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在线式UPS电源工作原理

发布日期:2012-4-17

在线式UPS电源工作原理

我们将以近年来在市场上比较畅销的,采用以微处理器、数字信号处理技术(DSP)调控技术为特征的小型在线式UPS电源为例,来介绍在线式UPS电源的工作原理。

具体工作原理如下:

市电电源经EM1/RF1滤波器对来自电网的传导型电磁干扰和射频干扰进行衰减和抑制处理后,分四路去控制后级电路正常运行:

(1)直接经交流旁路供电通道遣送到转化继电器的常闭触点上。

(2)经充电器对位于UPS机内的电池组进行浮充充电操作,以便一旦市电供电中断时,蓄电池有足够的能量来支持UPS的正常运行。当UPS电源正常工作时,充电器对电池组的浮充电压应为电池组的标称端电压的1.125倍。当充电器对电池组的浮充电压值超过1.15倍以上,就意味着发生了对电池组的过压充电现象。

(3)送到具有输入功率因数校正控制特性的UPS整流滤波器的输入端。

(4)向UPS德锁相同步电路送去市电同步跟踪信号。

当用户在按位于UPS前面板上的开机启动开关后,由电池组所提供的高压直流电源经位于UPS内部直流辅助电流电路进行DC/DC变换处理后,应产生出这台UPS的控制电路和微处理器所需要的低压直流辅助电源。在UPS电源内部所有的直流电源是由市电电源经AC/DC变换和蓄电池组的直流电源经DC/DC变换两种方式所获得的多路互补型冗余直流辅助电源。它是由于UPS电源在市电供电不正常时,仍要继续向用户供电的要求所决定的。正因为如此,对有的小型UPS电源来说,用户不可能在仅有市电电源输入,而在没有安装上电池组或位于UPS内部的电池组端电压过低的情况下,将一台UPS电源开动起来。一旦位于UPS内部的直流辅助电源被正确地建立起来后,微处理器就会立即进行初始化自检操作。此后,在微处理器的控制下,UPS的逆变器电源将进入如下正常运行阶段。

(1)由于在UPS的逆变器调控电路中,有由电压负反馈控制电路-未处理器-逆变器电源输出-电压负反馈控制电路所构成的闭环负反馈控制电路,可以确保UPS的逆变器向负载提供稳压精度高达正负0.5%-1%的稳压电源。

(2)利用位于UPS电源内部的锁相同步电路来确保从UPS的逆变器输出的逆变器电源的工作频率具有如下特性:

当市电电源的频率在UPS的锁相同步电路所允许的同步窗口内时,从UPS的逆变器所输出的逆变器电源与市电电源保持锁相同步关系的同时,还要确保逆变器电源不会出现频率突变现象。当市电电源的频率超过UPS的锁相同步电路所允许的同步窗口时,逆变器电源将不再跟踪市电电源,将回到UPS电源的本机震荡频率50Hz.对于目前的绝大多数UPS来说,当它处于本机振荡工作状态时,其稳频精度可达50HZ.对于目前绝大多数UPS来说,当它处于本机振荡工作频率时,它有两个指标;即当它处于与市电同步跟踪状态时,所允许的同步窗口越大越好,反之,当它的逆变器电源处于本机振荡状态时,则频率的波动范围越小越好。

(3)由于在UPS电源的逆变器中,采用高频正弦脉宽调制技术,因此,从逆变器输出的电源具有非常标准正弦波形。这就意味着,在逆变器电源中所包含的谐波分量很少,具有输出波形失真度很小的优良特性。

(4)由于在UPS中,实质上是将来自市电电网的低质量的交流电源经整流滤波器执行AC/DC变换变成直流电源,然后再经逆变器执行DC/AC变换重新变成正弦波电源。由于采用了双变换型在线设计方案,就可完全消除来自市电电网的任何电压波动、波形畸变、频率波动及干扰产生的任何影响。正是基于这点,UPS的逆变器电源才可向用户提供毫无干扰的高质量的纯洁正弦波电源。

(5)由于在UPS的机内配置有由蓄电池组-DC/DC直流变换器所组成的后背直流电源供电系统。因此,在UPS电源的运行中,如果遇到市电电眼出故障或市电供电中断时,在微处理的控制下,DC/DC直流变换器将立即投入运行,从而将蓄电池的相对较低的直流电压提升到完全符合逆变器输入端所要求的电源的电平上。利用DC/DC变换,可以确保UPS输出的逆变器电源永远都是出于不间断地向用户的负载供电的状态。

由于在UPS电源的整流滤波器的控制电路中引入了输入功率因数校正电路,从而可确保进入整流器的输入电流和输入电压保持良好的相位一致关系。这样就有输入功率因数高达0.99的UPS电源产品。显然,这对提高市电电网的利用率是十分有利的。

 

 

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