开关电源技术 第7章.pptVIP

第7章 UPS电路原理与应用  　　　7.1 UPS的电路结构及性能特点　　为达到不间断供电的基本目的，在技术比较成熟的各类UPS中，就其主电路结构和不停电供电运行机制方面主要有四大类形式，即后备式、在线互动式、双变换在线式、双向变换串并联补偿在线式。7.1.1 后备式UPS　　后备式UPS是UPS的基本形式，经多年发展，其技术和产品都比较成熟。后备式UPS电路结构见图7-1所示。 图7-1 后备式UPS电路结构 　　1．电路各环节功能 　　充电器：当输入供电存在时，对蓄电池充电并浮充。 　　DC/AC逆变器：当输入供电存在时，逆变器不工作；输入供电断电时，由它将直流电压(电池供给)变成符合负载要求的交流电压，电压波形有方波、准方波、正弦波三种形式。 　　输出转换开关：当输入供电存在时，接通输入电网电源向负载供电；输入供电断电时，断开电网接通逆变器，继续向负载供电。 　　滤波稳压：输入供电存在时，可对电网滤波并稳定输出电压。 　　2．后备式UPS的性能特点 　　　(1) 电路简单，成本低，可靠性高。　　(2) 由于输出有转换开关，对切换电流能力和动作时间有所限制，当前常用的后备式UPS多在2?kVA以下。 　　(3) 当输入供电存在时，效率高，可达98%以上；输入功率因数和输入电流谐波取决于负载电流，UPS本身不产生附加输入功率因数和谐波电流失真；输出能力强；输出电压稳定，精度差，但能满足负载要求；整机要靠附加滤波电路提高UPS双向抗干扰能力。　　(4) 当输入供电掉电时，输出有转换时间，一般在4?ms左右，可以满足普通负载要求。 7.1.2 在线互动式UPS　　在线互动式的“在线”的含意是DC/AC变换器一直处于通电工作状态，同时兼顾了对电池的充电。该方式具有输入供电掉电时的转换时间短、对输出电压有滤波作用的特点。在线互动式UPS电路结构见图7-2。 图7-2 在线互动式UPS电路结构 　　1．电路各环节功能 　　智能调压：当输入供电存在时，可调节输出电压。 　　DC/AC变换器：此变换器可双向变换。当输入供电存在时，变换方向是AC/DC，给电池充电并浮充；输入供电停电后，变换方向为DC/AC，由电池供电，保持UPS继续向负载供电。 　　2．在线互动式UPS的性能特点 　　(1) 电路稍复杂，供电连续性好。　　(2) 逆变器同时有充电功能，省掉了一般双变换UPS的附加充电器，其充电能力要比附加充电器强。当要求长延时供电时，无须再增加机外充电设备。　　(3) 由于变换器与输出直接连接在一起，没有转换开关的限制，所以输出功率高。 　　(4) 当输入供电存在时，效率可达98%以上；输入功率因数和输入电流谐波成分取决于负载电流，UPS本身不产生附加输入功率因数和谐波电流失真；输出电压稳定精度差，但能满足负载要求。 　　(5) 因为变换器直接接在输出端，并且处在热调整状态，对输出电压尖峰干扰有滤波作用。 　　为了进一步改善在线互动式UPS的功能，有的产品在智能调压前部串接一个大电感，目的在于当输入供电掉电时，通过串联电感对逆变输出反馈到电网的电流有很强的抑制作用，避免了输入未断开时短路逆变器输出的危险，使得逆变器可立即向负载供电。这样做可以使在线互动式的转换时间减小到零，使其完全具备双变换在线式的转换功能，同时还增加了整个UPS的抗干扰能力。 7.1.3 双变换在线式 　　1．电路各部分功能 　　大多数在线式特别是大功率在线式UPS，都采用双变换电路结构，电路结构如图7-3所示。 图7-3 双变换电路结构 　　变换器Ⅰ：该变换器为AC/DC单向变换器。当输入供电存在时，它完成对电池的充电，并通过变换器Ⅱ向负载供电。该变换器由不可控整流或可控整流电路组成。　　变换器Ⅱ：该变换器为DC/AC单向逆变。当输入供电存在时，它由变换器Ⅰ取得功率后再送到输出端，并保证向负载提供高质量的电源；当输入供电掉电时，将电池电能通过变换器Ⅱ逆变向负载供电。 　　旁路开关：平时处在断开状态，当变换电路发生故障，或者当负载有冲击性(例如启动负载时)或故障过载时，变换器停止输出，旁路开关接通，由电网直接向负载供电，旁路开关多为智能型的功率容量很大的无触点开关。 　　2．双变换在线式UPS的性能特点 　　(1) 不论输入供电有无，负载的全部功率都由变换器供给，所以可以向负载提供高质量的电源。　　(2) 此类UPS的各项技术指标，如输出电压稳定精度、频率稳定度、输出电压动态响应、波形失真度等，都是比较高的。　　(3) 输入供电掉电时，输出电压不受任何影响，没有转换时间。 　　(4) 无论输入供电有无，全部负载功率都由逆变器供出，但是UPS的功率容量有限，带负载能力不理想，所以对