大功率无变压器UPS的新理论

释了在DC回路中使用较小电压将被受到限制的可能性。通过控制与DC回路的假想中心相关的逆变器第四滞环来改变三相系统的中心(中线)，在输出端中线接地的情况下(主要形式：TN或TT)，将导致DC回路电压相对于地的位移，反之亦然。对于一般工作模式的整流器必须能够做到让DC回路电势的位移成为可能。值得注意的是，输入和输出网点可能变得相互太不对称，因此，这种形式的DC回路位移是临界的。在变压器UPS中，这一电势的位移是通过输出变压器的直流隔离来实现的。见图7。

　　作为输出滤波器一部分的变压器漏电感是比较容易用相同电感量的扼流圈来替代的。然而必须使用单相扼流圈，因为必须让UPS能够向不对称负载馈电。

　　在无变压器UPS中，要特别注意三相对称情况及输出电压的直流组分的随意性。因为这对于设备本身的工作并不是直接必要，但必须假定相连的负载对这些十分敏感，有可能没有任何先兆地随时发生。利用现代的程序控制和高精度的信息电子学控制，可以做到没有任何问题。

　　4 决定无变压器原理的其他元件

　　逆变器的DC回路电压的增加还需要改变与DC回路相连的其他一些电路元件。

　　4.1 电池连接

　　在传统的变压器和SCR整流器UPS中，电池通常直接与DC回路连接，根据DC回路的电压决定电池的充电。当从普通工作状态向电池工作状态变化时，在供电线路上不应该有任何变化。

　　DC回路电压的增加可以用增加电池的数量来调整。尤其在高功率情况下，通常存在的是并联电池组，从并联向串联的变化常常会有一些损耗，如保护元件和电缆必须改变以适合新的电压要求，如果正电池组和负电池组需要分开，还得增加安装成本。

　　由于这一原因，采用比较合适的电池数量是很有意义的，然而，这已经是过去的事情。在这种情况下，需要使用DC-DC变换器来调整电池和逆变器DC回路之间的电压。这个DC变换器必须能够执行2个区的工作，允许电池充电和放电。

　　4.2 整流器

　　在UPS正常工作期间，DC回路的供电*整流器产生，因此，整流器必须能为逆变器提供较高的DC直流电压，整流功能和电压调整功能可以分别执行，也可以同时执行。

　　在小功率无变压器UPS原理中，这些功能通常是分别执行的。一个简单的不可控整流器产生DC电压，再通过升压变换器给逆变器提供DC回路电压。这种形式的整流器的优点是在整个工作区都具有高的功率因素，然而同时伴随的是高达30%的输入电流的失真因子。

　　用于中功率UPS的另一个概念是使用IGBT脉冲整流器(又称为主动调谐器)，它也具有一致的功率因素，同时它的输入电流失真因子低于3%。

　　用于电池连接的新原理是上面所述的不同整流器的功能与DC变换器功能的良好结合，将IGBT整流器(功率因素一致、输入电流失真小于3%)的优良特性与过去通常使用的电池数量调整法同时结合使用。

　　这样，无变压器逆变器所必须的整流器和较高电压的DC回路的成本就可以限制在节省了变压器的限度内。

　　5 高功率UPS电源的其他重要特性

　　如今，高功率UPS已经被认为是一个装置的重要的、不可忽视的组成部分，根据这个事实，有必要对高功率UPS特别提出其他一些重要特性。

　　例如，前些年，对l6A以下UPS的输入电流的谐波分量的限制值已经作出了规定(标准IEC61000-3-2)，而直至现在用于16A以上电流的标准IEC61000-3-4也没有对中、高功率的UPS及其系统进行标准化。

　　然而，一个标准化输入电流的定义并不是最重要的，更重要的是业已存在的对于网格中任意一点的电压畸变的定义(EN50160)。并有必要依据定义确定一个短路功率或是一个对消费者有利的网络(正弦)输入电流。见图8。

　　高功率电源经常是馈电变压器的主要用户，因此他们的特性变得与网格的电压品质有关。具有正弦输入电流的网络友好型UPS可以降低与传统UPS相关的上游部分装置的花费。

　　另一个不可忽视的方面是在突发事件发生，动力电失效的情况下，UPS经常要在它的自主范围以外供电，因此对短路能力有着很多的限制，以至很大的注意力集中在UPS输入的网络友好性，以便在没有大的馈电发生器的条件下获得可接受的电压畸变。

　　再一个在高功率应用中需要特别注意的重要特性是UPS的动力软接入。首先意味着从电池工作向正常工作变化的开通变化要小。对于具有分离整流器和升压变换器的低功率UPS，整流器原理是唯一可限制的因素。因为开通期间功率必须取自于电池或上游网格。

　　还有一个需要特别关注的情况是突变情况下的工作。一种是在工作模式由电池向正常工作变化时，负载在额定输出范围内的非常快的变化，这种情况几乎是不允许发生的，它将导致瞬时的动态效应而损害电源的安全。

新的整流器原理利用对输入功率的转换速率进行