一种智能型大功率“绿色环保”UPS 1引言 目前,中大功率UPS的整流器一般采用相控式整流电路。相控式整流电路结构简单,控制技术成熟,但交流输入功率因数低,并向电网注入大量的谐波电流,不满足“绿色用电”的要求。为了克服上述缺点,许继电源公司在引进东芝公司UPS技术的基础,采用高频PWM整流电路,研制出30kVA~100kVA三相输出和30kVA~50kVA单相输出的大功率UPS。该UPS是一种在线式智能UPS,除了具有完美的输出特性外,还具有交流输入电流接近理想正弦波、注入电网谐波电流少、输入功率因数接近1等优点,完全满足“绿色用电”的要求,是一种极有发展前途的UPS。下面介绍其系统结构、工作原理及特点。 2系统结构 图1给出了本文所研制的UPS系统结构简图。它是一种在线式UPS,由PWM整流电路、蓄电池组、SPWM逆变电路、输出隔离变压器、旁路电源、切换电路、控制电路、监控单元等组成,其中输入PWM整流电路和输出SPWM逆变电路均采用IGBT器件。除了整流电路不同外,其它部分的结构、工作原理和控制方法与采用相控整流电路的在线式UPS完全相同。 3PWM整流电路结构和工作原理 本文研制的UPS采用三相PWM整流电路,其电路结构如图2所示,开关器件采用IGBT。为了更好地说明其工作原理,首先介绍单相PWM整流电路的工作原理。
图1UPS系统结构简图
图2三相PWM整流电路的主电路结构
图3单相全桥PWM整流电路
图4单相PWM整流电路的向量图
三相PWM整流电路的工作原理同单相PWM整流电路相类似,通过对图2电路进行SPWM控制,便可在交流输入端得到正弦PWM电压uAB、uBC、uCA,并通过控制uAB、uBC、uCA的基波分量的幅值和相位,就可以使各相电流为正弦波,并且与电网电压同相位,输入功率因数接近1。 要使三相PWM整流电路正常工作,其直流侧电压必须大于交流输入线电压的峰值[1]。在UPS中,整流电路输出电压即为蓄电池的充电电压,一般浮充电压为390V左右。当蓄电池放电后重新充电时,充电电压在280V~410V范围内变化。对于线电压为380V的三相输入UPS,其线电压峰值远远大于280V,不满足三相PWM整流电路正常工作的条件。本文采用自耦变压器Tr将三相输入电压降低以后再输入PWM整流电路,Tr的变比为380/210,这样,当输入电压在允许的范围变化时,在整个充电电压范围内均能满足PWM整流电路的电压变换条件。 4PWM整流电路控制方法 PWM整流电路的控制方法有直接电流控制和间接电流控制两种[1][2]。直接电流控制引入交流输入电流反馈实行闭环控制,其电流指令运算电路比不引入交流输入电流反馈的间接电流控制简单,因此,本文采用直接电流控制方法。 图5给出了PWM整流电路控制系统的一相结构简图。采用双环控制,其外环为直流电压控制环,内环为交流电流控制环。直流输出电压给定信号Ud*和实际的直流电压Ud比较后的误差信号送入PI调节器,PI调节器的输出即为整流器交流输入电流的幅值,它与标准正弦波相乘后形成交流输入电流的给定信号ia*(ib*、ic*),与实际的交流输入电流ia(ib、ic)进行比较,电流误差信号经比例调节器放大后送入比较器,再与三角载波信号比较形成PWM信号。该PWM信号经驱动电路后去驱动主电路开关器件,便可使实际的交流输入电流跟踪指令值,同时达到控制输出电压的目的。 5UPS的主要特性 5.1输入特性
图5直接电流控制系统结构图
图6UPS输入电流波形 该UPS由于采用了先进的PWM整流电路,使其具有比采用相控整流电路的UPS更优的输入特性,这主要表现如下: (1)具有完美的正弦波输入电流,极大地减少了UPS对电网的谐波污染。图6给出了该系列UPS的输入电流波形; (2)输入功率因数近似为1,使得UPS与电网之间几乎没有无功传递,可以降低电源系统的变压器的容量,大幅减少无功损耗,从而可以节约能源,降低系统成本; (3)输入电压范围宽,更适合于电网电压剧烈波动的地区,有利于减少蓄电池的充放电次数; (4)整流输出直流电压纹波小,可延长蓄电池使用寿命。 5.2其他特性 (1)逆变器采用IGBT器件和SPWM控制技术,具有完美的输出特性,始终向负载提供高品质的正弦波电压: 输出电压稳压精度高,不大于1%; 输出电压畸变率低,100%非线性负载时的畸变率不大于3%; 负载从0~100%突变时,输出电压波动小,不大于4%; 负载100%不平衡时,电压不平衡不大于1.5%; (2)采用数字化控制技术,大大减少了控制电路的元件数,不仅提高了可靠性,而且UPS调试简单,维护方便。另外,数字化控制还使UPS具有故障自诊断和监控功能; (3)UPS的逆变器供电与旁路电源供电之间可自动或手动无间断切换; (4)具有简单友好的人机界面,采用LED运行状态模拟图清晰显示UPS运行模式,并采用LCD中文显示UPS的工作状态、运行参数和故障报警信息; (5)UPS在线记录运行时的各种数据,并储存在IC卡中,用于调试和故障诊断。IC卡数据构成:模拟数据27项,数字量19项,记录时间500ms(故障发生之前450ms,发生之后50ms); (6)具有电池过放电保护、预报电池的备用时间、按温度调整电池的充电电压等蓄电池管理功能,并提供均充及浮充两种充电模式,具有恒流和恒压充电功能; (7)通过RS232标准接口和UPS智能监控软件,可以实现远程微机监控UPS的运行状态。 6结语 本文介绍的UPS整流部分采用PWM整流电路,集整流与谐波抑制功能于一体,在提供稳定直流电压的同时,获得完美的正弦波输入电流,是一种真正意义上的“绿色环保”UPS。 |
一种智能型大功率“绿色环保”UPS
- UPS(91052)
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摘要:基于大功率UPS 设备的干扰来源研究分析了抗干扰问题。通过理论分析和实验结果,提出有效的抑制干扰的方法,取得了较好的实用效果。关键词不间断电源电流谐波干扰源
2009-01-18 23:15:31
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大功率UPS的工作原理及应用
大功率U PS的工作原理及应用:论述了各种因市电供电故障原因给半导体设备带来的危害,说明为了保证半导体生产线某些重要设备长期安全运行采用大功率UPS提供高质量供电的必要性
2009-09-19 08:20:01
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SONY绿色环保GP认证
SONY 绿色环保GP认证:
产品方面的环境质量方针实现生产不含有环境有关禁止使用物质的产品●以全XX产品为对象绿色伙伴制度通过源流管理彻底排除禁止使用物质
2009-10-09 08:53:27
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绿色环保型环氧塑封料
绿色环保型环氧塑封料:2003 年欧盟发布的WEEE 和RoHS 两个法令中规定在废弃的电气或电子器材中,将限期禁止使用六种有害材料:铅、汞、镉、六价铬、多溴联苯、多溴二苯醚等六种
2009-12-14 09:26:15
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离线式绿色环保模式脉宽调制控制器
离线式绿色环保模式脉宽调制控制器
日前,德州仪器 (TI) 宣布推出离线式绿色环保模式脉宽调制 (PWM) 控制器,可提高电源应用效率,同时还可最大限度地降低其空间占
2009-11-18 09:45:08
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第四代大功率UPS的技术—无变压器设计简介
第四代大功率UPS的技术—无变压器设计简介
1 无变压器UPS的技术发展史
自从小功率UPS问世以来,无变压器UPS设计经历了
2009-12-09 10:39:10
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第四代大功率UPS的技术—无变压器设计原理
第四代大功率UPS的技术—无变压器设计
1 无变压器UPS的技术发展史
自从小功率UPS问世以来,无变压器UPS设计经历了20余年的发展。如今30kVA以下的UPS绝大多数都是
2009-12-11 11:17:23
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3W大功率LED射灯/HC003
LED采用进口大功率LED光源,光效100LM/W,比白炽灯节电80%以上; LED光源寿命长达10万小时以上,是钨丝灯光源的50倍以上; 绿色环保照明产品,不含汞、铅等污染元素,无有害辐射; 大功率
2011-04-16 14:48:48
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大功率白光LED的可靠性探讨
大功率白光LED作为半导体光源,相比传统照明光源,有节能、寿命长、绿色环保、使用电压低、开光时间短等特点。大功率白光LED技术迅速发展,有着极为广阔的应用前景
2011-09-22 17:00:55
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TOPTEN LED大功率球泡灯规格书
一、产品名称:QL-B3D-3 二、产品描述及应用:该产品采用新型高亮度大功率LED 作光源,是一种理想的照明、装饰产品,由于可选色彩多、亮度高、寿命长、能耗低、绿色环保等优点,该
2011-11-22 16:08:59
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一种大功率LED驱动电路设计与实现
大功率LED是一种新型半导体光源,寿命长,节能环保。该文简要介绍了LED的特点和电学特性,分析了现有驱动电路的优缺点,设计并实现了一种用普通开关电源专用芯片UC3843为控制
2012-10-15 15:35:42
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大功率色环电感磁芯断裂还能用吗
大功率色环电感是非常重要的一种电子元器件,我们在众多电子产品中都可以看见它的身影。大功率色环电感的结果比较简单,其中磁芯是它的核心部件。磁芯是由磁芯粉末按照一定的配方制作而成的,它对电感器的性能
2023-08-28 15:49:40
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大功率色环电感磁芯断裂还能用吗
大功率色环电感是非常重要的一种电子元器件,我们在众多电子产品中都可以看见它的身影。大功率色环电感的结果比较简单,其中磁芯是它的核心部件。磁芯是由磁芯粉末按照一定的配方制作而成的,它对电感器的性能
2023-09-10 20:10:39
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UPS大功率电源有何优势?购买大功率UPS电源的诀窍
UPS大功率电源有何优势?购买大功率UPS电源的诀窍 UPS(不间断电源)是一种能够在停电或电网出现问题时提供临时电力供应的设备。大功率UPS电源是指电力输出大于10千瓦的UPS设备。它与普通
2024-01-10 13:46:00
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