單相逆變器功率級(jí)電路有單相推挽逆變電路、單相半橋逆變電路、單相全橋逆變電路等。
單相推挽式逆變器是由直流電源E、輸出變壓器T和晶體管Q1、Q2組成,其電路如圖7-4(a)所示。圖中E是整流器或蓄電池輸出電壓。設(shè)N1=N2=N3。單相推挽式逆變電路根據(jù)輸出波形可分為方波輸出、正弦脈寬波輸出兩種類型的工頻UPS電源廠家。
在線互動(dòng)式UPS電源也被稱為3端口式UPS電源,使用的是工頻變壓器。 蓄電池供電,因此能實(shí)現(xiàn)輸出電壓的不間斷,同樣在由市電供電到電池供電的切換過(guò)程中也能做到?jīng)]有轉(zhuǎn)換時(shí)間。在線互動(dòng)式UPS電源的電路實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單,沒(méi)有單獨(dú)的充電器,帶來(lái)的是生產(chǎn)成本的降低和可靠性的提高。
UPS不間斷電源逆變電路方波輸出
設(shè)晶體管Q1、Q2的基極b1、b2分別加上矩形觸發(fā)信號(hào),其波形如圖7-14(b)、(c)所示。其工作過(guò)程如下:
在wt1~wt2區(qū)間
Ub1>0、ub2=0,Q1導(dǎo)通、Q2截止變壓器初級(jí)電流i1由電源E的正端出發(fā),經(jīng)繞組2~1、Q1回到電流E的負(fù)端。UPS電源電壓幾乎全部加在初級(jí)繞組2~1兩端,即電源的能量轉(zhuǎn)移到變壓器,變壓器次級(jí)感應(yīng)出電壓,為由u45推動(dòng)的電流i0,由變壓器4端出發(fā),經(jīng)Ra→Lfz回到變壓器次級(jí)5端。變壓器中能量一部分消耗在負(fù)載上,另一部分存儲(chǔ)在電感器中。
模塊化UPS電源
指市電電壓有效值介于額定值的80%至85%之間的低壓狀態(tài),并且持續(xù)時(shí)間達(dá)一個(gè)到數(shù)個(gè)周期。大型設(shè)備開(kāi)機(jī),大型電動(dòng)機(jī)啟動(dòng),或大型電力變壓器接入都可能造成這種問(wèn)題。
在wt2~wt3區(qū)間
Ub1=0、ub2=0,Q1、Q2均截止。電流io、i1下降,電感器Lf4產(chǎn)生反電勢(shì)力圖維持i。不變,故i0緩慢下降。L中能量一部分消耗在負(fù)載上,UPS電源另一部分存儲(chǔ)在變壓器中。變壓器存儲(chǔ)能量也力圖維持i不變。
當(dāng)Q1彼止時(shí),在N1繞組感應(yīng)出左正右負(fù)的自感電勢(shì),該電勢(shì)力圖維持原不變。因N2繞組與N1繞組為緊耦合,所以也在N2繞組感應(yīng)出左正右負(fù)的反電勢(shì),該電勢(shì)使電流i的路徑發(fā)生變化、它由變壓器2端出發(fā),經(jīng)過(guò)E→VD2→變壓器3端回到變壓器2端,將變壓器中存儲(chǔ)的能量反饋給電源E。
在此期間,由于VD2導(dǎo)通,電源電壓E幾乎全部加在初級(jí)繞組2~3兩端。
兩臺(tái)或多臺(tái)不間斷電源UPS投入運(yùn)行時(shí),相互及與系統(tǒng)的頻率、相位、幅度必須達(dá)到一致或小于容許誤差時(shí)才能投入,否則可能給系統(tǒng)造成強(qiáng)烈沖擊或輸出失真。而且并聯(lián)工作過(guò)程中,各逆變器也必須保持輸出一致,否則,頻率微弱差異的積累將造成并聯(lián)系統(tǒng)輸出幅度的周期性變化和波形畸變;相位不同使輸出幅度不穩(wěn)定。
推挽型與半橋型變換電路
(a)推挽型 (b)半橋型
圖 推挽型與半橋型變換電路
推挽型變換器與半橋型變換器是典型的逆變整流型變換器,電路結(jié)構(gòu)和工作波形如圖5所示。加在變壓器一次繞阻上的電壓幅度為輸入電壓UI,寬度為開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)間ton的脈沖波形,變壓器二次電壓經(jīng)二極管V1、V2全波整流為直流。圖5(a)表示推挽型變換器的電路結(jié)構(gòu)和工作波形,圖5(b)表示半橋型變換器的電路結(jié)構(gòu)和工作波形。如只從輸出側(cè)濾波器來(lái)看,工作原理和降壓型變換器完全相同,二次側(cè)濾波電感用于存儲(chǔ)能量。如以圖中所示的占空比來(lái)表示時(shí),電壓變換比m與降壓型變換器相類似,即 m=D/n
式中n——變壓器的匝數(shù)比,n=N1/N2;
N1——為一次繞組的匝數(shù);
N2——為二次繞組的匝數(shù)。