設備環(huán)境考試UPS電源的靜態(tài)開關和鎖相電路

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6.2.3 UPS電源的靜態(tài)開關和鎖相電路

1.靜態(tài)開關

以在線式UPS靜態(tài)開關的質量、切換性能的優(yōu)劣以及在UPS電源整機中的工作環(huán)境是否能滿足其要求，將直接影響UPS的可靠性。所以靜態(tài)開關是UPS電源中的重要部件。

大多數UPS電源的靜態(tài)開關是由兩個反向并聯的晶閘管組成的，如圖6-9所示，其工作原理較為簡單，當其輸入端為正弦波電壓正半周時，晶閘管VS,的柵極觸發(fā)脈沖使V&正向導通向負載及提供正半周供電。當輸入端電壓為負半周時，晶閘管VS2承受正向陽極電壓，乂&在反向陽極電壓下關斷，vs2的柵極觸發(fā)脈沖到來時，vs2正向導通，負載及上流過與正半周相反的電流。

UPS電源中逆變器輸出靜態(tài)開關與旁路靜態(tài)開關的并聯工作方式如圖6-10所示。當逆變器正常工作時，通過靜態(tài)開關&為負載R供電，逆變器因故障退出供電時，靜態(tài)開關關斷，旁路靜態(tài)開關導通繼續(xù)為負載供電。這種靜態(tài)開關與其檢測控制電路配合使用，可使大中型UPS電源的逆變到旁路切換的時間達到1ms甚至更短。一般大中型UPS電源為了在主機檢修時不中斷對負載的供電而設置了檢修旁路開關。

UPS電源逆變器輸出靜態(tài)開關、自動旁路靜態(tài)開關和檢修旁路開關的連接方式如圖6-11所示。UPS電源正常工作時逆變器的輸出靜態(tài)開關灸導通為負載供電。當檢修時先將逆變供電方式轉為自動旁路供電，這種切換方式是UPS電源所必有的功能，所以切換時間極短而且可靠。切換到自動旁路后市電通過靜態(tài)開關s2為負載供電，此時可將檢修旁路開關&閉合與自動旁路靜態(tài)開關S2并聯為負載供電。由于次與灸并聯在同一相市電上，所以其輸出必然同頻率、同相位、同幅度。而后將自動旁路開關灸斷開改為由檢修旁路開關S1供電，UPS主機已完全退出供電，便可對UPS各部分進行維護檢修。當恢復逆變器供電時，可將自動旁路開關52投入工作，而后把檢修旁路開關斷開，最后將自動旁路供電狀態(tài)切換為逆變器供電。

也有一些UPS電源在切換控制電路的時序上做了過渡設計，允許UPS電源由逆變器供電狀態(tài)直接切換到檢修旁路供電。以上所介紹的靜態(tài)開關的切換條件必須是在逆變器的頻率及相位跟蹤市電功能正常的情況下進行切換。

當主備用電源產生切換時，兩電源應保持同步，若頻韋或相位存在差異，或兩者電壓不-樣，則會造成負載波形異常：另外，由于主備用電源存在的輸出電壓差，還將會造成環(huán)流，嚴甫時會損壞靜態(tài)開關及主電路中的逆變器件。因此，在UPS電源中需具有鎖相同步電路，當市電電源頻率超過UPS鎖相同步電路所允許的同步窗口時，逆變器電源將不再跟蹤市電電源，而回到UPS電源的本機振蕩頻率50Hz.事實上，配E了靜態(tài)開關的UPS當發(fā)生逆變頻率不跟蹤市電電網頻率時，當輸出過載或UPS逆變器故陣時將會拒絕執(zhí)行旁路動作，使輸出中斷。因此，UPS電源在頻率指標中提出了頻率跟蹤范圍、頻率跟蹤速度等指標。

保證同步切換方法如下。

（1）直接檢測兩電源電壓的相位，以此作為切換時的一個控制信號。

（2）檢測兩電源的電壓差，以此間接反映出相位差，產牛切換控制信號。

為防止切換時感性負載中出現浪涌而損壞元件，可通過檢測主用電源在穩(wěn)態(tài)電流過；時接通旁路電源，以實現安全切換。除此之外，還有其他切換條件，如主用電源的電壓過商、過低，使旁路電源投入工作，但必須也對旁路電源電壓進行檢測，若旁路電壓不正常，則發(fā)生禁止切換信號。又如負栽電流超過允許值時，電流檢測電路發(fā)出切斷靜態(tài)開關信號，中斷對負載供電，以防設備損壞。

2.鎖相電路

鎖相電路由三個基本部件組成，即鑒相器、低通濾波器和壓控振蕩器。

鎖相電路用于檢測兩個交流電源的相位差并將它變成一個電壓信號去控制逆變的輸出電壓相位與頻率，從而保持逆變器與交流電源的同步運行。

控振蕩器是一個振蕩頻率受某個控制電壓控制的振蕩器。鑒相器是一個相位比較器。它把輸入信號相位與壓控振蕩器輸出信號相位進行比較，輸出一個反映兩個信號相位差大小的誤差電壓，這個電壓經低通濾波器。將誤差電壓中的高頻成分和噪聲濾除后，加到壓控振蕩器，使壓控振蕩器的頻中向輸入信號靠近，直至最后頻率相等而相位同步實現鎖定。

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