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UPS的切换

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作者:时间:2007-12-10来源:电子元器件网收藏

  一般用户所关心的切换多是指市电断电而变为电池供电的时所用的时间。实际上,由于此时主回路和旁路两个静态开关都没有动作,所以不能称作切换,当然也就不存在什么切换时间。实际中的切换是逆变器和旁路之间的切换,这种切换是否存在间隔呢?下面就对此进行讨论。

1. 传统双变换的切换

  传统双变换的切换是在两个电压之间进行的,如图1所示。由于逆变器输出电压Uinv一直跟踪旁路电压Up,故二者之间有一个相位差θ,这就造成了切换时的瞬时电压差,于是在切换时就出现了一些现象。假如由逆变器向旁路切换,有三种情况:

  (1)当Up=Uinv 即相位差θ=0或在两个电压的交点上切换时,二静态开关要共同导通一段时间,一直到原来已导通晶闸管上的两端电压为0或反向才截止,变成切换后的晶闸管继续导通,由于这段时间的重合,形成0切换;

  (2)Up>Uinv  即市电电压超前或滞后逆变器输出电压一个相位角θ,在切换时由于旁路静态开关开启时交点以前的输出电压Up>Uinv,连接逆变器的静态开关被反向截止,由于旁路静态开关开启在先,而连接逆变器的静态开关截止在后,故输出无间隔;

  (3)Up<Uinv 同样市电电压超前或滞后逆变器输出电压一个相位角θ,在切换时由于旁路静态开关开启时的输出电压Up<Uinv,连接逆变器的输出电压Uinv降到等于或小于静态开关电压Up以前,旁路静态开关不能开启,这时连接逆变器的静态开关只有在旁路静态开关开启后才能截止,因为晶闸管的开启时间很短(一般小于1µs)而截止时间很长(一般约为30µs),故输出也无间隔。

图1 传统双变换UPS的切换原理图和波形图

  上面是理想的情况,由于静态开关的两只晶闸管是同时触发的,所以就存在倒灌或形成环流的危险,这可用上述同样的方法分析,在此不重复。因此尽量减少切换的次数是减少切换故障的有效措施。{{分页}}

2.串并联调整式(Delta变换)UPS的切换

  鉴于上述具有输出隔离变压器传统双变换UPS切换中的弊病,串并联调整式(Delta变换)UPS在电路结构上就彻底避免了,如图2所示就是串并联调整式(Delta变换)UPS的切换结构原理图。由该图中可以看出两个问题:

图2 串并联调整式(Delta变换)UPS的切换结构原理图

  (1)UPS的两个静态开关是在同一个电压上进行切换的,所以既无相位差也无幅度差,因此也就不会出现切换时的环流。

  (2)因为当需要切换时,一个静态开关上的控制信号取消和另一个静态开关上的控制信号出现是同时的,因此和控制信号来得早晚关系不大,即不论控制信号来得早晚其动作都是同时的。虽然是在同一个电压上切换,但也存在三种情况,假如也是由逆变器向旁路切换,即

  ①Up=U0时,二静态开关Kin和Kp有一个共同导通时间,待电压过0时,Kin截止,Kp继续导通,形成了0切换;

  ②Up>U0时,Kp被打开后一方面向负载送电,一方面将Kin截止,由于Kp被打开在先,而Kin截止在后,因此形成了0切换;

  ③Up<U0时,只有逆变器输出电压U0降到等于或小于静态开关电压Up以后,Kp才被打开,因为晶闸管的开启时间很短(一般小于1µs),而截止时间很长(一般约为30µs),故输出也无间隔。

  由上面的讨论可以看出,在几种切换的情况下都是0切换时间,而且无环流形成。

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关键词: UPS 电源

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