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典型电子电源产品的原理与应用(九)

来源:机房360 作者:李 波(供稿)张乃国(改编) 更新时间:2013-10-1 9:03:30

摘要:应急电源(EPS)的工作方式及功能要求(下)


  输入负半周:Ui(N)→D2→S1→D3→L1→Ui(N) 电感储能;

  Ui(N)→C2→D6→L1→Ui电感释能,电容C2充电;

  C1、C2、S2、S3组成逆变半桥,L2、C4组成高频滤波电路。SPWM调制波直接由L2、C4输出。由于不使用工频隔离变压器,逆变器的体积重量与工频逆变器相比有明显的减小。但是从图中也可以看出功率管要直接承受输出电流,因此对电路的设计及保护功能要求较高。特别是EPS所带的负载具有多样性和随机性,与UPS带固定整流性负载有很大的不同,因此在设计时应仔细考虑电路的各个细节。

  当输入市电在规定范围内时,输出220V正弦波的峰值为311V,加上考虑调制比及死区,经PFC BOOST升压得到双母线电压±380V左右。若市电掉电,则电池低压经DC/DC升压变换至±380VDC,送到双BUS母线上,然后经过半桥变换器逆变输出。AC/DC变换部分高频化提高了UPS的输入功率因数及输入电压范围,DC/AC逆变部分高频化减少了输出滤波电感的体积,加大了功率密度。

  与其相比,普通周波变换式高频机由于能量无法双向流动则无法在EPS中使用。

  (3)典型反馈环节的设计

  目前EPS根据反馈控制系统可以分为有效值调节和瞬时值调节两大类。

  有效值调节的输出波形质量差,总谐波畸变率高。虽然在理想情况下开环控制可以得到正弦度很好的输出电压,但它对各种非理想因素引起的输出电压畸变却无能为力,包括开关死区对输出电压的影响以及非线性整流负载引起的输出电压波形畸变。瞬时值反馈控制策略采用输出电压瞬时反馈控制,可以通过调节使输出电压严格跟随给定正弦电压,从而保证了输出电压波形的正弦度,消除了各种非线性因素对输出电压的影响。同时,控制系统对跟踪误差实时做出反应,保证系统输出在负载突变时不会出现大的波动,大大提高了系统的动态响应速度。当然,与开环控制相比,闭环控制也有其自身的不足之处。特别是其中的控制系统如果设计不好,运行过程中由于各种因素影响有可能造成逆变器输出电压振荡不稳定,系统的可靠性降低。

  图6-13是一个典型的双环控制系统的原理图。其中平均值采样、运放A1组成电压外环,以Uref1为基准对输出电压的平均值进行调节。瞬时值采样、运放A2组成电压内环,对输出电压的瞬时值进行调节。为了对输出波形中的载波进行有效衰减,输出滤波器L1、C5的谐振频率一般取为SPWM调制载波频率的1/10,由运放A2及外围电路组成的PID调节器的参数,需考虑快速性、稳定性来仔细选取参数并实验验证。

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