为了克服二极管整流电路功率因数低、直流输出不能调压的缺点,人们研究出 了具有功率因数调节功能的髙频开关斩波式二极管整流电路,是在二极管不控整流 和滤波电容之间加上一级用于功率因数校正的功率变换电路。这种功率变换电路一 般为PWM斩波的方式,式中:5为PWM斩波占空比(5<1)。
如图2-27 (b)所示,降压电路的输出电压U。与的关系为Uo=SUd
如图1 27 (c)所示的升压斩波电路在中小型三相不控整流+高频开关斩波 型UPS中使用比较广泛,其工作原理是经三相全桥不控整流桥的输出电压升压并 稳定在800V的直流输出,共UPS逆变器经逆变后输出三相220V交流电压,经过 这样的升压过程,就省去了工频机中的逆变升压变压器,使体积更小、重量更轻, 所以这样的UPS更适合做成N+1模块冗余并联模式工作。这种工作方式由于具 备热插拔的特性,因而工作更可靠,维修更加方便快捷,不会像T.频机那样因为逆 变器的故障使整个系统退出逆变工作,所有高频机UPS都具备这样的优势。
图2-27 (d)所示的电路,将降压斩波(BUCK)和升压斩波(BOOST)巧 妙的结合在一起,当市电正常,电池充电时,降压功能工作,并具备冗余并联的功 能,使系统更可靠;当市电停电,转换至升压电路工作,同时仍然是两组并联工 作,其T.作过程如下。
如图2-28 (a)所示,电池额定电压为480V,即使用1组40节12V电池即可。 当市电正常,此时降压电路工作,UPS电池充电,第一组降压电路工作过程如下。
其PWM高频脉冲控制信号控制编号为VT]的IGBT,当第一个脉冲到来时, VT1导通,电流由整流器的正端经VT1、电感L,、电池及与之并联的滤波电容, 这时电感蓄能;控制信号结束后,VT1截止,电感h产生的反电势经二极管VD3 进行续流,确保电流的连续性。待下一个开关脉冲到来,乂重复上面的电感充放电 过程。在这里,VT1、L,, VD3为一组,VT2、L2、VD4为一组,工作方式相 同,以并联的方式共同向电池充电。电感在这里的作用为:
(1) 为降压BUCK电路提供蓄能与续流作用。
(2) 为两组并联的充电回路提供功率平衡点。
如图2-10 (b)所示,当市电异常,需要电池放电时,此时升压电路工作, UPS电池放电,此时,二极管VD1、电感L、IGBT开关管VT3及电池组成第一 组升压放电回路;二极管VD2、电感L2、IGBT开关管VT4及电池组成第二组升 压放电回路。第一组升压放电电路工作过程如下。
当IGBT开关管VT3导通时,电流经电池+—Li (b)^L, (a)—电池一,此
时电感储能;当IGBT开关管VT3关断时,电感产生反电势,E=_L$,电流经
VD1向电容充电,并向逆变器供电。两组升压电路并联工作,与充电时类似,电 感在此处的作用有:
(1) 为升压电路提供反激电动势,起升压作用。
(2) 为两组并联的放电回路提供功率平衡点。
(3) 两组电路并联工作,功率均分,这样使每组电感承担1/2的输出功率,使 此处的高频电感加工更加容易,温升减小。所以,图2-28所示的充放电电路,具 备如下的优点。
1) 由于减少了电池的数董,因而使电池安装简单,故障点也有所降低。
2) 无论是充电状态还是放电状态,充/放电器都是并联工作的,所以性能更可靠。
3) 可以灵活调节电池组的数量,控制电池母线电压更加灵活。
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