2022年大中型UPS原理研究大中型UPS逆变器.docx

精品学习资源1 大中型 UPS 中的逆变掌握技术大、中型 UPS 逆变器掌握电路，除采纳三相正弦脉宽调制技术外，波形叠加技术也得到了广泛应用，波形叠加技术有叠加式阶梯波、离散型阶梯波、脉宽阶梯混合波等多种；这里对应用较多的脉宽阶梯混合波作一介绍；这种逆变器是结合阶梯波的高效率和脉宽调制的低价格而实行的一种折衷方案，由于混合式的逆变频率较低，因而噪声较大；它的体积略大于脉宽调制图 1 三相输出混合波的情形a> 电路图<b ）波形图 < 变压器初级）图 2 三相桥式逆变电路欢迎下载精品学习资源图 3 三相桥式逆变电路主要波形式而小于阶梯式，多用于中大容量的UPS ；脉宽阶梯混合波的波形如下列图；图<a> 为电路原理图，图中 S1,S2,S3, 和 S4 分别组成半桥电路，两个半桥产生相同的调宽波UA 和 UD ，这里取输出电压， Uout=UA UD由图<b ）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；假如输出为单相沟通电压，有这样一个“开关对”图<a ）的简称 好像就够了，但在中大功率UPS 中多半需要三相输出，在有用中每一个调宽波<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，如下列图；图<a ）是它的电路图，而 <b ）是线电压 < 两相电压相差 120°时的叠加 >；欢迎下载精品学习资源由图 <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；这种变压器绕制时有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，从而省去了体积巨大的滤波电感，而且输出的正弦波电压失真度很小<小于 3）；这是由于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；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，如下列图，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 由整流电路供应，市电中断时，直流电源由蓄电池供应；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 ABS6E 路径流淌；由于 S1 ， S6 导通，故变压器初级绕组 AB 两端电压为：图 4 梅兰日兰公司的 EPS2000UPS 的静态开关掌握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 aRLL0 路径流淌，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；欢迎下载精品学习资源<2 ）变压器初级电流 iCB 沿着 E S5 变压器初级绕组 CBS6E 路径流淌；由于 S5， S6 导通，变压器初级绕组电源能量转移到变压器，变压器次级绕组bo 感应出电压为：CB 两端电压为：该电压推动的电流 ibo 沿着 0LRLb 路径流淌，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，负载从直流电源中猎取能量；在 t1t2 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 L0 路径流淌，负载电感中能量一部分消耗在负载电阻上，另一部分储备在变压器中，电流iAB 也不能突变，它沿着B D3 S1A 路径流淌，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 0LRLb 路径流淌，因此，电流iCB 也不能突变，它沿着 BD3S5C路径流淌，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；如负载电感 L 比较大，变压器储存能量比较多，维护D3 导通时间长；反之，维护D3 导通时间短；在 t2t3 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 猎取能量；输出波形 uAB 如图 3 所示；由图看出：变压器初级、次级输出三组互差120°的正弦脉宽调制波；输出 uO 脉冲频率是驱动信号脉冲频率的两倍；逆变器具有 3 种工作模式：第 1 种工作模式： 3 个晶体管导通，二极管不导通；第 2 种工作模式： 2 个晶体管导通， 1 个二极管导通；第 3 种工作模式： 1 个晶体管导通， 2 个二极管导通；欢迎下载