UPS技术:无变压器技术解析
仪器仪表网 · 2012-07-28 09:55 · 12609 次点击
功率电子设备的技术进步与功率器件的性能提高、新器件的不断出现有着密切的关系。50年来,随着功率半导体器件的进步,UPS设备经历了由多输出工频变压器到单个输出工频变压器的演变过程,而性能更好的大功率IGBT器件和更先进的控制技术的出现,为UPS设备从根本去掉输出隔离变压器创造了物质条件,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进展,这就是人们所说的“高频机”。这种机型集中体现了UPS电路技术的进步,代表着UPS技术的发展方向。与传统的带输出变压器的UPS相比,它在进一步缩小体积、减轻重量、改善性能、提高效率、降低成本等方面,都取得了明显的改善和进步。
一、UPS电路的演变史反映了UPS电路技术的发展历程
最初的UPS输出逆变器都是带有输出变压器的。应该说,采用输出变压器是UPS逆变器输出电路形式所决定的,而变压器的存在却是弊大于利。逆变器电路技术演变过程的一个显著的表现形式是:是否必须用变压器,如何配置变压器,是否可能去掉变压器。
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、由自耦变压器的辅助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连接到直流母线上供电。
逆变器由4个三相逆变器以全波方式运行(按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连接(三角形连接),再把这些二次侧绕组开放式变压器(OpenPhaseTransformers)的二次侧以一定方式进行连接,以获得合成的输出电压。这4个变压器被分为两组,每一组都包含一个星形和一个Z形(曲折星形)的二次侧绕组,这两个二次侧绕组之间具有30°相位差。这一特殊的连接可消除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。对于在变压器一次侧绕组中每相可能出现的3次和3n次电流谐波,由一次侧绕组的三角形接线方式来抵消。因此,输出端首先需要滤除的谐波为第11次谐波。输出电压的调整是通过移动两组变压器之间的相位(0