏感，以便和变压器输出端的电容形成 LC 滤波器，进而省去了体积宏大的滤波电感，并且输出的正弦波电压失真度很小 小于 3％）。这是因为输出变压器初级接成△型，次级接成 Y 型，这类经△ /Y 变换的波形， 3 次及 3 的倍数次谐波都被克制 了，而 5 次和 7 次谐波为零，故不需要多大的滤波器即可。 2 大中型 UPS 逆变电路 三相桥式逆变电路是中、大容量 UPS 逆变器的基本电路，这里以三相桥式逆变电路为例，以下图，它是由直流电源 E，3 块两单元晶体管模块 S1 ～S6 ，输出变压器 T 构成。市电正常供电时，直流电源 E 由整流电路供给，市电中止时，直流电 源由蓄电池供给。输出变压器初级接成三角形，次级接成星型。 S1 ～S6 的基极 b1－b6 分别加上正弦脉宽触发信号，其波形如图 4－9 所示。工作过程以下： t0～ t1 时期， ub10,ub60,ub50,ub2=0,ub4=0,ub3=0,S1 ， S6， S5 导通， S2， S3，S4 截止。 1 ）变压器初级电流 iAB 沿着 E＋ →S1→ 变压器初级绕组 AB→S6→E －路径流动。因为 S1 ，S6 导通，故变压器初级绕 组 AB 两头电压为： 图 4 梅兰日兰企业的 EPS2000UPS 的静态开关控制框图 电源能量转移到变压器，变压器次级绕组 ao 感觉出电压为： 该电压推进的电流 iao 沿着 a→RL→L→0 路径流动，变压器中能量的一部分耗费在负载电阻上，另一部分储藏在负载电感 中。 3 / 4 2 ）变压器初级电流 iCB 沿着 E＋ →S5→ 变压器初级绕组 CB→S6→E －路径流动。因为 S5， S6 导通，变压器初级绕组 CB 两头电压为： 电源能量转移到变压器，变压器次级绕组 bo 感觉出电压为： 该电压推 动的电流 ibo 沿着 0→L→RL→ b 路径流动，变压器中能量的一部分耗费在负载电阻上，另一部分储藏在负载电感中。 由上述可见， 3 个导电臂中均有晶体管导通，二极管不通，负载从直流电源中获得能量。 在 t1～t2 时期， ub10,ub30,ub50,ub2=0,ub4=0,ub6=0 。因为 S6 截止， iao 要减小，可是 iao 不可以突变，仍沿着 a→RL→L→0 路径流动，负载电感中能量一部分耗费在负载电阻上，另一部分储存在变压器中，电流 iAB 也不可以突变，它沿着 B→D3→S1→A 路径流动，将变压器能量耗费在回路电阻上。与上述近似，因为 S6 截止， ibo 要减小，可是 ibo 不可以突变，仍 沿着 0→L→RL→b 路径流动，所以，电流 iCB 也不可以突变，它沿着 B→D3→S5→C 路径流动，将变压器能量耗费在回路电阻 上。在上述过程中，因为 D3 续流， S3 不可以导通。由上述可见， 3 个导电臂中， 2 个晶