摘要:文中介绍了一种新型的三相双重叠加式UPS的基本工作原理和控制方法。 |
常用的中、大功率UPS,多半是由SPWM控制的三相半桥式逆变器构成的,它有三个缺点:
①必须要用高频开关管,造价高;
②SPWM控制虽然可以消除基频谐波,但却带来了载频谐波;
③开关管的开关频率较高,开关损耗大,逆变效率低。
而改用多重叠加逆变器,可以克服或减小这些缺点,但多重叠加式逆变器的缺点是不能进行PWM调压,这为它的应用带来了障碍。为此,我们研究出来一种适合于多重叠加逆变器应用的PWM控制技术,即Ud—PWM控制技术,为多重叠加逆变器的应用扫除了障碍。
本文介绍的三相双重叠加式UPS,是采用三相半桥式逆变器的双重叠加组成UPS主电路,它可以使逆变开关工作在基频状态,这为低速开关器件的应用和降低开关损耗创造了条件。降低了成本提高了逆变效率,稳压采用了Ud—PWM控制,既可以调压,又不会增加载频谐波,是适合于中、大型UPS应用的一个比较好的电路方案。其特点是:所用开关器件少,且可以用中、低速开关器件,开关损耗小,逆变效率高,可以对输出电压进行线性的PWM稳压调节。
1三相半桥式逆变器的双重叠加
逆变器的多重叠加,是上个实际70年代提出来的。多重叠加的目的有三个:一是消除输出电压中的基频谐波,改善输出电压的波形;而是提高输出电压和输出功率;三是变换相数或变换波形。所谓三相半桥式逆变器的双重叠加,就是把两个三相半桥式逆变器,把它们移开π/(2×3)=π/6相位角,通过它们的输出变压器次级变压器刺激串联叠加,使叠加组合成的输出电压成为三相对称的等阶宽6电平阶梯波电压,以达到消除谐波、提高输出电压和输出功率的目的。
用两个三相半桥式逆变器,相互错开π/6相位角,实现三个方波电压叠加的逆变器主电路如图1所示,图2为它的合成相量图。假定三相半桥式逆变器Ⅰ通过其输出变压器TR1的输出电压为u1a,u1b,u1c;三相半桥式逆变器Ⅱ通过其输出变压器TR2的输出电压为u2a,u2b,u2c和u’2a,u’2b,u’2c。变压器TR1和TR2的初级接成三角形,以消除零序谐波,并将方波电压脉宽为180°的电压波形变成脉宽为120°的电压波形。由于是三相双重叠加,相当于6个2H桥的叠加,故由文献[1]可知在合成的等阶宽6电平阶梯波中将包含12k±1,12k±3,12k±5三组谐波。其中12k±1组包含有基波,应保留。12k±3是零序谐波,可以通过三相输出变压器的△/Y接线来消除。只有12k±5这一组谐波需要通过双重叠加来消除。
2 输出变压器的变比
12k±5这一组谐波,需要通过三相双重叠加来消除,这是决定输出变压器变比的主要因素。假定三相半桥式逆变器Ⅱ滞后于三相半桥式逆变器Ⅰ的想问角为π/6=30°。
图1三相双重叠加逆变器的主电路
图2三相双重叠加合成的相量图