在線互動式UPS的工作原理及拓撲介紹

在線互動式UPS的工作原理及拓撲介紹 

　　1.在線互動式UPS的工作原理
　　在線互動式UPS在市電正常時，供給負載為改良了的市電，市電故障時，負載完全由蓄電池提供能量經(jīng)逆變器變換后供電。在線互動式UPS中有一個雙向變換器(bidirectionalconverter)，既可以當逆變器使用，又可作為充電器。所謂在線互動是指輸入市電正常時逆變器處于熱備份狀態(tài)，僅作為充電器給蓄電池充電。
　　2.在線互動式典型拓撲
　　(1)電路各環(huán)節(jié)功能
　　1)輸入開關(guān):當市電中斷時(指電網(wǎng)失壓)，斷開開關(guān)，防止逆變器向電網(wǎng)饋電。
　　2)智能調(diào)壓:當市電存在時，可調(diào)節(jié)UPS的輸出電壓(由智能開關(guān)調(diào)節(jié)變壓器抽頭完成輸出電壓的調(diào)整)。
　　3)變換器:此變換器為雙向變換。當市電存在時，變換方向是AC/DC，給蓄電池充電并浮充;市電掉電后，變換方向為DC/AC，由蓄電池供電，保持UPS繼續(xù)向負載供電。
　　圖1中交流輸入端Li-N為第一端口，雙向變換器繞組7-8為第二端口，輸出電壓端Lo-N為第三端口。當輸入市電在規(guī)定范圍內(nèi)變化時，UPS通過調(diào)整變壓器的抽頭來大致穩(wěn)定輸出電壓。當需要進行抽頭調(diào)整時，首先啟動雙向變換器處于逆變工作狀態(tài)，再進行抽頭換接，待抽頭換接完畢后，停止雙向變換器的逆變工作狀態(tài)，進入充電狀態(tài)，這時負載是由市電供電。
　　圖1中橋臂的每個開關(guān)管上反向并聯(lián)了二極管，有兩個作用:一是功率管截止時續(xù)流用，使變壓器漏感產(chǎn)生的反電動勢有回路;二是這4只二極管又可以組成一個全波整流器，在逆變器S1~S4不工作，市電向負載供電的同時，主變壓器T的二次繞組(7、8端)產(chǎn)生的感應電流經(jīng)VD1~VD4整流后向蓄電池組充電。只要蓄電池組不工作，充電過程就一直進行。如果需要對輸入輸出進行電氣隔離，則可改變壓器自耦式為隔離式。
　　這種拓撲與雙變換式相比，由于沒有經(jīng)過兩次變換，其功率損失明顯低于雙變換機，因而效率高，可達95%以上;在市電供電時過載能力可達200%;不帶PFC的雙變換式由于采用晶閘管(或二極管)整流，即使負載為線性負載，也會對市電產(chǎn)生較強的諧波電流，但互動式在帶線性負載時不會對市電產(chǎn)生污染。這種拓撲的缺點是:
　　1)在市電供電時，輸出電壓只是幅度有改善，輸入的失真、干擾等傳遞給了輸出端。
　　2)動態(tài)性能不好，在輸入電壓或負載電流突變時，輸出電壓突變較大，恢復到新穩(wěn)態(tài)所需時間長。
　　3)穩(wěn)壓精度較差;對電網(wǎng)適應范圍窄，如要提高精度和適應范圍，則必須增加變壓器抽頭數(shù)。
　　4)UPS的輸入功率因數(shù)由負載決定，如帶計算機等整流性負載時，其輸入功率因數(shù)也只有0.7左右。
　　5)當雙向變換器作充電器使用時，其充電電壓和電流不可控，大大地降低了蓄電池的使用壽命。 多功能測試儀| 電容表| 電力分析儀| 諧波分析儀| 發(fā)生器| 多用表| 驗電筆| 示波表| 電流表| 鉤表| 測試器| 電力計| 電力測量儀| 光度計| 電壓計| 電流計|
　　(2)在線互動式UPS與傳統(tǒng)在線式性能比較
　　1)電路更簡單，成本低，可靠性高。
　　2)逆變器同時有充電功能，省掉了一般雙變換UPS的附加充電器，其充電能力要比附加充電器強得多。當要求長延時供電時，無須再增加機外充電設(shè)備。
　　3)由于變換器與輸出直接接在一起，沒有轉(zhuǎn)換開關(guān)的限制，所以輸出功率可提高。
　　4)當市電存在時，效率可達98%以上;輸入功率因數(shù)和輸入電流諧波成分取決于負載電流，UPS本身不產(chǎn)生附加輸入功率因數(shù)和諧波電流失真;小容量的在線互動式UPS輸出電壓穩(wěn)定精度較差，但也能滿足一般計算機負載的要求。因為在線互動式UPS變換器直接接在輸出端，并且處在熱調(diào)整狀態(tài)，對輸出電壓尖峰干擾有濾波作用。
　　為了進一步改善在線互動式UPS的功能，可在輸入開關(guān)和智能調(diào)壓之間串接一個電感，目的在于當市電中斷時，逆變器可立即向負載供電。因為串聯(lián)電感對逆變輸出反饋到電網(wǎng)的電流有很強的抑制作用，避免了輸入開關(guān)未斷開時短路逆變器輸出的危險。這樣做可以使在線互動式UPS的轉(zhuǎn)換時間減小到0，使其完全具備雙變換在線式的轉(zhuǎn)換功能，同時還增加了整個UPS的抗干擾能力。但是，這樣做卻帶來了降低UPS輸入功率因數(shù)的不良后果。