頻機(jī)與高頻機(jī)的概念主要是對(duì)整流部分而言,工頻機(jī)是可控整流,傳統(tǒng)技術(shù)可做到12拍整流,;而高頻機(jī)的整流是二極管不控整流+IGBT的高頻直流升壓環(huán)節(jié),。對(duì)逆變器而言都是IGBT的SPWM高頻逆變工作方式(除早期的可控硅逆變工作模式UPS,目前已經(jīng)淘汰),。另外,,工頻機(jī)的輸出變壓器*,由于其整流逆變等環(huán)節(jié)均為降壓環(huán)節(jié),,因此在輸出側(cè)必須有升壓變壓器作為電壓的調(diào)整,。而高頻機(jī)由于具有DC/DC升壓環(huán)節(jié),其輸出側(cè)不必要加升壓環(huán)節(jié)(升壓變壓器),,對(duì)于需要加裝隔離變壓器的現(xiàn)場(chǎng),,高頻機(jī)也可按照要求加裝隔離變壓器選件,其作用也由原來(lái)的必要配置轉(zhuǎn)變?yōu)榭蛇x配置,。UPS的電氣結(jié)構(gòu)所以發(fā)生了更新變化,,主要是由于元器件的發(fā)展,IGBT作為UPS的主要功率元件技術(shù)更加成熟,,無(wú)論從容量,、結(jié)構(gòu)、或是可靠性都大大地提高了,,加之UPS數(shù)字化程度地不斷深入促成了新一代大中型UPS的主流結(jié)構(gòu)由原來(lái)的工頻機(jī)轉(zhuǎn)向高頻機(jī)(正如當(dāng)年可控硅逆變器被大功率晶體管GTR取代,,之后又被IGBT逆變器取代一樣)。UPS電氣結(jié)構(gòu)的更新直接的效果就是UPS主機(jī)體積的縮小,,重量的下降,,而更重要的是電氣性能的提高。下面具體分析兩種結(jié)構(gòu)UPS的電氣原理及電氣性能: 早期大中型UPS主回路結(jié)構(gòu)采用可控硅整流將輸入的交流電整為直流,,電池直接掛在直流母線上,,當(dāng)輸入市電正常時(shí),靠整流可控硅的調(diào)節(jié)對(duì)電池充電,,同時(shí)為GTR或IGBT結(jié)構(gòu)的橋式逆變器供電,,逆變器將直流逆變?yōu)榻涣鳎蠼?jīng)過(guò)輸出變壓器的升壓及濾波,,提供純正的交流輸出,。從其結(jié)構(gòu)中可以看出,從整流(從交流變?yōu)橹绷鳎┑侥孀儯ㄔ趶闹绷髯優(yōu)榻涣鳎┑倪^(guò)程中,,每個(gè)環(huán)節(jié)都是將壓環(huán)節(jié):可控硅整流是為了提供恒定的直流電壓而采取的一種整流方式(可通過(guò)可控整流的導(dǎo)通角調(diào)整來(lái)適應(yīng)輸入電壓變化,,確保輸入交流電壓變化時(shí)整流輸出直流電壓的恒定),由于可控硅整流只能斬掉一部分輸入電,,所以其恒定輸出電壓的代價(jià)是將輸出電壓恒定在底于全波整流輸出電壓的某個(gè)數(shù)值上,。而逆變環(huán)節(jié)同樣是一個(gè)降壓環(huán)節(jié),從可控整流輸入來(lái)的直流電在通過(guò)逆變器逆變出交流的過(guò)程中同樣采用的是斬波的做法,其結(jié)果同樣是輸出電壓等級(jí)的再次降低,。正是由于上述的原因,,在此種結(jié)構(gòu)的UPS中,必須在輸出測(cè)加入升壓變壓器,,將逆變輸出的較低恒定電壓升致合理的輸出范圍,,終提供了恒定的220/380V輸出。 目前較為*的UPS主回路結(jié)構(gòu)采用不控整流加升壓環(huán)節(jié),,將交流輸入通過(guò)整流橋全波整流為直流后,,采用IGBT元件組成的DC/DC電路直流升壓到一個(gè)較高的恒定直流電壓(與可控硅整流的效果相反,通過(guò)這種IGBT整流可以得到一個(gè)高于全波整流輸出電壓的恒定直流電,。并將其作為直流母線,,為電池充電電路(充電電路也采用IGBT充電技術(shù),可實(shí)現(xiàn)電池直接掛母線方式所無(wú)法作到的充電效果)及逆變輸出部分提供電能,。由于直流母線電壓足夠高,,經(jīng)過(guò)IGBT高頻逆變調(diào)整后,可直接得到恒定的逆變輸出電壓,。此時(shí)無(wú)須在加一個(gè)升壓環(huán)節(jié),,*可以省掉輸出升壓變壓器。 在上述的兩種UPS結(jié)構(gòu)中,,后者在所有功率環(huán)節(jié)均采用了IGBT技術(shù),,因此此種結(jié)構(gòu)的UPS又為全I(xiàn)GBT UPS。由于數(shù)字技術(shù)的引入,,大大提高了IGBT元件的開(kāi)關(guān)頻率,與前者相比,,在很多方面具有顯著的優(yōu)勢(shì): 可控硅整流的大缺點(diǎn)就是對(duì)電網(wǎng)的干擾問(wèn)題,,由于輸入斬波產(chǎn)生的回潰污染,通常只能采用附加的輸入功率因數(shù)補(bǔ)償環(huán)節(jié),,如有源濾波器等,。不但增加了購(gòu)買UPS的費(fèi)用,同時(shí)效果也不理想,,無(wú)形中又增加了一個(gè)故障點(diǎn),。而新型的全I(xiàn)GBT整流可輕易地將功率因數(shù)提高到接近1。從根本上解決了對(duì)電網(wǎng)回潰干擾的問(wèn)題,。 由于從前的UPS采用GTR作為逆變輸出功率元件,,因此其開(kāi)關(guān)特性較差,即使采用了IGBT元件,,由于控制上沒(méi)有相應(yīng)的改善,,其開(kāi)關(guān)頻率也較低,因此輸出波形不很平滑,或需要變壓器等大電感元件平波,。而目前的UPS數(shù)字化控制,,逆變輸出的開(kāi)關(guān)頻率非常高,因此輸出波形平滑,,無(wú)須較大的電感元件,,更可省掉變壓器。 |