| 摘要：随着计算机的越来越普及，与之配套的UPS使用也越来越广泛，而传统的UPS系统中由于采用工频逆变，UPS中有工频变压器，体积比较庞大，而采用高频方式后，缩小了体积，降低了波形失真度，同时，由于高频UPS可以采用模块化设计，扩容非常方便，因此得到越来越广泛的应用。 |
在图（四）所示的高频环节变换方式UPs中，逆变器输出正弦披脉宽调制的高额交流脉冲电压，通过隔离高频变压器传送给循环换流器。循环换流器选择变换高频交流脉冲电压的极性，变换为工频的正弦波PWM电压，最后通过输出滤波器获得所需要的工频正弦波电压。如图（五）所示为采用方式II的UPS的DC/AC变换器的实际电路，逆变器与循环换流器中的
图（五）主回路结构（方式II）
开关元件都采用功率MOSFET。循环换流器是由二组双向开关VT1和VT2构成的，开关工作波形如图（六）所示。开关的通断由高频变压器的次级电压e2、UPS的输出电压VOUT
图（六）开关工作波形
循环换流器的输出电流iFC决定。输出电压VOUT的极性需要与e2相同时，选择开关VT1；与e2相反时，选择开关VT2。双向开关VT1或VT2中的各开关通断的选择由电流iFC流向确定。这样，可从逆变器的高频输出电压直接获得所需要的工频电压
在开关切换时循环换流器的换流是利用变压器次级电压的电源换流与开关元件自身的电流截止的自然换流。然而，当UPS输出电压VOUT与循环换流器输出电流iFC的极性不同时，不能采用电源换流，因此，电源换流可利用的时间随负载条件而变。围（七）是循环
图（七）循环换流器开关工作图 图（八）逆变器工作波形
换流器开关工作详图，VOUT与iFC的极性都为正向情况。在开关元件自然换流时，为确保输出滤波器的电流通路，在前一个开关断开之前，必须有很短重叠导通时间。若换流时，开关都瞬时断开，因没有电流通路，要产生过电压，从而损坏开关元件。
任何换流方式都有这种问题。对于开关元件自然换流，因换流时间很短，换流电抗引起内部电压降虽不大，但开关元件损耗随着电流截止而增大。对于电源换流，因开关元件自身电流不截止，开关元件的换流损耗不大。然而由于换流时间比较长，换流电抗引起的内部压降增大。对于高频环节变换方式I的UPS，采用循环换流器的换流方式，必须考虑换流产生的内部电压降与开关损耗影响程度的调节，有必要确定二种换流方式的适当比率。
如图（九）所示为逆变器与循环换流器的控制框图。如图（八）所示为逆变器工作波形。
图（九）逆变器与循环换流器的控制框图
UPS输出电压VOUT与正弦波电压指令VREF进行比较，对其误差信号进行整流，再与锯齿波的载波信号进行比较，形成PWM控制信号。逆变器的开关S1和S2在误差信号与载波信号的交点处交互通断。而开关S1和S2仍以对应于载波信号的固定相位交互通断。对于循环换流器采用逆变器控制信号获得的输出电压e1和VOUT极性的信息，以及用循环换流器输出检测的
iFC极性的信息，选择能导通的开关。
五、总结
高频UPS效率高，输出波形稳定，体积小，易扩容，但是目前造价比较高，同时，由于受到功率管的限制，单个模块的容量相对较小。但是，随着半导体技术的日益发展，高频UPS的优势将越来越明显。
责任编辑：尕刺
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