单相全桥式逆变电路
单相全桥式逆变电路的基本结构如图3-44所示,它是由直流电源E、输出变压器B、四个功率开关器件(即图中的四只IGBT)及四个二极管组成。
在图3-44所示电路中,首先令VTz和VT』的控制电压VG2和VG3为负值,使VT。和VT,截止;令VT,和VT,的控制电压Vcy及Vci为正值,使VT,和VT,导通,在如图3-45所示的t~tz时间段。VT」和VT,导通后,电流的流通路径为:E+VT1→变压器初级一VT,→E-。如果忽略VT,和VT,导通后的管压降,则变压器初级电压为V12=E,变压器B的次级电压为V34=EXNz/N」(N,和N2分别为变压器B的初次级匝数)。VT;和VT,在tz时刻关断,此后四只功率开关器件均截止。至t。时刻,VT2和VT3导通,电流经E+→+VT;一变压器初级一VTz一E***动。在忽略VT2和VT。的导通压降情况下,V1z=-E、Vs4=-NzE/N1.VTz和VT,在t时刻关断。若电路按上述方式周而复始的工作,则可在变压器次级获得交变电压,从而实现直流变交流的功能。
需要说明的两点是,如果只是想实现直流变交流,则可不用变压器;如要隔离和变压前必须要有输出变压器。一般在小型UPS中,所采用的电池组电压均较低,因此多采用有变压器的电路,也有一些产品采用先隔离升压后直接逆变的方法。
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UPS的作用
理想的交流电源输出电压是纯粹的正弦波,即在正弦波上没有叠加任何谐波,且无任何瞬时的扰动。但实际电网因为许多内部原因和外部干扰,其波形并非标准的正弦波,而且因电路阻抗所限,其电压也并非稳定不变。造成干扰的原因很多,发电厂本身输出的交流电不是***的正弦波、电网中大电机的启动、开关电源的运用、各类开关的操作以及雷电、风雨等都可能对电网产生不良影响。
UPS作为一种交流不间断电源设备,其作用有二:一是在市电供电中断时能继续为负载提供合乎要求的交流电能;二是在市电供电没有中断但供电质量不能满足负载要求时,应UPS电源技术及应用具有稳压、稳频等交流电的净化作用。
净化作用是指:当市电电网提供给用户的交流电不是理想的正弦波,而是存在着频率、电压、波形等方面异常时,UPS可将市电电网不符合负载要求的电能处理成完全符合负载要求的交流电。市电供电异常主要体现在以下几个方面(如图1-1所示)。
1电压尖峰(spike):指峰值达到6000V、持续时间为0.01~10ms 的尖峰电压。它主要由于雷击、电弧放电、静电放电以及大型电气设备的开关操作而产生。成硬涌可变电
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1. 波形失真电压尖峰市电中断电压瞬变MmO 电压跌落mnn 电压浪涌i欠电压MOO 过电压图1-1各种电网干扰示意图W0 频率偏移电线噪声电压槽口
2电压瞬变(transient):指峰值电压高达20kV、持续时间为1~100us的脉冲电压。其产生的主要原因及可能造成的破坏类似于电压尖峰,只是在量上有所区别。
电线噪声(electrical line noise):指射频于扰(RFI)和电磁干扰(EMI)以及其他各种高频干扰。当电动机运行、继电器动作以及广播发射等都会引起电线噪声干扰。电网电线噪声会对负载控制线路产生影响。
正
同日没负幸流电的乡流机切器变噪
电压槽口(notch):指正常电压波形上的开关干扰(或其他干扰),持续时间小于半个周期,与正常极性相反,也包括半周期内的完全失电压。
电压跌落(sag or brownout):指市电电压有效值介于额定值的80 %~85%之间,并且持续时间超过一个至数个周期。大型设备开机、大型电动机启动以及大型电力变压器接人入电网都会造成电压跌落。
电压浪涌(surge):指市电电压有效值超过额定值的110%,并且持续时间超过一个至数个周期。电压浪涌主要是因电网上多个大型电气设备关机,电网突然卸载而产生的。
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欠电压(under voltage):指低于额定电压一定***比的稳定低电压。其产生原因包括大型设备启动及应用、主电力线切换、大型电动机启动以及线路过载等。
过电压(over voltage):指超过额定电压一定***比的稳定高电压。一般是由接线错误、电厂或电站误调整以及附近重型设备关机引起。对单相电而言,可能是由三相负载不平衡或中线接地不良等原因造成的。
波形失真(harmonic distortion):指市电电压相对于线性正弦波电压的偏差,一般用总谐波畸变(THD--total harmonic distortion)来表示。产生的原因一方面是发电设备输出电能本身不是***的正弦波,另一方面是电网中的非线性负载对电网的影响。
10市电中断(power fail):指电网停止电能供应且至少持续两个周期到数小时。产生的原因主要有线路上的断路器跳闸、市电供应中断以及电网故障等。
1频率偏移(frequency variation):指市电频率的偏移超过2Hz(<48Hz或>52Hz) 以上。这主要是由应急发电机的不稳定运行或由频率不稳定的电源供电所致。
以上污染或干扰对计算机及其他敏感仪器设备所造成的危害不尽相同。电源中断可能造成硬件损坏;电压跌落可能造成硬件提前老化、文件数据丢失;过电压、欠电压以及电压浪涌可能会损坏驱动器、存储器、逻辑电路,还可能产生不可预料的软件故障;电线噪声和瞬变电压可能会损坏逻辑电路和文件数据。