UPS工作原理及简易结构图实用教案

准方波输出准方波输出(shch)(shch)后备式后备式UPSUPS工作原理工作原理 UPS按输出电压波形分，有方波、准方波以及正弦波等，所谓的“方波”或“阶梯波”实际上就是准方波。一般容量(rngling)较小。 主要特点： 工作范围宽：交流输入电压155-285V 稳压范围宽：输入175-275V之间，保证输出在220V的10%范围内。第1页/共56页第一页，共57页。准方波输出后备式准方波输出后备式UPSUPS工作工作(gngzu)(gngzu)原理原理第2页/共56页第二页，共57页。准方波输出准方波输出(shch)(shch)后备式后备式UPSUPS工作原理工作原理第3页/共56页第三页，共57页。准方波输出准方波输出(shch)(shch)后备式后备式UPSUPS工作原理工作原理 大容量后备式UPS原理(yunl)第4页/共56页第四页，共57页。准方波输出后备式准方波输出后备式UPSUPS工作工作(gngzu)(gngzu)原理原理 大容量后备式UPS工作原理与小容量相同，但是有一些关键技术(jsh)问题： 适用于电动机负载的大功率逆变技术(jsh)； 大容量后备UPS的市电、逆变切换技术(jsh)。第5页/共56页第五页，共57页。准方波输出准方波输出(shch)(shch)后备式后备式UPSUPS工作原理工作原理 适用于电动机负载的大功率逆变技术 大容量后备式UPS，负载常为电动机负载，冲击时间长，启动冲击电流大（5-7倍），时间长（10s），必须采用(ciyng)相应的逆变技术。第6页/共56页第六页，共57页。准方波输出后备式准方波输出后备式UPSUPS工作工作(gngzu)(gngzu)原理原理第7页/共56页第七页，共57页。准方波输出准方波输出(shch)(shch)后备式后备式UPSUPS工作原理工作原理第8页/共56页第八页，共57页。准方波输出后备式准方波输出后备式UPSUPS工作工作(gngzu)(gngzu)原理原理 大容量后备UPS的市电、逆变切换技术 后备式UPS允许一定的时间间断，采用静态旁路技术和适当的控制技术，可以将时间控制在半周波内，因此(ync)必须保证电源之间环流在允许的范围内。第9页/共56页第九页，共57页。准方波输出后备式准方波输出后备式UPSUPS工作工作(gngzu)(gngzu)原理原理第10页/共56页第十页，共57页。准方波输出后备式准方波输出后备式UPSUPS工作工作(gngzu)(gngzu)原理原理 市电恢复(huf)切换 切换控制电路必须协助逆变器实现以下目标： 逆变器输出相位与市电完全同步； 逆变器输出电压与市电电压相等。第11页/共56页第十一页，共57页。正弦波输出正弦波输出(shch)(shch)后备式后备式UPSUPS工作原理工作原理 该UPS由逆变电路、SPWM电路、充电电路、调整电路、保护和告警电路、转换开关，其中SPWM电路包含三角波、正弦发生器等。 保护电路包含短路(dunl)及过载保护、空载保护、蓄电池保护、交流极性保护等。第12页/共56页第十二页，共57页。正弦波输出后备式正弦波输出后备式UPSUPS工作工作(gngzu)(gngzu)原理原理第13页/共56页第十三页，共57页。正弦波输出正弦波输出(shch)(shch)后备式后备式UPSUPS工作原理工作原理 基本工作原理 UPS处于逆变器供电(n din)状态的控制过程第14页/共56页第十四页，共57页。正弦波输出后备式正弦波输出后备式UPSUPS工作工作(gngzu)(gngzu)原理原理第15页/共56页第十五页，共57页。正弦波输出正弦波输出(shch)(shch)后备式后备式UPSUPS工作原理工作原理 市电供电-逆变器供电转换(zhunhun)控制电路工作过程。第16页/共56页第十六页，共57页。正弦波输出后备式正弦波输出后备式UPSUPS工作工作(gngzu)(gngzu)原理原理第17页/共56页第十七页，共57页。在线在线(zi xin)(zi xin)式式UPSUPS工作原理工作原理 在线式UPS工作原理 当市电正常时，主路由功率因素校正(jiozhng)电路产生逆变器工作所需的370V直流电压，再经逆变器DC/AC变化输出，另一路变换为110V直流对蓄电池充电；当市电失去时，蓄电池经DC/DC变换为400V直流经逆变器输出。第18页/共56页第十八页，共57页。在线在线(zi xin)(zi xin)式式UPSUPS工作原理工作原理第19页/共56页第十九页，共57页。在线在线(zi xin)(zi xin)式式UPSUPS工作原理工作原理第20页/共56页第二十页，共57页。在线在线(zi xin)(zi xin)式式UPSUPS工作原理工作原理第21页/共56页第二十一页，共57页。在线式在线式UPSUPS工作工作(gngzu)(gngzu)原理原理第22页/共56页第二十二页，共57页。在线式在线式UPSUPS工作工作(gngzu)(gngzu)原理原理第23页/共56页第二十三页，共57页。串并联式串并联式UPSUPS技术技术(jsh)(jsh) 基本特点： 输入功率因素高0.99-1，谐波电流分量小5%，对市电利用率高； 双向隔离干扰能力强，除了一般的高频滤波器外，还有构成电流源的DELTA变换器； 输出(shch)功率大； 效率高； 故障率低； 电流峰值大，对冲击负载适应能力强； 但缺点是：输出(shch)电压精度一般不如传统双变换高。第24页/共56页第二十四页，共57页。串并联式串并联式UPSUPS技术技术(jsh)(jsh) 基本工作(gngzu)原理 串联调整，图2.39 并联调整，图2.40，图2.41 串并联调整，图2.43第25页/共56页第二十五页，共57页。串并联式串并联式UPSUPS技术技术(jsh)(jsh)第26页/共56页第二十六页，共57页。串并联式串并联式UPSUPS技术技术(jsh)(jsh)第27页/共56页第二十七页，共57页。串并联式串并联式UPSUPS技术技术(jsh)(jsh)第28页/共56页第二十八页，共57页。串并联式串并联式UPSUPS技术技术(jsh)(jsh)第29页/共56页第二十九页，共57页。串并联式串并联式UPSUPS技术技术(jsh)(jsh) 基本构成和基本功能 主变换器，由IGBT构成四象限脉宽调制变换器，其为固定电压源，调整负载电压。 基本功能：控制(kngzh)输出电压、给蓄电池充电 DELTA变换器，由IGBT构成四象限脉宽调制变换器，其为可变电流源，调整电池电压控制(kngzh)输入功率。 基本功能：控制(kngzh)输入电流幅值和电流正弦波形、控制(kngzh)电池充电、调整输入功率因素、补偿输入输出之间差值。 DELTA变压器，用于UPS输入输出之间隔离，电流相位、波形和幅值均由其控制(kngzh)。第30页/共56页第三十页，共57页。串并联式串并联式UPSUPS技术技术(jsh)(jsh) DC电容器，对直流总线上的高频电流纹波提供能量储存，并且抑制电池上的电压纹波。 静态开关，由反接并联可控硅组成，一个为主静态开关，一个为旁路静态开关，旁路作用为当UPS过载或逆变器故障(gzhng)时，保证不间断切换至电网供电，主静态开关保证当电网故障(gzhng)转换为电池供电时，UPS电压不反馈到电网。第31页/共56页第三十一页，共57页。串并联式串并联式UPSUPS技术技术(jsh)(jsh) DELTA变换(binhun)基本功能 图2.45 图2.46第32页/共56页第三十二页，共57页。串并联式串并联式UPSUPS技术技术(jsh)(jsh)第33页/共56页第三十三页，共57页。串并联式串并联式UPSUPS技术技术(jsh)(jsh)第34页/共56页第三十四页，共57页。三相输入型三相输入型UPSUPS工作工作(gngzu)(gngzu)原理原理 以三相输入、单相输出小功率(gngl)在线式UPS为例。第35页/共56页第三十五页，共57页。三相三相(sn xin(sn xin) )输入型输入型UPSUPS工作原理工作原理 各组成部分： 主电路、调整电路、正弦脉宽调制电路、驱动(q dn)电路构成双闭环调节系统，使UPS输出电压稳定，输出波形失真小； 跟踪倍频技术、正弦脉宽调制（SPWM）电路、驱动(q dn)电路构成控制电路，使UPS输出频率稳定； 主电路中设置大容量滤波电路，提高UPS抗干扰能力； 充电、保护及其他辅助电路第36页/共56页第三十六页，共57页。三相三相(sn xin(sn xin) )输入型输入型UPSUPS工作原理工作原理第37页/共56页第三十七页，共57页。三相输入型三相输入型UPSUPS工作工作(gngzu)(gngzu)原理原理第38页/共56页第三十八页，共57页。中频中频(zhngpn)UPS(zhngpn)UPS工作原理工作原理 大部分用电设备为工频特性，但在特殊场合需要中频电源（400Hz）。 目前不同频率主要由工频变换(binhun)得到，存在变频再调节过程。 将工频UPS与变频电源相结合得到中频UPS。第39页/共56页第三十九页，共57页。中频中频UPSUPS工作工作(gngzu)(gngzu)原理原理 系统组成(z chn)与工作原理 矢量变频器 蓄电池组 静态开关 DC/DC变换器第40页/共56页第四十页，共57页。中频中频(zhngpn)UPS(zhngpn)UPS工作原理工作原理第41页/共56页第四十一页，共57页。中频中频UPSUPS工作工作(gngzu)(gngzu)原理原理第42页/共56页第四十二页，共57页。中频中频UPSUPS工作工作(gngzu)(gngzu)原理原理第43页/共56页第四十三页，共57页。电力有源滤波电力有源滤波(lb)技术技术 传统谐波抑制和无功补偿多采用无源滤波技术，如电力电容器等无源滤波器。 无源滤波器存在的主要(zhyo)问题： 抑制固定次数谐波，并会对某些次数谐波产生谐振，造成谐波放大； 补偿固定无功功率，对变化无功负载不能精确补偿； 滤波特性受到系统参数影响很大。第44页/共56页第四十四页，共57页。电力电力(dinl)有源滤波技术有源滤波技术 电力有源滤波器主电路一般由PWM逆变电路构成，根据逆变器直流侧储能元件的不同分为(fn wi)电压型APF（电容储能）和电流型APF（电感储能）。 从原理上看，电力有源滤波器均采用瞬时滤波技术，包含对谐波和无功分量的非正弦进行处理，这与基于稳态量的滤波有较大的区别。第45页/共56页第四十五页，共57页。电力电力(dinl)有源滤波技术有源滤波技术 基本组成(z chn)： 指令运算电路 补偿电流发生电路 由电流跟踪控制电路； 驱动电路； 主电路。第46页/共56页第四十六页，共57页。电力有源滤波电力有源滤波(lb)技术技术第47页/共56页第四十七页，共57页。电力有源滤波电力有源滤波(lb)技术技术 以电路拓扑进行分类(fn li)： 并联型，图2.108 串联型，图2.109 混合型，图2.110 串并联型，图2.111第48页/共56页第四十八页，共57页。电力电力(dinl)有源滤波技术有源滤波技术第49页/共56页第四十九页，共57页。电力有源滤波电力有源滤波(lb)技术技术第50页/共56页第五十页，共57页。电力电力(dinl)有源滤波技术有源滤波技术第51页/共56页第五十一页，共57页。电力有源滤波电力有源滤波(lb)技术技术第52页/共56页第五十二页，共57页。电力电力(dinl)有源滤波技术有源滤波技术 指令电流(dinli)运算 基于频域运算方法 瞬时空间矢量法 现代控制理论法 自适应检测法第53页/共56页第五十三页，共57页。电力电力(dinl)有源滤波技术有源滤波技术 补偿电流的产生 对于采用PWM电压源逆变器的电力有源滤波器，补偿电流产生方法有以下三种(sn zhn)： 三角载波线性控制，以指令电流与实际电流差值作为调整信号，与高频三角载波相比较，得到逆变器开关器件所需的控制信号，该方法动态相应好。第54页/共56页第五十四页，共57页。电力有源滤波电力有源滤波(lb)技术技术 滞环比较控制，以指令电流与实际电流差值作为调整信号，输入至具有滞环特性的比较电路(dinl)中，输出控制逆变器开关器件。 无差拍控制，全数字控制技术，利用前一时刻的指令电流值与实际补偿电流值，根据空间矢量理论计算出逆变器下一时刻开关模式。第55页/共56页第五十五页，共57页。谢谢您的观看(gunkn)！第56页/共56页第五十六页，共57页。NoImage内容(nirng)总结准方波输出后备式UPS工作原理。稳压范围宽：输入175-275V之间，保证输出在220V的10%范围内。逆变器输出电压与市电电压相等。市电供电-逆变器供电转换控制电路工作过程。当市电失去(shq)时，蓄电池经DC/DC变换为400V直流经逆变器输出。DC/DC变换器。传统谐波抑制和无功补偿多采用无源滤波技术，如电力电容器等无源滤波器。补偿固定无功功率，对变化无功负载不能精确补偿。第55页/共56页。谢谢您的观看第五十七页，共57页。