通信設(shè)備環(huán)境知識(shí)點(diǎn)精講之UPS電源的逆變電路

       下面是由希賽小編整理的通信設(shè)備環(huán)境知識(shí)點(diǎn)精講之UPS電源的逆變電路，希望能幫助學(xué)友們。具體內(nèi)容如下：

       UPS電源的逆變電路

       逆變器是雙變換在線式UPS電源的重要組成部分，其直接影響到UPS整機(jī)的可靠性和輸出電器指標(biāo)的優(yōu)劣。

       大多數(shù)情況，我們希望UPS輸出50Hz的正弦交流電，所以要求其逆變電路為正弦波逆變電路。逆變電路實(shí)現(xiàn)輸出為正弦的方法很多，主要有以下三種。

       (1)階梯波逆變器。由于逆變電路得到矩形波相對(duì)容易，我們可以利用不同相位的矩形波疊加的方式得到一個(gè)近似正弦波的階梯波。階梯越多，其所含正弦分量就越多。

       (2)多脈沖調(diào)制逆變器。多脈沖調(diào)制法的基本原理是用一組等高不等寬的矩形脈沖等效正弦波。具體方法是將正弦波沿橫軸分割為若干等份，每一個(gè)等份包含的正弦面積用一個(gè)相同面積的矩形波來(lái)代替，這些矩形波組成的半個(gè)周期波形便與半個(gè)周期正弦波等效。

       (3)正弦脈寬調(diào)制(SPWM)逆變器。

       下面就簡(jiǎn)單介紹一下正弦波PWM逆變器的工作原理，如圖6-7所示。功率開(kāi)關(guān)管構(gòu)成全橋式電路的四個(gè)橋臂，輸出電感L與電容C組成高頻濾波器。全橋式電路的直流供電來(lái)自前級(jí)DC/DC高頻變換器。當(dāng)功率開(kāi)關(guān)管VT,和VT3在PWM驅(qū)動(dòng)下導(dǎo)通時(shí)，輸出電流/01通過(guò)濾波電感L為負(fù)載供電而形成交流電壓和電流的正半周，VT,與VT3關(guān)斷時(shí)，電感L的儲(chǔ)能通過(guò)負(fù)載、VD2電源S及VD4續(xù)流釋放。負(fù)半周時(shí)，功率開(kāi)關(guān)管VT2與VT4以PWM驅(qū)動(dòng)方式導(dǎo)通，輸出電流化2則以相反的方向流過(guò)負(fù)載，VT2與VT4關(guān)斷時(shí)電感L的儲(chǔ)能通過(guò)VD1、E、VD3及負(fù)栽續(xù)流釋放。因此在一個(gè)周期內(nèi)負(fù)載獲得了交流供電。

       這種電路中功率開(kāi)關(guān)管VT1-VT4的驅(qū)動(dòng)控制方式一般采用三角波與正弦波比較產(chǎn)生的PWM方式。

       三角波與正弦波相比較而產(chǎn)生的PWM控制信號(hào)如圖6-8(a)所示。由圖6-8中可以看出正弦波與三角波經(jīng)過(guò)電壓比較器后所產(chǎn)生的PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)的寬度與正弦波的幅度成正比，如圖6-8(b)所示。當(dāng)用此PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)去控制逆變器中的VTi和VT3的通斷時(shí)，可在全橋式電路得到與驅(qū)動(dòng)脈沖寬度相等，幅度等于逆變器輸入直流電壓值的一串方波電壓，此一串方波電壓經(jīng)過(guò)濾波電感L和電容C后，按照其調(diào)制脈沖寬度規(guī)律還原為與基準(zhǔn)正弦波相近的波形。這種正弦波PWM逆變電路較多地應(yīng)用于中大型UPS電源中，其工作頻率一般在15kHz左右，提高工作頻率有利于改善輸出正弦波波形和負(fù)載動(dòng)態(tài)響應(yīng)。

       UPS單相逆變電路可以有推挽式、半橋式和全橋式等，均用于中小型UPS系統(tǒng)中;大型UPS的逆變電路往往采用三相逆變電路。目前大功率三相UPS的輸出端一般都帶有隔離變壓器，這種UPS與負(fù)載隔離，具有較好的短路特性。

       為保證UPS電源安全穩(wěn)定的工作，UPS中使用的逆變器不僅僅將直流電簡(jiǎn)單地變換為交流電輸出，還應(yīng)具有以下功能。

       (1)保證UPS輸出電壓穩(wěn)定。由于負(fù)載的變化、輸入電壓的被動(dòng)以及元器件的老化等因素的影響，要實(shí)現(xiàn)UPS輸出電壓的穩(wěn)定，UPS電源的逆變器應(yīng)有自動(dòng)調(diào)壓的能力。在逆變器中，常采用移相控制的方法和脈寬調(diào)制(PWM)的方法實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出電壓的自動(dòng)調(diào)節(jié)。

       (2)大功率在線式UPS-般要求正弦波輸出，所以在逆變器電路屮要加濾波器。如果逆變器輸出波形中諧波成分較多，特別是低次諧波的含量大時(shí)，濾波器的電感量、電容量就要增大，導(dǎo)致濾波器的體積、重量增大，電路動(dòng)態(tài)響應(yīng)變壞。因此，在晶體管、場(chǎng)效應(yīng)管逆變器中，多采用正弦波脈寬調(diào)制技術(shù)，通過(guò)提高開(kāi)關(guān)管的工作頻率減少諧波，或使逆變器輸出階梯波代替方波，來(lái)減少諧波分量。

       (3)為了使UPS實(shí)現(xiàn)同步切換和并機(jī)運(yùn)行，逆變器的輸出交流電應(yīng)與市電或并機(jī)運(yùn)行UPS鎖相同步，因此UPS逆變器輸出交流電的頻率、相位應(yīng)方便可調(diào)。

       (4)要求逆變器的效率要高，動(dòng)態(tài)特性好，觸發(fā)控制電路簡(jiǎn)單，元器件及材料消耗要少，并且維護(hù)容易，成本低等。

       UPS交流濾波器應(yīng)具有以下性能。

       (1)輸出電壓中單次諧波含量和總諧波含量降到指標(biāo)允許的范圍內(nèi)。

       (2)在三相條件下，使輸出電壓不平衡度符合規(guī)定范圍。

       (3)使負(fù)載變化引起的輸出電壓波動(dòng)小，且滿足動(dòng)態(tài)指標(biāo)，同時(shí)要重量輕、體積小。

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