浅谈大中型UPS原理-大中型UPS逆变器

)可以看出UA和UD均反映出正弦波的规律。

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。如果输出为单相交流电压，有这样一个开关对[图4-6(a)的简称]似乎就够了，但在中大功率UPS中多半需要三相输出，在实用中每一个调宽波(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，如图4-7所示。图4-7(a)是它的电路图，而4-7(b)是线电压(两相电压相差120°时的叠加)。

由图4-7(b)的波形可以看出：正弦波的轮廓很明显，这种电压经变压器滤波后输出正弦波。这种变压器绕制时故意做成有一定的漏感，以便和变压器输出端的电容形成LC滤波器，从而省去了体积庞大的滤波电感，而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，这种经△/Y变换的波形，3次及3的倍数次谐波都被抑制了，而5次和7次谐波为零，故不需要多大的滤波器即可。

4.2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，如图4-8所示，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组成。市电正常供电时，直流电源E由整流电路提供，市电中断时，直流电源由蓄电池提供。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。工作过程如下：

t0~t1期间，ub1>0,ub6>0,ub5>0,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。由于S1,S6导通，故变压器初级绕组AB两端电压为：

图4-10梅兰日兰公司的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感应出电压为：

该电压推动的电流iao沿着a→RL→L→0路径流动，变压器中能量的一部分消耗在负载电阻上，另一部分储存在负载电感中。

(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。由于S5,S6导通，变压器初级绕组CB两端电压为：

电源能量转移到变压器，变压器次级绕组bo感应出电压为：

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消耗在负载电阻上，另一部分储存在负载电感中。

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取能量。

在t1~t2期间，ub1>0,ub3>0,ub5>0,ub2=0,ub4=0,ub6=0.由于S6截止，iao要减小，但是iao不能突变，仍沿着a→RL→L→0路径流动，负载电感中能量一部分消耗在负载电阻上，另一部分存储在变压器中，电流iAB也不能突变，它沿着B→D3→S1→A路径流动，将变压器能量消耗在回路电阻上。与上述类似，由于S6截止，ibo要减小，但是ibo不能突变，仍沿着0→L→RL→b路径流动，因此，电流iCB也不能突变，它沿着B→D3→S5→C路径流动，将变压器能量消耗在回路电阻上。在上述过程中，由于D3续流，S3不能导通。由上述可见，3个导电臂中，2个晶体管导通，1个二极管导通。

若负载电感L比较大，变压器储存能量比较多，维持D3导通时间长;反之，维持D3导通时间短。

在t2~t3期间，ub1>0,ub5>0,ub6>0,ub2=0,ub3=0,ub4=0.3个导电臂中，3个晶体管导通。两相负载均从电源E获取能量。

输出波形uAB如图4-9所示。由图看出：

①变压器初级、次级输出三组互差120°的正弦脉宽调制波。

②输出uO脉冲频率是驱动信号脉冲频率的两倍。

③逆变器具有3种工作模式：

S第1种工作模式：3个晶体管导通，二极管不导通;

S第2种工作模式：2个晶体管导通，1个二极管导通;

S第3种工作模式：1个晶体管导通，2个二极管导通。

5大中型UPS的静态转换开关

大、中型UPS静态开关一般使用电子式静态转换开关。所谓电子式静态转换开关，是将一对反向并联的快速晶闸管连接起来作为UPS在执行由市电旁路供电至逆变器供电切换操作时的元件，由于快速晶闸管的接通时间为微秒级，同小型继电器毫秒级的转换时间相比，它只是小型继电器的千分之一左右。因此，依靠这种先进技术，可以对负载实现转换时间为零的不间断供电。在大型UPS中常用的两种静态开关控制框图(三相中的一相)如图4-10所示。从此图可以看出，三相UPS逆变器的输出电压经三组接触器送到负载。与此同时，三相50Hz交流旁路电源经三相静态开关(由三组反向并联的晶闸管组成)也可送到负载。正常工作时，只有