基于高频整流模式新型eps及工作原理分析

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1、基于高频整流模式新型EPS及工作原理分析:EPS作为一种可靠的绿色应急供电电源，在电梯?消防?应急照明等场合发挥秉要作用？根据PWM整流器能量双向传输的特点,发展新型EPS应急电源在消防电源中的应用，其充电?放电都由HVM整流器完成?新型EPS应急电源优化传统EPS电源的结构和掠制策略,提高消防电源的效率和管理信息化程度?对新型EPS应急电源的工作原理进行深入的分析，针对直接电流双环PID控制策略在MATLAB环境下进行仿真研究，并对仿真结果进行扼要的分析？关键词：EPS;PWM整流器；蓄电池；电源;MATLAB:TP15:A1EPS应急电源工程供电设计中对于一？二类重要负荷需

2、要考虑供电连续性的措施?除了双电源，双回路供电外，还需配有应急电源?应急电源是与电网在电气上独立的各种电源，包括柴油发电机组和蓄电池，其中蓄电池又分为EPS(EmergencyPowerSupply)和UPS(Un-interruptablePowerSystem)?EPS应急电源是以CPU为核心，加上整流充电模块?逆变放电模块？旁路切换模块和蓄电池组成的智能供电模块，采用电子集成模块化结构的强弱电一体化系统，是一种高科技环保产品？它在紧急的情况下作为重要负荷的第二或第三电源供给，可望替代不少场合的柴油发电机组和UPS?其特点是，采用智能芯片控制，维护简单，自动操作，市电异常时

3、，一般指市电小于187V或高于242V,自动切换，切换时间小于0.5S，可无人值守;采用IGBT逆变桥PWM控制，供电电压稳定，逆变频率稳定，波形好;平吋处于睡眠状态(浮充)，逆变桥不工作，电能损耗小，放电效率高?主要适用于电梯？消防？安防?应急照明？医院手术室和实验室等重要场合?传统的EPS采用后备式结构，如图1所示：计算技术与自动化2007年6月第26卷第2期王坤林等:基于高频整流模式新型EPS及工作原理分析随着现代电力电子技术的发展，高频技术的不断成熟，新型EPS应急电源悄然落地？图2是新型EPS应急电源的原理图？可以看出，它也是后备式电源?在结构上“充电电路”与“逆变电

4、路”合并为一个整流/逆变电路，即P丽整流器?它能够实现传统的EPS充/放电的功能，具体的工作过程是这样的：当市电正常时，Ks合并，即市电同时给负载和电池供电，PWM整流器工作于整流状态，蓄电池浮充？当市电异常时，Ks断开，由电池给负载供电，PWM整流器工作于逆变状态，蓄电池放电？同时，检测蓄电池端电压，直到端电压下降到放电终止电压时，即蓄电池放电完平，自动关闭PWM整流器?2新型EPS应急电源理论基础新型EPS应急电源是以IGBT变换器为基础，高频整流技术为理论根据发展起来的？高频整流技术，S卩PWM整流器，采用全控型开关管取代传统的半控型幵关管或二极管，以PWM斩控整流取代了

5、相控整流或不控整流，具有以下几大优点：1）电能双向传输？2）交流侧电流为正弦波？3）整流吋,交流侧功率因数可控（如单位功率因数控制）？4）较快的动态控制响应？显然，巾于电能的双向传输，PWM整流器就已经不是传统意义上的AC/DC或DC/AC变换器了，当PWM整流器从电网吸收电能时，其运行于整流工作状态，作为整流器工作;而当PWM整流器向电网传输电能时，其运行于逆变状态，作为逆变器工作，所以PWM整流器是集整流与逆变于一身的新型变换器?P丽整流器模型电路图如图3所示：中E为电网电压，L是网侧电感，R是网侧等效电阻?交流侧电压具有如下关系E-V??L+RI+V（V为变换器交流侧电压

6、）在稳态条件下,各电压的矢量关系如图4所示？电网电压E作为实轴坐标系，即有功分量?从图上可知，RI，V??L都是由电流I决定的?控制电流矢量I与E的夹角巾就可以进行网侧功率因数控制，当电流矢量I在第一？四相限时，有I??E?唱？Cos??（l）〉0，？?PWM??整流器吸收电网有功功率，此时??P丽??整流器是真正意义的整流器；当电流矢量I在第二?三相限时，有I??E?唱?cos??（l）〈0,？?P丽??整流器则向电网提供有功功率，此时，？?PWM??整流器则是逆变器？只要控制电流I的大小以及少就可以控制？?PWM??整流器的工作状态（整流/逆变）和功率因数？电流111一定时

7、，

8、V??L

9、也一定，忽略R的影响，电压矢量关系如图5所示？3新型EPS工作原理分析3.1新型EPS工作原理分析新型EPS的功能应该满足传统EPS的全部功能和蓄电池的充电要求？蓄电池理想充电电流是指数下降的[1],这里所说的蓄电池是指应用在消防电源中的阀控铅酸蓄电池?一般情况下，蓄电池的充电过程可分恒流充电，恒压充电和浮充三个过程？当市电异常时，蓄电池放电给负载供电，P丽整流器进入逆变放电状态，即无源逆变过程？蓄电池在使用过程中，容量是不断下降的，当电池容量衰减至初始值的80%时，进入快速失