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无输出变压器型UPS技术的研究(下)

来源:机房360 作者:张广明 更新时间:2013-12-4 10:47:54

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。



  逆变器输出功率:500kVA;

  单相输出功率:500kVA/3=166.7kVA;

  单相输出满负载电流有效值:166.7kVA/220V=757.75A;

  在无输出变压器UPS中,前级PFC整流是稳定的±400V,但是当市电停电而转入电池放电时,就要考虑电池放电下限电压(-11.25%额定电压),所以逆变器单相输出满负载电流有效值应该是:757.75A×(1+0.1125)=843A;

  逆变器工作在正弦脉宽调制(SPWM)状态下,假定在输出电流峰值期间最大的占空比为4:1,则IGBT工作峰值电流为843A×1.414×1.20=1430.4A,在工作频率5~15kHz情况下,峰值电流的宽度为0.15~0.05ms;

  选用器件时通常的做法是,在可能的最大的耐压和电流值基础上再增加50%的安全余量,即器件耐压(UCES):800V×1.5=1200V;

  器件输出电流有效值为843A×1.5=1264.5A;

  器件输出电流峰值为1430.4A×1.5=2145.6A(0.15~0.05ms)。

  考虑到工作频率和价格等因素,选用器件时常常是用低容量的器件进行并联,这时存在并联均流的问题,所选并联器件应降容5%使用,也就是说,生产500kVA无输出变压器UPS时所选用的IGBT并联后的总输出电流有效值和峰值电流应大于:器件输出有效值为1264.5A/0.95=1331A;器件输出峰值为2145.6A/0.95=2258.52A(0.15~0.05ms)。

  把以上推算结果列在表4中。

  就目前器件水平而言,满足上述要求的IGBT器件有多种型号和规格,再考虑IGBT并联工作,可选择的余地就更大了。

  把设计要求和选用器件的实际最大输出能力比较一下,如表5所示。

  总的结论是,当前的IGBT功率开关管的输出能力和电气性能使无输出变压器UPS的输出能力达到400~500kVA是不存在问题的。

  5.2 关于无输出变压器UPS工作可靠性的讨论

  设备的可靠性与多种因素有关,包括电路研制定型水平、技术人员技术水平和经验、器件选用差别、生产工艺水平、质量管理流程等。电路结构变化有个技术成熟的过程,当然还包括所选用的器件性能和可靠性对新电路结构的适应能力。所以说电路结构的变化对设备可靠性是有影响的,影响大小最终取决于电路技术成熟程度和器件水平这两个因素。

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