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Delta变换UPS的电路结构及工作原理

一、Delta变换UPS的电路结构

图1是Delta变换UPS的电路结构图。系统由防反馈接触器、主静态开关、Delta变压器、Delta逆变器、主逆变器、输出接触器等部件组成。

图1.Delta变换UPS

1、Delta逆变器

Delta逆变器是一个四象限变换器，即具有整流器和逆变器功能的变换器，工作于正.向模式（逆变）时，电流流出逆变器，逆变器输出正弦波电压；工作于反向模式（整流）时，电流流入逆变器，逆变器仍然输出正弦波电压。Delta逆变器是一个可变的电流源，输出电流稳定到基准值。电流基准值是根据负载和蓄电池充电情况确定的，·其输出连接到Delta变压器的副边。Delta逆变器在系统中的作用是：

（1）对UPS的输入电流进行控制，进行功率因数校正，减少输入电流的谐波失真。

（2）市电存在时，与主逆变器一起完成对市电输入电压的补偿：当市电输入电压低于系统额定电压时，Delta逆变器工作于逆变方式，输出功率。在Delta变压器原边产生与输入市电电压极性相同的电压，进行正极性补偿。

当市电电压高于系统额定输出电压时，在Delta变压器原边产生与输入市电电压极性相反的电压，进行反极性电压补偿。从而使市电输入电压补偿后与额定输出电压相等。

（3）与主逆变器一起完成对蓄电池的充电和浮充电。

2、主逆变器

主逆变器也是四象限变换器，也具有双向变换功能。主逆变器作为固定的电压源，连接在系统输出端，使输出电压保持在电压基准值上。主逆变器在系统中的作用是：

（1）控制系统输出电压，对负载谐波电流进行补偿，减少输出电压谐波失真。

（2）与Delta逆变器一起完成对输入电压和额定输出电压差值的补偿。

（3）与主逆变器--起完成对蓄电池的充电和浮充电。

（4）当市电中断时，全部负载功率由主逆变器供给。

二、Delta变换UPS工作原理

1、正常方式下的Delta变换

在正常情况下，主逆变器调节系统输出电压，将输出电压与电压基准值比较，根据误差进行PWM调节，稳定系统输出电压，主逆变器的输出频率和相位与市电输入频率相同，Delta逆变器根据负载和蓄电池充电状况确定电流基准，并将输出电流与电流基准比较，稳定输出电流，通过Delta逆变器控制市电电压的输入电流的幅值、相位和波形，还补偿市电电压和输出电压之间的差值。Delta逆变器也是与市电输入电源同频同相的受控的电流源。

当市电输入电压与系统输出电压（功率平衡点的电压）相等时，市电经Delta变压器直接为负载供电，负载功率不经过任何变换，因此无功率变换的损耗（实际上总会有一些系统损耗，故市电的输入功率总比负载功率大一些，但系统损耗很小）。

当市电输入电电压低于系统输出电压（即功率平衡点的电压）时，主逆变器从输出端吸收功率,经主逆变器（整流）,Delta逆变器（逆变）,向Delta变压器输出功率,使Delta变压器原边产生正极性补偿电压，以使供电回路的电压保持平衡。同时在Delta逆变器的控制下，增加从市电输入的电流和功率，以使功率平衡点的电流（功率）保持平衡。当市电输入电压高于系统输出电压（即功率平衡点的电压）时，从Delta变压器吸收功率，被吸收的功率反向流过上述环路，即吸收的功率经Delta逆变器（整流），主逆变器（逆变）后，流向负载。以使功率平衡点的功率保持平衡。此时Delta逆变器工作于整流方式，使Delta变压器原边产生与市电电压反相的电压，进行负极性补偿，以使供电回路的电压保持平衡。

无论市电电压与系统输出电压相等或不相等时，UPS系统都可以给蓄电池充电。Delta逆变器通过检测DC母线电压，并将其与输入电流基准进行比较，Delta逆变器的电流基准一般整定到可以使DC母线电压保持在蓄电池浮充电压的数值上，如果DC母线电压下降，Delta逆变器的输出电流将增大，以使市电输入电流增大。因为流入功率平衡点的功率大于负载需要的功率，多余的功率就通过主逆变器流入DC母线，给蓄电池充电，DC电压恢复后，市电输入电流将恢复为负载供电正常情况。

图2~图5所示为市电电压变动时，Delta变换UPS系统的功率流分析。

图2.Delta变换UPS系统的功率流分析1（市电电压与系统输出电压相等时的功率流）

图3.Delta变换UPS系统的功率流分析2（市电电压低于系统输出电压相等时的功率流）

图4.Delta变换UPS系统的功率流分析3（市电电压高于系统输出电压相等时的功率流）

图5.Delta变换UPS系统的功率流分析4（市电电压为额定/蓄电池充电时的功率流）

综上所述，当市电电源电压在允许的电压窗内变动时，Delta变换UPS进行了整流、逆变两次变换，但这与双变换UPS系统中的整流、逆变两次变换不同，双变换UPS系统将100%的负载功率全部进行两次变换，而Delta变