UPS工作原理及简易结构.ppt

UPS工作原理 l1、准方波输出后备式UPS工作原理 l2、正弦波输出后备式UPS工作原理 l3、在线式UPS工作原理 l4、串并联式UPS技术 l5、三相输入型UPS工作原理 l6、中频UPS工作原理 l7、变频UPS工作原理 l8、电力有源滤波技术 准方波输出后备式UPS工作原理 lUPS按输出电压波形分，有方波、准方波以及正弦 波等，所谓的“方波”或“阶梯波”实际上就是 准方波。一般容量较小。 l主要特点： 工作范围宽：交流输入电压155-285V 稳压范围宽：输入175-275V之间，保证输出在220V的10% 范围内。 准方波输出后备式UPS工作原理 准方波输出后备式UPS工作原理 准方波输出后备式UPS工作原理 l大容量后备式UPS原理 准方波输出后备式UPS工作原理 l大容量后备式UPS工作原理与小容量相同， 但是有一些关键技术问题： 适用于电动机负载的大功率逆变技术； 大容量后备UPS的市电、逆变切换技术。 准方波输出后备式UPS工作原理 l适用于电动机负载的大功率逆变技术 大容量后备式UPS，负载常为电动机负载，冲击 时间长，启动冲击电流大（5-7倍），时间长（ 10s），必须采用相应的逆变技术。 准方波输出后备式UPS工作原理 准方波输出后备式UPS工作原理 准方波输出后备式UPS工作原理 l大容量后备UPS的市电、逆变切换技术 后备式UPS允许一定的时间间断，采用静态旁路 技术和适当的控制技术，可以将时间控制在半周 波内，因此必须保证电源之间环流在允许的范围 内。 准方波输出后备式UPS工作原理 准方波输出后备式UPS工作原理 l市电恢复切换 切换控制电路必须协助逆变器实现以下目标： l逆变器输出相位与市电完全同步； l逆变器输出电压与市电电压相等。 正弦波输出后备式UPS工作原理 l该UPS由逆变电路、SPWM电路、充电电路、 调整电路、保护和告警电路、转换开关， 其中SPWM电路包含三角波、正弦发生器等 。 l保护电路包含短路及过载保护、空载保护 、蓄电池保护、交流极性保护等。 正弦波输出后备式UPS工作原理 正弦输出后备式正弦输出后备式UPSUPS 正弦波输出后备式UPS工作原理 l基本工作原理 UPS处于逆变器供电状态的控制过程 正弦波输出后备式UPS工作原理 正弦波输出后备式UPS工作原理 市电供电-逆变器供电转换控制电路工作过程。 正弦波输出后备式UPS工作原理 在线式UPS工作原理 l在线式UPS工作原理 当市电正常时，主路由功率因素校正电路产生逆 变器工作所需的370V直流电压，再经逆变器 DC/AC变化输出，另一路变换为110V直流对蓄电 池充电；当市电失去时，蓄电池经DC/DC变换为 400V直流经逆变器输出。 在线式UPS工作原理 在线式UPS工作原理 在线式UPS工作原理 在线式UPS工作原理 在线式UPS工作原理 串并联式UPS技术 l基本特点： 输入功率因素高0.99-1，谐波电流分量小5%，对市电利 用率高； 双向隔离干扰能力强，除了一般的高频滤波器外，还有构 成电流源的DELTA变换器； 输出功率大； 效率高； 故障率低； 电流峰值大，对冲击负载适应能力强； 但缺点是：输出电压精度一般不如传统双变换高。 串并联式UPS技术 l基本工作原理 串联调整，图2.39 并联调整，图2.40，图2.41 串并联调整，图2.43 串并联式UPS技术 串并联式UPS技术 串并联式UPS技术 串并联式UPS技术 串并联式UPS技术 l基本构成和基本功能 主变换器，由IGBT构成四象限脉宽调制变换器，其为固定 电压源，调整负载电压。 l基本功能：控制输出电压、给蓄电池充电 DELTA变换器，由IGBT构成四象限脉宽调制变换器，其为 可变电流源，调整电池电压控制输入功率。 l基本功能：控制输入电流幅值和电流正弦波形、控制电池 充电、调整输入功率因素、补偿输入输出之间差值。 DELTA变压器，用于UPS输入输出之间隔离，电流相位、波 形和幅值均由其控制。 串并联式UPS技术 DC电容器，对直流总线上的高频电流纹波提供能 量储存，并且抑制电池上的电压纹波。 静态开关，由反接并联可控硅组成，一个为主静 态开关，一个为旁路静态开关，旁路作用为当 UPS过载或逆变器故障时，保证不间断切换至电 网供电，主静态开关保证当电网故障转换为电池 供电时，UPS电压不反馈到电网。 串并联式UPS技术 lDELTA变换基本功能 图2.45 图2.46 串并联式UPS技术 串并联式UPS技术 三相输入型UPS工作原理 l以三相输入、单相输出小功率在线式UPS为 例。 三相输入型UPS工作原理 l各组成部分： 主电路、调整电路、正弦脉宽调制电路、驱动电路构成双 闭环调节系统，使UPS输出电压稳定，输出波形失真小； 跟踪倍频技术、正弦脉宽调制（SPWM）电路、驱动电路构 成控制电路，使UPS输出频率稳定； 主电路中设置大容量滤波电路，提高UPS抗干扰能力； 充电、保护及其他辅助电路 三相输入型UPS工作原理 主电路主电路 三相输入型UPS工作原理 跟踪倍频器跟踪倍频器 中频UPS工作原理 l大部分用电设备为工频特性，但在特殊场 合需要中频电源（400Hz）。 l目前不同频率主要由工频变换得到，存在 变频再调节过程。 l将工频UPS与变频电源相结合得到中频UPS 。 中频UPS工作原理 l系统组成与工作原理 矢量变频器 蓄电池组 静态开关 DC/DC变换器 中频UPS工作原理 中频UPS工作原理 中频UPS工作原理 电力有源滤波技术 l传统谐波抑制和无功补偿多采用无源滤波技术， 如电力电容器等无源滤波器。 无源滤波器存在的主要问题： l抑制固定次数谐波，并会对某些次数谐波产 生谐振，造成谐波放大； l补偿固定无功功率，对变化无功负载不能精 确补偿； l滤波特性受到系统参数影响很大。 电力有源滤波技术 l电力有源滤波器主电路一般由PWM逆变电路 构成，根据逆变器直流侧储能元件的不同 分为电压型APF（电容储能）和电流型APF （电感储能）。 l从原理上看，电力有源滤波器均采用瞬时 滤波技术，包含对谐波和无功分量的非正 弦进行处理，这与基于稳态量的滤波有较 大的区别。 电力有源滤波技术 l基本组成： 指令运算电路 补偿电流发生电路 l由电流跟踪控制电路； l驱动电路； l主电路。 电力有源滤波技术 有源滤波有源滤波 基本框图基本框图 电力有源滤波技术 l以电路拓扑进行分类： l并联型，图2.108 l串联型，图2.109 l混合型，图2.110 l串并联型，图2.111 电力有源滤波技术 电力有源滤波技术 电力有源滤波技术 电力有源滤波技术 电力有源滤波技术 l指令电流运算 基于频域运算方法 瞬时空间矢量法 现代控制理论法 自适应检测法 电力有源滤波技术 l补偿电流的产生 对于采用PWM电压源逆变器的电力有源滤波器， 补偿电流产生方法有以下三种： l三角载波线性控制，以指令电流与实际电流差值作为 调整信号，与高频三角载波相比较，得到逆