您好, 歡迎來(lái)到化工儀器網(wǎng)
UPS實(shí)例分析及其運(yùn)行維護(hù)
UPS實(shí)例分析及其運(yùn)行維護(hù)
先控UPS實(shí)例分析及其維護(hù)(上)
本 刊 編 輯 部 張乃國(guó)(改編)
先控UPS是意大利NUOV SICON公司于上世紀(jì)90年代初推出的機(jī)型,。它首要包含ST和SM兩個(gè)系列,SM為“三進(jìn)單出”型UPS,容量為5～20kVA,ST為“三進(jìn)三出”型UPS,容量為10～200kVA。該兩系列機(jī)型是智能化UPS,它選用了IGBT高頻逆變技能,操控部分選用了微處理器并行技能,。
(2)單端反激式改換主電路
UPS根底電源選用雙管串聯(lián)單端反激式改換電路,其電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖4(a)所示。單管反激式改換電路與雙管串聯(lián)單端反激式電路的區(qū)別是:雙管串聯(lián)單端反激式改換電路中的MOSFET功率管T1,、T2的源極和漏極在功率管封閉時(shí)接受的穩(wěn)態(tài)電壓為變壓器初級(jí)感應(yīng)電壓值UO1,電路中的二極管D1,、D2對(duì)T1、T2起到電壓鉗位作用,關(guān)斷瞬間的沖擊電壓約為(2～3)UO1;單管反激式改換電路中的MOSFET功率管T3的源極和漏極在功率管封閉時(shí)接受的穩(wěn)態(tài)電壓為輸入電壓與變壓器初級(jí)感應(yīng)電壓值之和,即Ui2+UO2,關(guān)斷瞬間的沖擊電壓約為(2～3)Ui2+UO2,如圖4(b)所示,。根底電源板正常輸入電壓為324V,如果選用單管單端反激式電路,在關(guān)斷時(shí)MOSFET功率管的源極和漏極大沖擊電壓可到達(dá)1500V,而選用雙管串聯(lián)單端反激式電路,大沖擊電壓約為800V,。因而,選用雙管串聯(lián)單端反激式改換電路降低了對(duì)MOSFET功率管耐壓等級(jí)的要求,電路更為安全,同時(shí)有利于MOSFET功率管的選型。
雙管串聯(lián)單端反激式電路作業(yè)進(jìn)程:MOSFET功率管T1,、T2同時(shí)導(dǎo)通時(shí),電流經(jīng)T1,、變壓器TR1、T2后,在變壓器TR1的初級(jí)上發(fā)生上正下負(fù)的感應(yīng)電勢(shì),次級(jí)發(fā)生上負(fù)下正的感應(yīng)電勢(shì),此刻變壓器儲(chǔ)能;當(dāng)MOSFET功率管T1,、T2同時(shí)關(guān)斷時(shí),在變壓器初級(jí)發(fā)生下正上負(fù)的感應(yīng)電勢(shì),次級(jí)發(fā)生上正下負(fù)的感應(yīng)電勢(shì),經(jīng)過(guò)二極管D4,、電容C7整流濾波,這樣循環(huán)往復(fù)地經(jīng)過(guò)調(diào)整脈沖占空比,在變壓器次級(jí)發(fā)生安穩(wěn)的直流電壓。
(3)高頻變壓器次級(jí)電路
根底電源的高頻變壓器次級(jí)發(fā)生五路直流輸出電壓,。
①變壓器TR1的11、12兩頭(見(jiàn)圖3)發(fā)生高頻脈沖電壓,，經(jīng)二級(jí)管D2,、電容器C2B,、C3整流濾波后發(fā)生略高于+15V的電壓,，經(jīng)15V的穩(wěn)壓二極管Z2A后,，輸出安穩(wěn)的+15V電源供外部接口板使用,。
②變壓器TR1的13,、14兩頭輸出±15V電源,供UPS供電系統(tǒng)使用,電路方式除與+15V相同之外,還附加了一級(jí)穩(wěn)壓維護(hù)電路。當(dāng)輸出電壓超出了兩個(gè)穩(wěn)壓二極管Z2,、Z1B(或Z1,、Z1A)穩(wěn)壓值之和約為±17V時(shí),穩(wěn)壓二極管擊穿并在電阻R6上發(fā)生約為2V的電壓后,使晶閘管T12導(dǎo)通,當(dāng)輸出電壓降到±17V以下時(shí),T12關(guān)斷。附加這一級(jí)電路首要起到穩(wěn)壓維護(hù)作用,使輸出電壓大不會(huì)超過(guò)17V,對(duì)負(fù)載起到維護(hù)作用,。
③變壓器TR1的7、4,、5腳兩頭發(fā)生高頻脈沖電壓,經(jīng)二級(jí)管D9,、D8,、電容C23,、C26、C15,、C27整流濾波后發(fā)生約為±20V,經(jīng)三端穩(wěn)壓芯片78L12和79L12后輸出±12V電源,作為根底電源電路的作業(yè)電源。
2.2 根底電源操控電路
如圖3所示,操控芯片IC7(UC3844)作為根底電源操控電路的中心,。經(jīng)過(guò)輸出電壓反應(yīng)電路和過(guò)流檢測(cè)電路調(diào)理6腳輸出脈沖的占空比,操控MOSFET管MF3的通斷,脈沖信號(hào)經(jīng)變壓器TR11阻隔后別離送到MOSFET功率管MF1/MF2和MF4/MF5,調(diào)理輸出電壓,。
(1)輸出電壓反應(yīng)電路
輸出電壓反應(yīng)電路首要由IC2(TL431)和IC2A(H11A1光電耦合器)組成(見(jiàn)圖3)。電源正常安穩(wěn)作業(yè)時(shí),反應(yīng)電壓經(jīng)電阻R10,、R10A,、R10C和電位器RP1分壓后與TL431內(nèi)部2.5V基準(zhǔn)電壓相比較,。當(dāng)輸出電壓升高時(shí),反應(yīng)電壓也會(huì)相應(yīng)的升高,則TL431的陰極電壓下降,流經(jīng)光電耦合器發(fā)光二極管中的電流就會(huì)相應(yīng)的增大,UC3844的2腳電壓升高,經(jīng)過(guò)削減UC3844輸出的PWM占空比,使改換器的輸出電壓降至正常電壓值;反之,當(dāng)輸出電壓下降時(shí),經(jīng)過(guò)增大UC3844輸出的PWM占空比,使改換器的輸出電壓升高到正常值。
(2)功率開(kāi)關(guān)管過(guò)流檢測(cè)電路
IC7(UC3844)中的3腳為過(guò)流檢測(cè)輸入端,當(dāng)3腳電壓大于1V時(shí),UC3844將封鎖6腳的輸出脈沖,。電路中電阻R45為電流檢測(cè)電阻,其阻值為0.22Ω,當(dāng)功率管MF1/MF2和MF3/MF4導(dǎo)通時(shí),流過(guò)功率管的電流在電阻R45上發(fā)生電壓降,經(jīng)分壓電阻R33,、R36后,在UC3844的3腳上發(fā)生一個(gè)功率管電流IMF信號(hào)。UC3844的3腳電壓可經(jīng)過(guò)下列公式得出:
電路中R33,、R36的阻值別離為:1kΩ,、3.3kΩ。
因而,當(dāng)IMF>5.9A時(shí),UIC7-3>1.0V,UC3844封鎖6腳的輸出脈沖,電容C29對(duì)功率管在開(kāi)關(guān)瞬間發(fā)生的尖峰電壓起到抑制作用,。
(3)IC7芯片外圍時(shí)鐘電路
電路中電阻R15,、R34,、電容C28組成IC7芯片的時(shí)鐘電路,IC7芯片6腳輸出的脈沖頻率由時(shí)鐘電路決定,其公式為:
(4)IC7芯片的發(fā)動(dòng)電路
在根底電源板正常作業(yè)時(shí)，IC7及驅(qū)動(dòng)變壓器TR11的作業(yè)電源由變壓器TR1次級(jí)7腳和4腳發(fā)生的高頻電源經(jīng)整流濾波后生成約為+20V來(lái)供給,。在根底電源板開(kāi)端加上電源后,，電源操控電路的發(fā)動(dòng)由單獨(dú)的發(fā)動(dòng)電路來(lái)完結(jié)，發(fā)動(dòng)電路首要由繼電器RL1,、MOSFET功率管MF1C和TL431等電路組成,。
當(dāng)UPS進(jìn)行正常開(kāi)機(jī)時(shí),輸入電源1開(kāi)關(guān)S1(見(jiàn)圖1)合上,根底電源板由輸入電源1供電。當(dāng)UPS進(jìn)行冷開(kāi)機(jī)(由蓄電池進(jìn)行供電,電源1和電源2無(wú)輸入)時(shí),根底電源板由蓄電池供電,。發(fā)動(dòng)電路的作業(yè)進(jìn)程如下:
①當(dāng)UPS進(jìn)行正常開(kāi)機(jī)時(shí),輸入電源1開(kāi)關(guān)S1合上,在整流橋D14～D17(見(jiàn)圖3)的正電壓端發(fā)生約為260V的直流電壓,經(jīng)電阻R46B,、R37分壓后在MF1C的柵極發(fā)生+15V的高電平(根底電源改換電路還沒(méi)有正常作業(yè),所以TL431此刻在電路中不起作用),使得MF1C導(dǎo)通,繼電器RL1作業(yè),開(kāi)封閉合,。當(dāng)UPS進(jìn)行冷發(fā)動(dòng)時(shí),蓄電池組+300V的直流電壓經(jīng)分壓電組,在電阻R25上得到約為+32V的直流電壓,經(jīng)穩(wěn)壓二極管Z4得到+12V電壓,為IC7和驅(qū)動(dòng)變壓器TR11供電。
②電源板輸入電源經(jīng)電阻R32,、R31、R42,、二極管D5后,在IC7芯片的7腳發(fā)生+18V的作業(yè)電源(由二極管Z7進(jìn)行電壓鉗位),IC7芯片開(kāi)端啟振,。
③當(dāng)根底電源電路輸出到達(dá)安穩(wěn)時(shí),變壓器RT1初級(jí)-12V電源加在IC7A的穩(wěn)壓管TL431上,TL431開(kāi)端作業(yè),在其陰極發(fā)生約-1V的電壓,使得MF1C關(guān)斷,RL1觸點(diǎn)打開(kāi),。
④在根底電源電路正常作業(yè)后,IC7芯片電源由變壓器TR1次級(jí)7腳和4腳發(fā)生的高頻電源經(jīng)整流濾波后生成約+20V來(lái)供給,RL1打開(kāi)(UPS進(jìn)行冷發(fā)動(dòng)時(shí),二極管D6被反向截止),。
根底電源板正常作業(yè)時(shí),IC7各引腳的電壓如表1所示。
2.3 根底電源板上的直流母線反應(yīng)信號(hào)
(1)直流母線大電壓閾值反應(yīng)電路
直流母線上的大電壓值由蓄電池組均充電壓值確認(rèn),SM10kVA UPS有24節(jié)(12V,24Ah)蓄電池組成,大蓄電池組均充電壓值為336V,因而電路設(shè)定直流母線上大電壓閾值設(shè)定為348V,當(dāng)整流器操控電路接收到直流母線大電壓閾值信號(hào)時(shí),迅速封閉整流器,。
大電壓閾值反應(yīng)電路首要由分壓電阻,、光電耦合器件IC4、可編程三端穩(wěn)壓管IC6(TL431)及晶體三極管T8組成。其作業(yè)進(jìn)程如下:直流母線電壓經(jīng)分壓電阻后與IC6的參閱電壓2.5V進(jìn)行比較,。當(dāng)直流母線電壓增大時(shí),TL431的陰極電壓就會(huì)下降,流過(guò)光電耦合器的發(fā)光二極管電流也會(huì)增大,晶體三極管T8基極電流增大。當(dāng)直流母線電壓增大到348V時(shí),T8飽滿導(dǎo)通,直流母線大電壓閾值信號(hào)端CN7-4就會(huì)變?yōu)榈碗娖剿腿胛⑻幚砥鳌?/p>
(2)直流母線電壓反應(yīng)阻隔信號(hào)
直流母線電壓反應(yīng)信號(hào)用來(lái)調(diào)整整流器輸出電壓,其電路首要由分壓電阻,、運(yùn)算放大器IC5,、IC1,、阻隔運(yùn)算放大器IC3(IS0122)組成。電路中運(yùn)算放大器IC1,、IC5首要是放大功率,輸入輸出電壓信號(hào)為1:1的關(guān)系。IC3輸入端由±12V供電,輸出端由±15V供電,它對(duì)直流母線電壓反應(yīng)信號(hào)進(jìn)行阻隔,。
直流母線電壓反應(yīng)信號(hào)的作業(yè)進(jìn)程如下:從直流母線上獲得電壓信號(hào)經(jīng)分壓電阻后,在IC5的同相端得到約8V(正常作業(yè)時(shí)直流母線反應(yīng)電壓值)的直流母線電壓信號(hào),經(jīng)運(yùn)算放大后加在阻隔運(yùn)算放大器的輸入端15腳,輸入信號(hào)經(jīng)IC3內(nèi)部調(diào)制解調(diào)后,其7腳輸出端得到8V與輸入阻隔的反應(yīng)信號(hào),經(jīng)過(guò)電壓跟從器送入CN7-2口。IC3(ISO122)是使用調(diào)制解調(diào)技能的準(zhǔn)確阻隔運(yùn)算放大器,輸入模擬信號(hào)經(jīng)過(guò)調(diào)制以數(shù)字信號(hào)的方式被發(fā)送到2pF的微分電容器,輸出電路部分再經(jīng)過(guò)解調(diào)后再以模擬信號(hào)輸出,輸入的模擬信號(hào)巨細(xì)不受影響,。
UPS實(shí)例分析及其運(yùn)行維護(hù)