/國網(wǎng)山東省電力公司青島供電公司 吳博/

電力專用在線式UPS的研究

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不間斷電源（UPS）是將蓄電池（多為鉛酸免維護(hù)蓄電池）與主機相連接，通過主機逆變器等模塊電路將直流電轉(zhuǎn)換成市電的系統(tǒng)設(shè)備。它主要用于給單臺計算機、計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)或其他電力電子設(shè)備如電磁閥、壓力變送器等提供穩(wěn)定、不間斷的電力供應(yīng)。本文主要探討了電力專用在線式UPS的組成、工作原理和工作方式，并詳細(xì)闡述了APFC和LLC的電路拓?fù)?，最后給分析了實驗結(jié)果。

UPS；電力供應(yīng)；APFC；LLC

0　引言

隨著科技的發(fā)展，各種用電設(shè)備應(yīng)運而生。一方面，這些設(shè)備大多是非線性負(fù)載，運行時會對電網(wǎng)造成極大的諧波危害；另一方面，如服務(wù)器，數(shù)據(jù)中心，通信基站等，不僅要求24小時連續(xù)供電，更是對電源信號的幅值、頻率有著很高的要求。在這樣的背景下，UPS（Uninterruptible Power Supply），即不間斷電源應(yīng)運而生。UPS按工作原理分成后備式、在線式與在線互動式三大類［1］。而電力專用UPS是針對中國電力的發(fā)展需求，專為發(fā)電廠、變電站、配電所設(shè)計的電源產(chǎn)品。本文介紹的是電力專用在線式UPS。

1　電力專用在線式UPS的結(jié)構(gòu)及工作原理

如圖1所示，電力專用在線式UPS結(jié)構(gòu)主要由DC/DC、APFC、DC/AC、靜態(tài)開關(guān)及輸入和輸出EMI濾波器6部分組成［2-4］。輸入分為三路，即交流輸入、旁路輸入和直流輸入。當(dāng)交流輸入正常時，交流輸入通過APFC變換為直流電壓，再由DC/AC變換器逆變?yōu)檎也ńo負(fù)載供電。當(dāng)交流輸入發(fā)生斷電或者過欠壓等情況時，直流輸入通過DC/DC變換器升壓，經(jīng)DC/AC逆變?yōu)檎也?。?dāng)DC/AC變換器發(fā)生故障時，靜態(tài)開關(guān)切換到旁路，UPS由旁路給負(fù)載供電。

圖1　電力專用在線式UPS結(jié)構(gòu)

2　電力專用在線式UPS的硬件電路

2.1APFC部分

APFC部分采用boost拓?fù)?，控制芯片為UC3854BN，能夠做到滿載時PF值大于0.99。輸出采用正負(fù)母線的方式［5］。主功率電路圖如圖2所示。

圖2　APFC主功率原理圖

2.2DC/DC部分

DC/DC采用LLC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。LLC拓?fù)渚哂衂VS和ZCT，MOS管電壓應(yīng)力小，變換效率高的優(yōu)點［6］。輸出采用正負(fù)母線的方式。主功率電路如圖3所示。?

圖3　LLC原理圖

2.3DC/AC部分原理圖

逆變部分采用半橋的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如圖4所示。兩個MOS管交替導(dǎo)通，形成方向相反的逆變電壓。

圖4　DC/AC原理圖

3　實驗及結(jié)果

3.1負(fù)載動態(tài)響應(yīng)實驗

負(fù)載改變時的波形如圖5和圖6所示，其中1通道（黃色）為逆變輸出電壓，2通道（藍(lán)色）為逆變輸出電流。

圖5　負(fù)載2A切換到8A

圖6　負(fù)載8A切換到2A

3.2旁路逆變切換實驗

旁路逆變切換時的波形如圖7和圖8所示，其中1通道（黃色）為輸出電壓，2通道（藍(lán)色）為輸出電流。

圖7　逆變切換到旁路

圖8　旁路切換到逆變

4　結(jié)束語

本文主要介紹了電力專用在線式UPS的原理，并分析了實驗結(jié)果。實驗結(jié)果表明當(dāng)負(fù)載突變時，電壓能夠較好地保持穩(wěn)定，波形無畸變。當(dāng)旁路逆變切換時，無明顯沖擊，逆變電壓與市電相同，系統(tǒng)穩(wěn)定性較好。

隨著科技的發(fā)展，UPS將會得到越來越廣泛的應(yīng)用，它也必將給人們的生活帶來更多的安全保障。

［1］趙靜．在線式UPS的研究［D］．鎮(zhèn)江：江蘇科技大學(xué)，2012．

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［3］陳文實，許立民．UPS電源現(xiàn)狀及發(fā)展方向［J］．遼寧工學(xué)院學(xué)報．2002（4）．

［4］向建玲，吳渭，王大慶，等．在線式UPS的數(shù)字化控制技術(shù)［J］．機械制造與自動化，2002（4）．

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