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来历:我国绿色365体育投注 作者:张广明 更新时刻:2009-12-17 16:55:59

摘要:“高频机”。这种机型会集体现了UPS电路技能的前进,代表着365备用网址的开展方向。与传统的带输出变压器的UPS比较,它在进一步缩小体积、减轻分量、改进功用、前进功率、下降成本等方面,都取得了显着的改进和前进。

  功率电子设备的技能前进与功率器材的功用前进、新器材的不断呈现有着亲近的联系。50年来,跟着功率半导体器材的前进,UPS设备阅历了由多输出工频变压器到单个输出工频变压器的演化进程,而功用更好的大功率IGBT器材和更先进的操控技能的呈现,为UPS设备从底子去掉输出阻隔变压器发明了物质条件,使其在高频化、小型化、节能化和绿色环保化方面取得了长足的开展,这便是人们所说的“高频机”。这种机型会集体现了UPS电路技能的前进,代表着365备用网址的开展方向。与传统的带输出变压器的UPS比较,它在进一步缩小体积、减轻分量、改进功用、前进功率、下降成本等方面,都取得了显着的改进和前进。

    一、 UPS电路的演化史反映了UPS电路技能的开展进程

    开端的UPS输出逆变器都是带有输出变压器的。应该说,选用输出变压器是UPS逆变器输出电路方法所决议的,而变压器的存在却是弊大于利。逆变器电路技能演化进程的一个明显的表现方法是:是否必须用变压器,怎么装备变压器,是否或许去掉变压器。



图1是20世纪70年代出产的第一代三相UPS的典型电路结构方法

    图1所示的UPS包括一个由降压式自耦变压器绕组供电的二极管全波整流器和一个与整流器相并联的、由自耦变压器的辅佐二次侧绕组供电的可控硅电池充电器。当电网停电时静态开关可将电池组衔接到直流母线上供电。

    逆变器由4个三相逆变器以全波方法运转(依照基波频率进行换向),每一个三相逆变器都与变压器的一次侧绕组相衔接(三角形衔接),再把这些二次侧绕组开放式变压器(Open Phase Transformers)的二次侧以必定方法进行衔接,以取得组成的输出电压。这4个变压器被分为两组,每一组都包括一个星形和一个Z形(弯曲星形)的二次侧绕组,这两个二次侧绕组之间具有30°相位差。这一特别的衔接可消除n=6k±1(k为奇数)次的电压谐波,这等效于12脉冲整流器中的两个移相式绕组在变压器一次侧中可抵消5、7次谐波。关于在变压器一次侧绕组中每相或许呈现的3次和3n次电流谐波,由一次侧绕组的三角形接线方法来抵消。因而,输出端首要需求滤除的谐波为第11次谐波。输出电压的调整是经过移动两组变压器之间的相位(0<φ<180°)来完结的。由于首要需求滤除的是第11次谐波,所以输出滤波器的标准较小,这使得逆变器对负载改变的动态呼应特性加快。

    以可控硅(晶闸管)为根本功率器材的电路存在着换相安全和功率损耗的问题,为削减电路的能量损失和改进操控功用,下一代体系开端运用一种新的脉冲电路,每个晶闸管都有其相应的灭弧电路。整个设备仅需两个变压器,如图2所示。为消除n=6k±1(k为奇数)次的谐波,只需求一组相位相差30°的逆变器,而这30°的相移是预先设置好的,并在每台变压器一次侧以“脉冲宽度调理”的方法(PWM)来完成对电压的调整。为到达预期的输出电压,能够将上述换向电路使用于每周期6次固定换向的根本脉宽调制电路(PWM)。


    变压器的数量从4个削减到2个,但为了能进一步削减变压器的数量,就不得不前进逆变电路的功用,以便经过优化PWM就能到达意图,而无需再运用两组变压器的耦合方法。曾经运用两组移相30°的变压器是为了减小低次谐波(5、7次),由于他们的幅值较大,要滤除他们比较困难。只用一个变压器的UPS如图3所示。电路中,变压器的二次侧绕组为弯曲星形衔接,每个逆变器以基波的7倍频率来斩波直流电压。这种斩波方法称为固定频率斩波,在设计时以尽或许减小输出电压的失真度以及减小滤波器的标准为方针。输出电压的调整是经过移动两组逆变器桥之间的相位进行的。

 

    自20世纪80年代起,UPS逆变器开端只含有一个变压器。一起,跟着功率半导体器材的改造,双极型功率晶体管以及电子操控级的IGBT等功率半导体器材的呈现,逆变电路中的可控硅器材被替代(见图4和图5),但UPS带输出变压器的这种状况仍在继续且一向继续到二十一世纪伊始,其间虽然在1995年呈现了无变压器的逆变器结构,但是此类产品仅适用于功率小于等于30kVA的UPS。形成这一景象的首要原因是功率半导体器材换向时的损耗较大,而较高的耐压要求又使得人们很难在不必变压器的条件下成功地制作出大容量的逆变器。

    图4的逆变器选用IGBT器材,变压器二次侧绕组选用星形衔接。每个一次侧绕组都衔接到两个逆变器支路的中点,组成实际上是三个单相全操控的逆变器桥。因而,在二次侧绕组上得到的电压是独立进行调理的,这可有效地保证输出电压的杰出平衡,而不论三相负载电流是否处于平衡状况。运用桥式组件的衔接方法可使每个支路的改换频率相关于标称改换频率减小1/2,这样每个支路都只在正弦波的1/2个周期内作业。

    图5只要一个逆变器(三相全桥),此变压器的耦合方法选用一次侧三角形/二次侧弯曲星形衔接。这种衔接方法可完成两个额定的功用。首要,它能够实时(立刻、瞬间)地调理每相的输出电压,而各相输出电压都与逆变器的逆变支路相对应。此外,变压器二次侧的Z形衔接所吸收的负载3n次谐波电流传送到变压器的一次侧绕组,使这些谐波电流只在一次侧绕组内活动,这样,可下降IGBT的换向电流,然后削减了换向损耗。

    以上所述便是逆变器中的变压器是怎么逐渐开展演化的进程。 

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