三相不间断电源的电路拓扑与控制策略

互联网 | 编辑: 张蓉 2006-11-15 16:32:00转载 一键看全文

在今后相当长的一段时间内,我国市电电网供电不足,电压波动大,干扰严重的局面仍将存在。而各行业、各领域的快速发展对供电质量提出了越来越高的要求,尤其是实时性很强的重要系统、重要部门和重要的用电设备对供电质量的要求和我国的电网实际状况的矛盾日益尖锐。因此,不

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1.4 三相UPS整机电路

1.4.1 传统三相UPS电路结构

传统的三相UPS结构,输入采用晶闸管整流,输出采用逆变器,电池直接挂接于直流母线,整流器同时作为充电器。输出采用变压器隔离,可以实现输入输出完全隔离,确保电网的扰动不会对负载造成干扰。市电断电时,电池通过逆变器输出稳定的交流电;在逆变器出现故障时,通过旁路输出电压,保证了供电的可靠性。这种结构的主要缺点是体积和重量都比较大。

1.4.2高频链式三相UPS

为了降低成本,减小UPS的体积和重量,出现了高频链式三相UPS,如图4所示。这种电路省去了庞大的工频变压器,输入采用高频整流,可以获得较高的输入功率因数和较低的输入谐波电流。其缺点是输入输出没有变压器隔离,电网的扰动可能会给UPS的输出造成扰动;输出三相电压靠电池和电容中点形成中线,所以在控制中必须保持正负直流电压幅值的相等,否则输出中线会有较大的直流成分,对负载和负载中的变压器不利;输入采用三相四线制,中线有电流流过,可能会造成中线电位偏移,对负载造成干扰;输入输出不隔离,并联时的环流问题较难解决。

1.4.3 新的在线互动式UPS

由于以上两种UPS都要经过两次满功率变换,因此系统的效率较低,从提高系统效率的角度出发,出现了一种串并联补偿式的大容量结构,是一种新的在线互动式结构,如图5所示。这种拓扑输入输出同样没有变压器隔离,所以会有高频链式UPS的缺点。这种UPS的输出频率必须保持与电网一致,而且对电网的扰动的抑制能力不强,因而供电质量比传统的三相UPS差。它的特点是从输入到输出间的能量不是经过满功率的变换,同样是由两个高频变换器组成,但是变换器1最大只承受20%的功率,从成本上讲,这种结构的成本更低。在控制方法上,变换器1是一个电压补偿器,用于补偿电网电压的畸变;变换器2是一个电流补偿器,用于补偿负载的谐波电流,并且在市电断电时作为满功率电压型逆变器向负载供电。

1.4.4 输入输出隔离的高频链UPS

由于传统工频UPS的输入输出带有隔离变压器,输出有很好的隔离特性,高频链式的UPS有很好的输入特性,因此,出现了这种带有输入输出隔离的高频链式的UPS如图6所示。由于高频整流的缺点,在输入侧必须接一个自耦变压器降压,增加了整机的重量和成本;另外,由于输入采用了高频变换器,整机的效率比高频链式和传统式UPS的效率都低。但是,由于输入功率因数是1,没有谐波电流,所以所消耗的总电能低于传统三相UPS。

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