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APC UPS不间断电源逆变器原理

作者:APC UPS 发布时间:2021-04-30 12:28:24点击:

逆变器是在线交流APC不间断电源的核心,因为在在线UPS系统中,无论电源是否正常,除非逆变器出现故障,否则逆变器电路必须正常工作,这取决于特性。在线式UPS。因此,逆变器的设计在整个UPS设计中尤为重要。

逆变器是将直流电转换为交流电,将实现逆变器的电路称为逆变器电路。 APC不间断电源的交流输出侧直接与负载相连,逆变电路属于无源逆变器在许多情况下,电网提供的50 Hz电源无法满足负载的特殊需求。 APC不间断电源的负载是对电压和频率的稳定性,波形变化等有严格要求的特殊负载,绝不允许瞬时停电。逆变器的主要功能是将整流器/充电器输出的直流电压转换为交流电压和频率稳定的CVCF逆变器电路的主要性能参数有很多参数和技术条件来描述逆变器的性能。以下是评估变频器时常用的技术参数的简要说明

(1)运行环境条件

逆变器的正常运行条件:海拔不超过1000m,空气温度为0±40℃。

(2)直流输入供电条件

输入直流电压的波动范围:电池组的额定电压范围为±15%。

(3)额定输出电压在指定的输入电源条件下,当输出额定电流时,变频器应输出的额定电压值。电压波动范围:单相220 V 5%,三相380 5%

(4)额定输出电流

在指定输出频率和负载功率因数下的变频器额定输出电流

(5)额定输出频率

在指定条件下,固定变频器的额定输出频率为50 Hz:频率波动范围:50 Hz±2%o

(6)最大谐波含量正弦波逆变器,在阻性负载下,输出电压的最大谐波含量应≤10%。(7)过载能力p>在指定条件下,在短时间内,逆变器输出功率超过额定电流值。在规定的负载功率因数下,逆变器的过载能力应满足某些要求

(8)效率在额定输出电压,输出电流和指定负载功率因数下,逆变器的输出有功功率与输入有功功率(或直流功率)之比

(9)负载功率因数

变频器负载功率因数的允许范围,推荐值为0.7-1.0

(10)负载不对称性在10%不对称负载下,固定频率三相逆变器的输出电压不对称性应≤10%

(11)在正常工作条件下输出电压的不对称性,每个相都是对称的,并且输出电压的不对称性应≤5%

(12)起动特性

在正常工作条件下,逆变器应能够在满载和空载运行条件下连续连续正常启动5次

(13)保护功能

逆变器应设置为:短路保护,过流保护,过压保护,欠压保护和断相保护

(14 )干扰和抗干扰逆变器应能够在规定的正常工作条件下的一般环境中承受电磁干扰。逆变器的抗干扰性能和电磁兼容性应符合相关标准

(十五)逆变器有噪声,不经常运行,监测和维护应≤95dB;经常操作,监视和维护的逆变器应≤80dB

(16)显示

逆变器应配备参数数据显示,例如交流输出电压,输出电流和输出频率,以及输入带电,通电和故障状态的信号显示。为光伏/风能互补系统选择逆变器时,首先要确定逆变器的以下主要技术参数:输入直流电压范围,例如DC24 v,48V,110V,220V等;额定输出电压,例如三相380V或单相220V;输出电压波形,例如正弦波,梯形波或方波

三相桥式逆变器电路及其控制方式1.电路原理:最基本的逆变器电路是桥式电路。三相桥式逆变电路的原理如图所示<中心> “

代表实际电路中的电力电子功率开关设备。只要按照一定的规则打开和关闭开关,直流电就可以变成交流电

在实际电路中,开关切换(换向)是通过换向电路或控制脉冲来实现的。换向是逆变器电路中非常重要的概念,因为实际电路中的功率电子开关设备不是理想的开关设备,因此它们的导通和关断必须在某些控制条件下进行。无论是全控制还是半控制电力电子设备,只要将适当的信号提供给控制极,就可以接通;但是,关闭设备时的情况有所不同。完全受控的设备可以通过控制极信号关闭,而半受控设备只能通过某些外部条件或措施关闭;否则,必须使用其他方式来实现换向,例如电网换向,负载换向和电容器换向。

在APC不间断电源的设计中,逆变器的直流输入端来自整流器输出或电池的直流输出,属于电压源,因此本设计中的逆变器电路属于电压源逆变器电路。通常采用180°导通模式,即每个臂在一个周期内进行180°导通。电压源逆变器电路的典型控制模式是相位控制和PWM控制。相位控制是控制触发脉冲的相位,即脉冲触发时间改变输出电压脉冲的宽度,从而调节逆变器的输出电压。该控制方式的输出电压为矩形波,包含更多的谐波,对负载有不利影响。功率因数不高,动态响应慢。 PWM控制可以克服上述缺点。 PWM(脉冲宽度调制)控制模式是控制逆变器电路中开关设备的通断,以便它可以输出一系列等幅和不同宽度的脉冲,并使用这些脉冲代替正弦波或所需的波形。根据某些规则,每个脉冲的宽度被调制,这可以改变逆变器输出电压的大小和输出频率

理论和实践证明,PWM逆变器电路具有很强的谐波抑制能力。同时,它还具有以下特点:(1)逆变器的输出波形接近正弦波(2)快速动态响应(3)高功率因数随着自动关断装置的出现和成熟,P控制技术得到了迅速发展,PWM逆变器电路得到了广泛的应用。如今,PWM控制技术已成为电力电子技术中非常重要的一部分。它在改善电力电子设备的性能和促进电力电子技术的发展方面发挥着重要作用。PWM三相桥逆变器电路正是由于PWM控制技术的飞速发展和广泛应用,APC不间断电源的逆变器电路越来越多地采用PWM控制方式。PW逆变器的基本原理将在下面详细描述。在采样控制理论中,有一个重要结论:具有相同脉冲但形状不同的窄脉冲对具有惯性的链环的影响基本相同,即链环的输出响应波形基本相同。该结论是PWM控制的重要理论基础。以SPWM为例说明PWM控制的基本原理。正弦半波分为N个相等的部分,并且正弦半波被视为由N个连接的脉冲组成的波形。这些脉冲的宽度等于N / N,但幅度不同。脉冲的顶部不是水平直线,而是曲线,每个脉冲的幅度根据正弦定律变化。如果用相同数量的振幅相等但宽度不相等的矩形脉冲序列替换此脉冲序列,则矩形脉冲的中点与相应正弦的中点以及矩形脉冲和相应正弦的面积重合,即如果脉冲等于,则获得脉冲序列。这是PWM波形。可以看出,PWM的每个脉冲的宽度根据正弦定律变化。根据等冲原理和等效果原理,该PWM波形等效于半正弦波。对于正弦负半周,可以通过相同的方法获得相应的PWM波形。这种脉冲宽度根据正弦定律变化,相当于正弦波PWM波形,成为SPWM波形。在PWM波形中,要更改等效输出正弦波的幅度,我们只需要以相同比例更改每个脉冲的宽度