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无输出变压器型UPS技术的研究(上)

来源:机房360 作者:张广明 更新时间:2013-10-12 14:46:16

摘要:随着功率半导体器件的发展与进步,UPS经历了由多个输出工频变压器到单个输出工频变压器的演变过程,UPS在高频化、小型化、节能化和环保化等方面取得了长足的进步。IGBT升压整流和无输出变压器的高频机型集中体现了UPS电路技术的进步,代表着UPS技术的发展方向。



  APC公司的供电解决方案配备了自动检测断路器大小、PDU电路位置和分支电流监控功能,为用户带来更多实用的好处。这些功能与英飞解决方案的容量和变化管理模块兼容,更好地实现自动分支电流设置、调整和平衡功能。

  图4的逆变器采用IGBT器件,变压器二次侧绕组采用星形连接。每个一次侧绕组都连接到两个逆变器支路的中点,组成实际上是三个单相全控制的逆变器桥。因此,在二次侧绕组上得到的电压是独立进行调节的,这可以有效地确保输出电压的良好平衡,而不管三相负载电流是否处于平衡状态。使用桥式组件的连接方式可使每个支路的变换频率相对于标称变换频率减小1/2,这样每个支路都只在正弦波的1/2个周期内工作。

  图5只有一个逆变器(三相全桥),此变压器的耦合方式采用一次侧三角形/二次侧曲折星形连接。这种连接方式可实现两个额外的功能。首先,它可以实时(即刻、瞬间)地调节每相的输出电压,而各相输出电压都与逆变器的逆变支路相对应。此外,变压器二次侧的Z形连接所吸收的负载3n次谐波电流传送到变压器的一次侧绕组,使这些谐波电流只在一次侧绕组内流动,这样,可降低IGBT的换向电流,从而减少了换向损耗。

  以上所述就是逆变器中的变压器是如何逐步发展演变的过程。

  2 UPS输出隔离变压器的功能

  了解传统UPS输出隔离变压器的功能是非常重要的,因为只有当用电路设计能够完全实现其功能时,才有可能在新一代设备中替代并取消它。实际上对这个问题是存在一些误解的,诸如逆变器输出隔离变压器“有隔离的作用”、能够“抗干扰”、能够“缓冲负载的突变”,还能“提高UPS的可靠性”等,甚至于认为无输出变压器的UPS就不能可靠工作,好像此变压器是为了这些目的而专门设计的。持有这种看法的人或者是对UPS逆变器工作原理不太了解,或者是对隔离变压器的功能和在逆变器电路中的作用不甚了解。应该说这个变压器是工频机全桥逆变器不可分离的构成部分,而且其作用也很简单:升压和产生三相四线输出的零线。

  2.1 输出变压器的功能之一是为单相负载提供所

  需要的零线

  传统双转换UPS输出变压器的一个重要功能是在UPS输出端产生为单相负载供电时所需要的中性线(通常称为零线)。

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