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关于UPS设备“零地电压”的探讨

来源:机房360 作者:韩 林 更新时间:2014-5-28 14:04:01

摘要:文中探讨了“零地电压”上升的主要原因,阐述了UPS中滤波器、整流器及开关电源型负载等对中线电流的影响,结论是造成零地电压上升的主要原因是电源系统的内因,而不是UPS设备。


  假设,UPS输入端是一个三相星型连接的理想化纯电阻电路,这时的中性线电流必然为“零”;但是如果某一个支路的电阻发生变化,则中性线上必然流过电流。

  为了实现功率因数校正的目的,PFC整流器的输入端通常含有星型连接的移相式电容电路(见图4),并且输入电流是以输入的相电压作为相位校正的基准,由于功率电路元件的分散性,控制回路、采样电路的不对称性及电源系统电压失真度THDU(由母线上所有的谐波合成)的存在、3n次谐波的存在等等原因,造成中性线上必然有一些残余的电流通过。该电流通过旁路的中性线最终流向电网(高压/低压变压器的二次侧)。

  这种拓扑结构的整流器由于采用了PMW调制方式,因此无论负载电流的大小,都会形成一定量的中性线电流。例如:300kVA UPS满载时曾经实测到约有15A左右的中性线电流,而这15A的中性线电流不是由于负载造成的,因为负载的中性线电流只会流入逆变器才能构成回路,而不会流入到电源系统中,况且这15A左右的电流仅相当于300kVA额定输出电流的3%~4%。

  这个3%~4%的中性线电流与前述的EMC滤波器的共模式泄放电流,是同时存在的,因此这两者虽然都具有提升线路压降的作用,但它们之间的相对电压是不会明显增大的,也就是说,零地电压不是因为IGBT-PFC整流器的移相作用而升高的。

  3.3 中性点校正电路对中性线电流的影响

  中性点校正电路在无变压器的UPS中是必不可少的,原因是这种UPS的逆变器大多数采用的是半桥式电路,由串联的正负直流电容与逆变器IGBT电路产生正弦输出的正负半周,电容C7、C8的中点连接到逆变器输出的中性点。为了保证输出正弦波不含有直流分量,或者说为了保证单相负载对中性线的依赖性,需要中性点保持在相对“零”的电位上,因此需要有一个专门的电路来调节中性点的相对基准电位,这就是“中性点校正电路”,有些厂家称之为Neutral Correction,有的厂家称为Neutral Controller、Neutral Regulation等等,如图5所示。


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