工頻機全橋逆變器UPS輸出變壓器的功能

2021-01-08 電子產品世界

　　一、問題的提出

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/180477.htm

　　UPS已朝高頻化發 展，因為高頻化結構的UPS具有很多優點，比如它比目前所謂工頻機結構UPS的效率高、體積小、輸入功率因數高、允許輸入電壓變化範圍大、不需要輸出隔離 變壓器和價格低等，是當前信息中心機房節能高效的理想選擇。但由於高頻機結構UPS相對於工頻機UPS而言，製造困難，對製造工藝、生產手段要求較高，一 般手工方式很難實現規模化和一致性。因此，也就推遲了工頻機UPS的「退休」時間，再加之工頻機UPS不論對一般生產者還是一些用戶而言都有些戀戀不捨。 以手工為主要生產方式的廠家一時還很難上規模，再加之這兩方面個別的也存在一些誤解，使工頻機UPS不能順利代之以高頻機UPS。比如對輸出隔離變壓器的 誤解就是一個例子。由於高頻機結構UPS取消了用漆包線繞在矽鋼片鐵心上這種方式的隔離變壓器，而工頻機UPS就沒取消，反而成了工頻機結構UPS的優 點。這就引出了好多不能取消這個變壓器的說法，比如說這個變壓器：

　　* 可以在逆變器故障時切斷直流電壓到負載的通路，防止負載損壞，

　　* 可以抗幹擾，

　　* 可以緩衝負載端的短路和突然變化，

　　* 可以提高UPS的可靠性，

　　* 可以耐電網電壓的大範圍變化，

　　等等。將它的作用說得神乎其神，幾十年都沒發現的這些變壓器「特點」在即將被淘汰時突然被發掘出來了。實際的情況如何呢?在這裡不妨將這些所謂特點逐條加以討論。

　　二、工頻機結構全橋逆變器UPS輸出變壓器的必要性

　　1.工頻機UPS輸出變壓器的功能

　　在上個世紀七十年代，由於半導體器件的水平和品種所限，比如通流能力小和耐壓能力差，不得不在輸入端加一個降壓變壓器，經逆變器後再把電壓升上去，如圖1所示。所以

　　


　　圖1 工頻機UPS電原理方框圖

　　這種早期的工頻機UPS輸入端是降壓變壓器，輸出端是升壓變壓器;另一個特點是輸入整流器和後面的逆變器都工作在工業頻率，即50Hz(或60Hz)。 在一些中小功率UPS中，輸入整流器和充電器是分開的。這主要是因為在這些UPS中的輸入整流器都是採用的沒有任何調整能力的整流二極體，而電池電壓的電 平必須是穩定的，需要嚴格控制的，所以一般需另設具穩壓功能的充電器電路，如圖2所示。在小功率中，早期的充電器一般用一個穩壓塊，到後來才採用了PWM 開關電源，提高了充電速度和充電效率。由於中小功率UPS中採用的電池電壓很低，所以輸出還要加升壓變壓器。後來由於器件的發展才取消了輸入降壓變壓器， 成了今天的樣子。

　　到底工頻機UPS的輸出變壓器還有多少功能?沒有它行不行?是工頻機產品不可缺少的部分還是專門為了實現上面所宣傳的優越功能而專門加上去的呢?只有搞清楚這個問題才可以談它是否優越的問題。

　　

　　圖2 中小功率UPS的一般電路原理結構圖

　　(1)工頻機輸出隔離變壓器的第一作用---產生隔離接地點

　　圖3給出了一個單相UPS的主電路圖，它的輸出端不接地，輸入電壓正半波(L為正壓)的情況。此時的電路中無變壓器，逆變器輸出與輸入端的電壓同步鎖 相，鎖相的含義是:全橋逆變器幾個功率管的導通情況是根據輸入電壓的相位要求而決定的，如3所示的淺色二極體和IGBT是在電壓正半波(L為正壓)的情況 下電流的經過路徑。這時的電流路徑是：

　　L+→VD2→VT2→R→VT3→VD3→N-

　　

　　圖3 UPS負載端不接地時L為正壓情況下電流的流動路徑

　　從路徑上可以看出，電流在形成一個迴路的流動中經過了兩個整流器二極體和兩個逆變器IGBT。此時UPS的工作是正常的。

　　當輸入電壓為負半波時的情況也一樣，不過在負半波時電流流過的是另外兩隻整流器二極體和逆變器的IGBT。

　　在此情況下供電是沒有問題的，不過這時輸出的是不接地的懸空電壓，如果負載機器沒有輸入接地的要求，一切均無問題。然而偏偏有一些電子設備要求其 輸入電壓(UPS的輸出電壓)零點接地，不接地就不給用戶開機。這樣一來使得原來懸空電壓的一端必須接地。要知道，在我國的用電制度中，變電站將11kV 的高壓經?-Y變壓器變成低壓(3X389V/220V)後，當即就把次級繞組Y的中點接地，然後再由這一點引出兩條線：一條中線N和一條地線E，如圖4 所示。

　　

　　圖4 零線和地線連接的情況

　　因此，在UPS輸出端有一點接地也就和輸入端電壓的零線接到了一起，如圖5中粗灰線所示。如果還是按照圖3假設的條件，即輸出電壓和輸入電壓同步鎖相， 在輸入為正半波時，如圖5(a)所示，雖然逆變器功率管的導通和整流器二極體都按照輸入的要求開通，但由於如圖示的短路中線電阻遠遠小於電路內幾個功率管 和導線的電阻，所以電流在流過

　　

　　(a) UPS負載端接地時L為正壓情況下電流的流動路徑

　　

　　(b) UPS負載端接地時L為負壓情況下電流的流動路徑

　　圖5 UPS負載端接地時電流的流動路徑


相關焦點

  • 工頻機型UPS的輸出變壓器
    曾幾何時，自從無輸出變壓器的高頻機型UPS問世後，註定順應歷史的發展規律，要替代工頻機型UPS已成定局。因此，工頻機型UPS的輸出變壓器就被抬了出來，百般推崇，簡直成了香餑餑！有的將這個變壓器的功能描述的活裡活現，除了不能上天，簡直是無所不能。為什麼要這樣說呢？因為高頻機型UPS沒有這個變壓器，你沒有這個變壓器就沒有這些優秀的功能，想替代工頻機型UPS自然也就沒有可能了。
  • UPS廠家詳解工頻UPS電源中隔離變壓器的作用
    UPS廠家詳解工頻UPS電源中隔離變壓器的作用。工頻機內置了隔離變壓器，工頻機UPS電源中的隔離變壓器才不能去掉，而且也越來越受歡迎。工頻機UPS電源是我們在工業環境下面經常使用的電源類型之一，可以在複雜的工業環境下面運行，工業場所用的多。
  • UPS技術趨勢:無變壓器技術分析
    應該說這個變壓器是工頻機全橋逆變器不可分離的構成部分，而且它的作用也很簡單：升壓和產生三相四線輸出的零線。 1、輸出變壓器的功能之一是為單相負載提供所需要的零線 傳統雙轉換UPS輸出變壓器的一個重要功能是在UPS輸出端產生為單相負載供電時所需要的中性線（通常稱之為零線）。
  • 逆變器變壓器偏磁校正方法介紹
    不少科技工作者根據自己的工程實踐，提出了一些減小偏磁的辦法，並取得了較好的效果其中有些辦法僅適用PWM型直流變換器可以採用校正每個開關周期的脈寬來消除偏磁，不存在對輸出波形的影響。而SPWM正弦波逆變器的每個開關周期脈寬本來就不相同，採用此方法會導致嚴重地偏離SPWM模式，產生調製失真，最終使輸出波形發生畸變。對於SPWM正弦波逆變器。
  • 武漢科士達工頻UPS電源
    更新時間：2017-04-06科士達ups將加大在運營商在通信展期間，科士達重點展示了其在基站電源領域的產品。對此，張光華表示，從3G、4G開始，國內市場對基站電源的需求量就是非常龐大的。而工頻機適合所有設備保護，無論是網點設備還是IDC（數據中心），可靠性較高，但工頻機有體積大、重量重、價格高等缺點。
  • UPS電源常見的三種機型
    國外沒有高頻機工頻機的說法，他們定義有變壓器型和無變壓器型UPS，即TransformerUPS和Transformer-lessUPS。國內以整流器的調製頻率來區分，整流器的調製頻率為工頻（50Hz）調製的，定義為工頻機，整流器採用高頻（上千Hz）調製的，定義為高頻機。
  • 吳川ups不間斷電源5kva通信專用逆變器廠家
    功能特點u 採用CPU控制，線路簡捷、可靠；採用SPWM脈寬調製技術，輸出為穩頻穩壓、濾除雜訊、失真度低的純淨正弦波；u 採用工頻隔離變壓器設計，具有穩定性強，可靠性高，負載適應能力強，可帶電容 性、電感性、混合性負載；u 內置旁路開關，市電和逆變鎖相同步，快速自動切換，可實現無人值守；u 具有輸入過、欠壓，輸出過、欠壓，
  • UPS電源的工作原理,UPS供電系統的應用
    UPS電源的工作原理UPS電源的工作原理很簡單，就是通過市電整流，然後給蓄電池充電，再通過蓄電池給逆變器供電，以此達到在市電斷電之後，能為負載自動供電的目的。AC-DC變換：將電網來的交流電經自耦變壓器降壓、全波整流、濾波變為直流電壓，供給逆變電路。
  • 詳解由MOS管、變壓器搭建的逆變器電路及其製作過程
    逆變器，別稱為變流器、反流器，是一種可將直流電轉換為交流電的器件，由逆變橋、邏輯控制、濾波電路三大部分組成，主要包括輸入接口、電壓啟動迴路、MOS開關管、PWM控制器、直流變換迴路、反饋迴路、LC振蕩及輸出迴路、負載等部分，可分為半橋逆變器、全橋逆變器等
  • 基於工頻變壓器的獨立逆變電源設計
    該控制電路採用U3988為控制器，輸出PWM波形來控制逆變電路功率管，同時U3988內部具有各種電路保護作用，可使逆變電源數位化，簡化電路；與無工頻變壓器逆變電路相比，該電路設計採用工頻變壓器起到隔離保護的作用，使電路具有系統可靠性功能。實驗結果表明，對於傳統逆變器，該設計方案不僅省去額外保護電路使電路結構簡單明了，還可以使系統從無法保障穩定性到具有可靠穩定性。
  • 對逆變器、轉換器、變壓器和整流器之間的區別分析
    在針對特定的電源輸入和輸出進行設計時，了解逆變器、轉換器、變壓器和整流器之間的區別必不可少。 逆變器： 1、直流電可以通過震蕩電路變為交流電；        2、得到的交流電再通過線圈升壓（這時得到的是方形波的交流電）；        3、對得到的交流電進行整流得到正弦波。
  • 逆變器的PSPICE仿真模型來模擬瞬間動態響應
    各個環路的功能如下:(1)瞬時電壓控制環路輸人交流電壓經直流轉換器變換為直流電壓(DCBUS)後，再經逆變器輸出到隔離變壓器，最終經LC濾波後輸出電壓給負載。輸出電壓的反饋是利用一個小的電壓感測變壓器將輸出電壓反饋至補償器。
  • 高逆變效率的變壓器拓撲講解
    對於逆變器設計較為熟悉朋友肯定知道，想要使設計出的變壓器性價比最為划算，使用IGBT是較為明智的選擇。這主要是因為IGBT非線性特性使得導通壓降不會極具增加，從而最大程度上降低了變壓器的損耗，大大提升了逆變效率。
  • 30KVA直流600V轉交流220V逆變電源-電力UPS逆變器品牌能華
    UPS通信逆變器 車載逆變器 空調逆變器 可攜式逆變器 大功率正弦波逆變器 多臺並機逆變器 機架式正弦波逆變器 高頻正弦波逆變器 高頻正弦波逆變電源 逆變器一體機 EPS應急電源 工頻逆變電源 高頻正弦波逆變電源 DC28V逆變電源 高頻正弦波逆變一體機 工頻正弦波逆變一體機該電源採用以微處理器為核心PWM方式製作，再配有隔離變壓器整合系統
  • 影響逆變器輸出功率的因素有哪些
    打開APP 影響逆變器輸出功率的因素有哪些 21IC 發表於 2021-01-03 17:53:00 　　你知道影響逆變器輸出功率因素有哪些嗎
  • 銅仁ups不間斷電源哪個牌子好
    銅仁ups不間斷電源哪個牌子好換行活躍分級基金中，淨值周漲幅**大的為創業板eps應急電源價格B，漲幅為7.33%，商品B5.65%，價格上面，上周前期漲幅過大的活躍B跌幅較大，800有色下跌14.20%，800金融下跌14.56%，證券B下跌9.46%，銀華滬深300B下跌20.92%。布油、WTI價格均下降。
  • 嶽池縣四川不間斷ups電源價格
    卡斯馬電源M系列數位化UPS特點：標配雙路輸入（逆變、旁路），提供多重電力保障；雙變換真在線式設計，採用數位化技術UPS具有完善的保護功能和高可靠性；1、逆變器採用DSP、MCU和DDC實時處理的全數字矢量控制技術，精確掌控機器各項參數並對其進行全面的控制。2、先進的IGBT高頻脈寬調製技術（PWM）相結合，降低系統噪音及電力損失，確保客戶能在各種工作負荷狀態下獲得高品質電壓輸出及高的效益。
  • 實現應急電源中逆變器輸出交流電壓適時調節的設計
    由蓄電池提供的直流電通過三相逆變電路變為交流電，其基波頻率是逆變電源的輸出頻率，該交流信號經過輸出變壓器隔離，再由低通濾波器濾去諧波，獲得負載所需的三相正弦交流電。 由控制器產生的SPWM波控制開關器件的通斷，從而控制輸出電壓及其波形，並使輸出電壓穩定。 三相逆變器主電路設計 三相逆變器主電路如圖2所示，是由三相逆變橋、變壓器、濾波器組成。
  • 20KVADC28V航空逆變器-高頻正弦波逆變電源品牌能華
    如圖所示： 產品特點：※ 採用美國INTEL公司微處理器，原裝日本三菱IGBT※ 採用高集成化數字，提高機器效率並有效減少故障率※ 純正弦波輸出，波形純淨、穩定※ 輸出採用隔離變壓器，輸出電壓穩定，安全※ 全橋電路結構，適用於任何負載※ 允許在開機狀態下切斷直流後，自動切換到市電旁路，不影響負載的供電，
  • 逆變器工作原理以及典型電路分析
    三相逆變器則同時產生互差120度相位角的三相交流電壓。逆變器有很多部分組成，其中最核心的部分就是振蕩器了。最早的振蕩器是電磁型的，後來發展為電子型的，從分立元件到專用集成電路，再到微電腦控制，越來越完善，逆變器的功能也越來越強，在各個領域都得到了很廣泛的應用。簡單逆變器電路該逆變器使用功率場效應電晶體作為逆變器裝置。用汽車電池供電。