电力电子电源技术及应用7.3 跟踪与转换电路.pptVIP

跟踪与转换 一、跟踪的一般方法 二、转换开关 市电旁路开关的作用 市电旁路开关在后备式UPS 中的作用是：当市电正常时，该开关接通并同时断开逆变器的输出开关，当市电异常时，该开关将市电与输出断开并将逆变器的输出接通到输出端。 市电旁路开关的作用 市电旁路开关在在线式UPS中的作用是:逆变器输出正常时，该开关断开市电并接通逆变器输出开关，当逆变器输出异常时或实行应急人工检修时，该开关接通市电开关并断开逆变器输出开关。 旁路开关在转换瞬间存在两个问题 其一是转换瞬间市电供电和逆变器供电可能产生间断；其二是转换瞬间市电和逆变器输出的波形不一致而导致环流的出现，环流过大可能使转换开关损坏，严重时危及逆变器。 因此， 一台性能良好的UPS还要设置跟踪控制环节和性能良好的转换开关。 跟踪的定义 所谓跟踪，就是使UPS的逆变器输出电压跟踪市电电压，也就是使UPS逆变器的输出电压与市电电压同频率，同相位，同幅值。UPS中设置跟踪控制环节,不但可以使市电和逆变器输出之间进行安全互换，也可为多台UPS并机而构成冗余系统提供并机的必备条件。 一、跟踪的一般方法 1.相位跟踪 （1）同频但初相角不同 采用硬件电路检测其二者的相差φ，然后将相角差转换成控制电压，由此去调整逆变器输出电压频率，使相角一致时再将频率调回至市电频率。 （2）不同频 采用硬件电路检测二者的频差，然后将频差转换成电压信号，由此去控制和调整逆变器的输出频率，直至频差为零为止。 相位跟踪的实现(锁相法) 锁相法是一种用硬件电路检测市电电压和逆变器输出电压的相位差，再将该差值转换成电压去控制振荡器，以此来改变逆变器的频率，从而实现相位跟踪。 2.幅值跟踪 幅值跟踪则一般不过分强调，这主要是因为幅值要完全实现跟踪则会导致UPS输出电压与市电供电一样的变化，并不能达到稳定输出电压幅值的目的。但市电和逆变器输出相互转换时二者的幅值差异又不能太大，否则会导致环流过大而造成危害。因此，在线式UPS的逆变器输出电压一般采用稳幅输出，系统启动时先让市电旁路输出，当逆变器输出与市电同步时再进行切换，逆变器故障时则直接转换成市电旁路输出状态。对后备式UPS而言，则没有考虑转换的同步问题。 二、转换开关 UPS中一般均设置有市电与UPS逆变器输出相互切换的转换开关，以便实现二者的互补供电，增强系统的可靠性。对转换开关的研究主要涉及安全转换条件、执行转换的主体元件和测量控制电路三方面的问题。 1.转换开关的安全转换条件 在转换开关实现V1与V2相互切换时,要求V1与V2最好先实现同步然后再切换。但是，即便是UPS中设置了锁相同步环节，也很难实现V1与V2完全同步,仍有可能出现切换瞬间的环流或切换瞬间负载端呈现很高的感应电压。无论是出现环流或负载端呈现高压均可造成转换开关及逆变器的损坏，因此在转换瞬间最好是负载电流过零。 K2 K1 + _ V1 R V2 + _ 2.转换开关的种类 UPS的转换开关因采用的执行转换元件不同可分为三种： （1）机械式转换开关 （2）电子式转换开关 （3）混合式转换开关 （1）机械式转换开关 机械式转换开关的执行元件大多为继电器或接触器等电磁元器件，其优点是控制线路简单、故障率低，其缺点是切换时间长、开关寿命较短、有噪音和火花产生。 （2）电子式转换开关 电子式转换开关的执行元件为双向可控硅或由两只反向并联的单向可控硅组成，其特点是开关速度快、无触点火花，但控制电路较机械式复杂、抗冲击能力较差，功率大时通态损耗不容忽视。 （3）混合式转换开关 鉴于机械式和电子式转换开关的特点，人们在实践中将二者并联使用，这就是混合式转换开关。混合式转换开关在开通时，先令电子式转换开关动作，然后再令机械式转换开关动作，在关断时则反之。这样就使混合式转换开关兼有机械式和电子式的优点，也正因为如此它被广泛用于大功率UPS产品中。 3.检测与控制电路 欲使转换开关按照转换条件转换，就必须为其配置相应的控制电路，以使其在控制电路的控制下完全自动地完成转换工作。转换开关所要配置的控制电路包括：电压检测电路、电流检测电路、同步检测电路及门控驱动电路等。 （1）电压检测电路 电压检测电路主要负责检测逆变器输出电压和市电输入电压是否正常，通常是检测电压值是否在规定的范围内。 （2）电流检测电路 电流检测电路主要是检测逆变器的输出是否过流及负载电流是否过零，如果过流则停止逆变器工作，如果检测到负载电流过零则送出过零信