浅谈大中型UPS原理-大中型UPS逆变器
来源： 作者： 发布时间：2015-05-29 08:11:07 浏览量：该电压推动的电流iao沿着a→RL→L→0路径流动，变压器中能量的一部分消耗在负载电阻上，另一部分储存在负载电感中。
(2)变压器初级电流iCB沿着E+→S5→变压器初级绕组CB→S6→E-路径流动。由于S5,S6导通，变压器初级绕组CB两端电压为：
电源能量转移到变压器，变压器次级绕组bo感应出电压为：
该电压推动的电流ibo沿着0→L→RL→b路径流动，变压器中能量的一部分消耗在负载电阻上，另一部分储存在负载电感中。
由上述可见，3个导电臂中均有晶体管导通，二极管不通，负载从直流电源中获取能量。
在t1~t2期间，ub1>0,ub3>0,ub5>0,ub2=0,ub4=0,ub6=0.由于S6截止，iao要减小，但是iao不能突变，仍沿着a→RL→L→0路径流动，负载电感中能量一部分消耗在负载电阻上，另一部分存储在变压器中，电流iAB也不能突变，它沿着B→D3→S1→A路径流动，将变压器能量消耗在回路电阻绕行电感上。与上述类似，由于S6截止，ibo要减小，但是ibo不能突变，仍沿着0→L→RL→b路径流动，因此，电流iCB也不能突变，它沿着B→D3→S5→C路径流动，将变压器能量消耗在回路电阻上。在上述过程中，由于D3续流，S3不能导通。由上述可见，3个导电臂中，2个晶体管导通，1个二极管导通。
若负载电感L比较大，变压器储存能量比较多，维持D3导通时间长;反之，维持D3导通时间短。
在t2~t3期间，ub1>0,ub5>0,ub6>0,ub2=0,ub3=0,ub4=0.3个导电臂中，3个晶体管导通。两相负载均从电源E获取能量。
输出波形uAB如图4-9所示。由图看出：
①变压器初级、次级输出三组互差120°的正弦脉宽调制波。
②输出uO脉冲频率是驱动信号脉冲频率的两倍。
③逆变器具有3种工作模式：
第1种工作电子电感器模式：3个晶体管导通，二极管不导通;
第2种工作模式：2个晶体管导通，1个二极管导通;
第3种工作模式：1个晶体管导通，2个二极管导通。
5大中型UPS的静态转换开关
大、中型UPS静态开关一般使用电子式静态转换开关。所谓电子式静态转换开关，是将一对反向并联的快速晶闸管连接起来作为UPS在执行由市电旁路供电至逆变器供电切换操作时的元件，由于快速晶闸管的接通时间为微秒级，同小型继电器毫秒级的转换时间相比，它只是小型继电器的千分之一左右。因此，依靠这种先进技术，可以对负载实现转换时间为零的不间断供电。在大型UPS中常用的两种静态开关控制框图(三相中的一相)如图4-10所示。从此图可以看出，三相UPS逆变器的输出电压经三组接触器送到负载。与此同时，三相50Hz交流旁路电源经三相静态开关(由三组反向并联的晶闸管组成)也可送到负载。正常工作时，只有逆变器供电通道或交流旁路电源通道之中的一路电源向负载供电。只有当UPS需要执行由交流旁路电源供电至逆变器供电切换操作时，才会出现短暂的(约几毫秒~几十毫秒)两路交流电源在时间上重叠向负载供电的情况。为保证逆变器及静态开关的安全运行，UPS的控制系统必须满足下述的基本工作条件：
(1)由UPS逆变器所产生的50Hz正弦波电源应随时保持与市电50Hz交流旁路电源的同频率、同相位、同幅度和较小正弦波失真度的关系。因为只有在这样的条件下才有可能使UPS在执行由逆变器供电至市电交流旁路供电切换操作时，实现上述两种交流电源间不存在任何瞬态电压差或是在瞬态电压差足够小的条件下执行安全切换操作要求。为此必须在UPS的系统控制中引入"锁相同步".
(2)UPS的控制电路应具有分别执行同步切换和非同步切换的能力，以确保UPS能在具有不同供电质量的交流旁路电源系统中正常运行。
5.1同步切换方式
当UPS的逆变器输出电压与市电交流旁路电源电压处于锁相同步工作状态时，在需要执行从交流旁路供电至逆变器供电切换操作前，用户可通过仔细调节UPS逆变器的输出电压，使它的输出电压值等于交流旁路电源电压或者使逆变器的输出电压稍高于交流旁路电源电压(一般控制在5V~10V左右)。对于如图4-10所示的控制系统而言，主控板首先向逆变器的输出接触器发出闭合操作命令。在此阶段将会出现由交流旁路电源和逆变器同时向负载供电的状况，以确保对负载的不间断供电。在执行上述同步切换操作时，很难满足这两种交流电源间的瞬态电压差一直为零。因此，总会有一个一体电感或大或小的环流在这两种电源之间流动，该环流的大小可通过专门的电流检测电路来进行实时监控。控制电路是在电流过零点上将处于交流旁路通道上的静态开关中的晶闸管关断，然后UPS才进入由逆变器供电的正常工作状态。采用这种"先合后断"的切换控制方式，可以确保上述两种交流电源产生重叠向负载供电的最长时间，被控制在50Hz的半个周波之内(即小于10ms)。当UPS在运行过程中，如果遇到输出过载、短路、逆变器故障或用户人为地关闭逆变器情况之一时，由控制电路在向逆变器本身及位于逆变器供电通道上的输出接触器发出"关断"命令信号的同时，也向位于交流旁路通道上的静态开关发出"闭合"命令。此时，由于输出接触器的关断响应时间较慢(大约为80ms~100ms)，而静态开关中的快速晶闸管开通时间很短(几微秒至十电感生产几微秒)的缘故，当静态开关闭合时，接触器尚未真正释放，所以此时向负载提供能量的电源有逆变器输出滤波电容上的残余电压(因为此时的逆变器已处于自动关机状态之中)及市电交流旁路电源。这段时间大约要持续20ms左右。此后，负载则完全由市电交流旁路电源供电了。另一类大、中型UPS静态开关如图4-11所示。
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