UPS的IGBT整流技术

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1、万方数据IGBT整流技术是随电力电子技术的发展而产生的一种新型整流技术，具有高效、低污染、结构简单等特点。采用IGBT整流技术的UPSIGBT的输入功率因数>0．99，对于电网表现为近似纯阻性负载，这样可以达到双向保护的目的，即保护负载，也保护电网。本文对该技术进行简单介绍。一、UPS概述UPS的两大基本作用为：①平时向负载提供高质量的电源，达到稳压、稳频、抑制浪涌、尖峰、电噪声，补偿电压下陷、长期低压等电源干扰；②断电时不中断供电，利用电池的储能将直流逆变为交流，向负载提供高质量的电源继续支持负

2、载。UPS按容量可分为小功率(5kVA及以下容量)，中功率(5k。30kVA)，大功率(30kVA以上容量)。根据UPS的电路拓扑和工作原理，UPS可大致分为三类：后备式、在线交互式、双变换式。1．后备式(Off—line)运行原理：市电正常时，它向负载提供的电源是对市电电压稍加稳压处理的“低质量”正弦波电源，逆变器不工作，蓄电池由独立的充电器充电。当市电超出规定范围时，负载由继电器转为电池逆变供电。2．在线交互式(Line—interactive)运行原理：UPS中有一个双向变换器(Bidire

3、ctionalConverter)，既可以当逆变器使用，又可作为充电器。所谓在线是指输入市电正常时逆变器处于热备份状态而作为充电器给电池充电。在线交互式又称三端口式。3．双变换式(On—line)运行原理：不管电网电压是否正常，负载所用的交流电压都要经过逆变电路，即逆变电路始终处于工作状态。所谓双变换是指UPS正常工作时，电能经过了AC／DC、DC／AC两次变换供给负载。由UPS的结构可以看到，无论什么结构形式，整流器都是UPS必不可少的组成部分。在20世纪60年代和70年代，大功率硅整流管和晶闸

4、管的开发与应用得以很大发展，与之相适应产生了6脉冲整流技术，6脉冲整流器简单可靠，大功率硅整流器能够高效率地把工频交流电转变为直流电，电池直接挂在直流母线上。当输入市电正常时，靠整流可控硅的调节对电池充电，同时为GTR或IGBT结构的桥式逆变器供电，逆变器将直流逆变为交流，最后经过输出变压器的升压及滤波，提供纯正的交流输出。从其结构中可以看出，可控硅整流是为了提供恒定的直流电压而采取的一种整流方式(可通过可控整流的导通角调整来适应输入电压变化，确保输入交流电压变化时整流输出直流电压的恒定)，由于可

5、控硅整流只能斩掉一部分输入电，所以其恒定输出电压的代价是将输出电压恒定在低于全波整流输出电压的某个数值上，如图1所示。由于输入斩波产生的回馈污染，可控硅整流的最大缺点就是对电网的干扰问题。例如，UPS的输入端AC／DC整流电路中采用的是6脉冲整流技术时，输入的功率因数只有0．66～0．8，与负载量成反比，形成的总谐波分量达30％左右，特别是中大功率UPS，大量的谐波电流会注入电网，造成电压畸变，电能质量下降，给电力系统发、供、用设备带来严重危害。二、传统UPS升级的必要性传统的UPS在运行时，将向

6、电网注入大量的谐波电中国金融电脑2007年第2期·77万方数据Um0图1可控硅整流流，引起谐波损耗和干扰，同时还出现装置网侧功率因数恶化的现象，即所谓“电力公害”。谐波电流不仅污染电网，而且首先污染了系统本身。由于它的输入功率因数低，输入无功功率大，要求系统配电容量和系统中其他设备的功率容量都要增大50％；这将使得电网的电压波形受到干扰，电网配线的载荷能力下降，严重时可能导致该线路供电系统的震荡或者其他设备工作异常。高次谐波还消耗大量无功功率，增大线路的损耗，引起电子保护装置的误动作，使电机会产生

7、附加力矩和附加损耗，影响仪器、仪表的计量准确度，对计算机网络、通信系统产生电磁干扰现象等。UPS在为所保护的负载提供纯净电源的同时，自身又会产生新的电磁干扰。如何有效消除这些电磁干扰已成为UPS技术发展的一个重要问题，用户对无污染的绿色UPS的呼声也越来越高。电源系统的绿色化有两层含义：首先是显著节电，这意味着发电容量的节约，而发电是造成环境污染的重要原因，所以节电就可以减少对环境的污染；其次这些电源不能(或少)对电网产生污染。国际电工委员会(IEC)对此制定了一系列标准，如IEC555、IEC9

8、17、IECl000等。1996年1月1日起，欧洲联盟EU(15国)开始强制执行89／336／EEC有关EMC(欧洲电工委员会)的指令，要求所有的电子电器产品(含变频器和UPS装置)必须符合EMC要求，并加贴CE标记才能在欧洲市场上销售。IEC国际电工委员会对电磁兼容定义为：“设备或系统在其电磁环境中能正常工作，且不对环境中任何事物构成不能承受的磁干扰的能力”。由电磁兼容的定义可见：设备系统不仅应具有抑制外部来的电磁干扰能力，而且其所产生的电磁干扰不得影响同一电磁环境中其他电子设备