开关电源设计与应用ppt课件.ppt

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1、第7章UPS电路原理与应用7.1UPS的电路结构及性能特点7.2新型UPS变换技术7.3UPS专用免维护蓄电池7.4UPS的性能指标与测试7.5大功率UPS干扰原因与抑制方法7.6专用电池充电电源设计7.7UPS功率因数127.1UPS的电路结构及性能特点为达到不间断供电的基本目的，在技术比较成熟的各类UPS中，就其主电路结构和不停电供电运行机制方面主要有四大类形式：后备式在线互动式双变换在线式双向变换串并联补偿在线式37.1.1后备式UPS后备式UPS是UPS的基本形式，经多年发展，其技术和产品都比较成熟。后备式UPS

2、电路结构见图7-1所示。图7-1后备式UPS电路结构4后备式UPS的性能特点(2)由于输出有转换开关，对切换电流能力和动作时间有所限制，当前常用的后备式UPS多在2 kVA以下。(3)当输入供电存在时，效率高，可达98%以上；输入功率因数和输入电流谐波取决于负载电流，UPS本身不产生附加输入功率因数和谐波电流失真；输出能力强；输出电压稳定，精度差，但能满足负载要求；整机要靠附加滤波电路提高UPS双向抗干扰能力。(4)当输入供电掉电时，输出有转换时间，一般在4 ms左右，可以满足普通负载要求。(1)电路简单，成本低，可靠性

3、高。57.1.2在线互动式UPS在线互动式的“在线”的含意是DC/AC变换器一直处于通电工作状态，同时兼顾了对电池的充电。该方式具有输入供电掉电时的转换时间短、对输出电压有滤波作用的特点。在线互动式UPS电路结构见图7-2。图7-2在线互动式UPS电路结构6在线互动式UPS的性能特点(2)逆变器同时有充电功能，省掉了一般双变换UPS的附加充电器，其充电能力要比附加充电器强。当要求长延时供电时，无须再增加机外充电设备。(3)由于变换器与输出直接连接在一起，没有转换开关的限制，所以输出功率高。(4)当输入供电存在时，效率可达

4、98%以上；输入功率因数和输入电流谐波成分取决于负载电流，UPS本身不产生附加输入功率因数和谐波电流失真；输出电压稳定精度差，但能满足负载要求。(5)因为变换器直接接在输出端，并且处在热调整状态，对输出电压尖峰干扰有滤波作用。(1)电路稍复杂，供电连续性好。7为了进一步改善在线互动式UPS的功能，有的产品在智能调压前部串接一个大电感，目的在于当输入供电掉电时，通过串联电感对逆变输出反馈到电网的电流有很强的抑制作用，避免了输入未断开时短路逆变器输出的危险，使得逆变器可立即向负载供电。这样做可以使在线互动式的转换时间减小到零

5、，使其完全具备双变换在线式的转换功能，同时还增加了整个UPS的抗干扰能力。87.1.3双变换在线式1．电路各部分功能大多数在线式特别是大功率在线式UPS，都采用双变换电路结构，电路结构如图7-3所示。图7-3双变换电路结构9双变换在线式UPS的性能特点(1)不论输入供电有无，负载的全部功率都由变换器供给，所以可以向负载提供高质量的电源。(2)此类UPS的各项技术指标，如输出电压稳定精度、频率稳定度、输出电压动态响应、波形失真度等，都是比较高的。(3)输入供电掉电时，输出电压不受任何影响，没有转换时间。(4)无论输入供电有

6、无，全部负载功率都由逆变器供出，但是UPS的功率容量有限，带负载能力不理想，所以对负载提出限制条件，例如输出电流峰值系数(一般只达到3∶1)、过载能力、输出功率因数(一般为0.8)、输出有功功率小于标定的kAV数等。10(5)由于变换器Ⅰ为整流电路，对电网形成电流谐波干扰，输入功率因数低，经滤波后，最小的谐波电流成分在10%左右，而输入功率因数只有0.8左右。(6)此类UPS的新产品在变换器Ⅰ中使用了功率因数校正技术，可把输入功率因数提高到接近1，输入电流谐波成分也大幅度降低。(7)在输入供电存在时，由于两个变换器都承担

7、100%的负载功率，所以整机效率低，10 kVA以下的UPS为80%左右，50 kAV的可达85%～90%，100 kAV以上的可达90%～94%。117.1.4双向变换串/并联补偿在线式双向变换串/并联补偿在线式UPS是双变换电路结构，在线工作，但由于使用了串/并联补偿原理，相对双变换在线式UPS而言，在适应电网环境、不干扰电网、输出能力和可靠性等多项主要指标方面都有了新的突破，电路结构如图7-4所示。图7-4双向变换串/并联补偿在线式122．双向变换串/并联补偿在线式的性能特点(1)因为变换器Ⅱ随时监视控制输出电压，

8、并通过变换器Ⅰ参与主回路电压的调整，所以不管有无输入供电，都可以向负载提供高质量的电源。(2)该电路输出电压稳定度、输出电压动态响应、波形失真等指标都是比较高的。输入供电掉电时，输出电压不受影响，没有转换时间。(3)当负载电流发生畸变时，也由变换器Ⅱ调整补偿掉，是典型的在线工作方式。(4)当输入供电存在时，变换器Ⅰ和