UPS架构以及原理

3C3 UPS架构以及工作原理介绍

张椿涛

一>整体介绍

产品介绍：

3C3系列产品是具有高效率、高性能的双转换存在线，三相输入，三相输出的UPS.

3C3系列产品几乎可以完全解决所有电源问题，如断电、市电高低压、电压波动、谐波失真等电源问题.

注：以下均以3C3-30KS-ISO为例:

面板1.负责显示LCD发出的关于UPS各部分参数.

2. ENTER确认键功能

通讯板提供多种通讯断口RS232、RS485、PPVIS、AS400

滤波板滤除输入输出电压中的差模、共模干扰

MOV板滤除输入市电中的尖峰高压

隔离变压器输入市电与UPS电气隔离

输入电感防止输入电流突变

UPS整体架构介绍：

3C3 UPS架构示意图

功率板PSDR=整流器+升压电路+逆变器

UPS主要功能是提供稳定的电源，所以按照供电渠道来划分UPS为维护模式、旁路模式、市电模式、电池模式四个部分，分别对应四种工作模式：

A.市电模式:

市电模式是UPS正常工作的状态,UPS将输入的市电经过整流(AC->DC),升压(DC->DC),逆变(DC->AC) 后转变成稳定可靠的电源输出,工作示意流程图如下:

说明：

供电回路

充电回路

UPS市电模式工作示意图

市电→隔离变压器→输入EMI →整流电路(AC->DC)→升压电路(DC->DC) →逆变电路(DC->AC)→输出继电器→输出EMI→输出端子→负载

市电向负载供电的同时,经过整流器后通过充电器给电池充电

B．电池模式：

UPS电池模式工作示意图

电池→电池SCR→升压电路(DC->DC)→逆变电路(DC->AC)

→输出继电器→输出EMI→输出端子→负载

电池模式是UPS在市电发生异常(UPS自身工作正常)时的供电状态

C.旁路模式

UPS旁路模式工作示意图

市电→隔离变压器→输入EMI →STS静态开关→输出EMI→输出端子→负载

市电通过STS向负载供电的同时,经过整流器整流后通过充电器给电池充电

旁路模式是UPS自身发生异常（市电电压正常）时的供电状态

D．维护模式

市电→隔离变压器→维护开关→负载

维护模式是对UPS进行维修时所选择的工作状态,此时负载由市电直接供电,可以对UPS进行维修测试动作.

二>各部分电路工作原理介绍:

1.功率板(单相)：

功率板（PSDR）是UPS主要组成部分，主要担负UPS电源转换功能

主要由整流电路、升压电路、逆变电路三部分组成：

充电输入电压

功率板示意图

2.1进出功率板接线：

“两输入，两输出，一充一放，外加控制”

a.>市电输入: 火线(L):输入EMI板I/P-L →功率板I/P-L

零线(N): 输入EMI板I/P-N →功率板I/P-N “两输入”：

b>电池输入: 电池正极(BA T+): 充电板BAT+ →功率板BA T+

电池负极(BAT-): 充电板BAT- →功率板BAT-

a>逆变电压输出:火线(L): 功率板O/P-L →输出EMI板O/P-L

零线(N): 功率板O/P-N → BUS电容N

“两输出”:

b>整流电压输出: 整流正(REC+): 功率板REC+ →充电板REC+

整流负(BAT-): 功率板BAT- →充电板BAT-

a>±BUS电容充电:+BUS充电: 功率板+BUS → BUS电容正极

-BUS充电: 功率板-BUS → BUS电容负极“一充一放”:

b>±BUS电容放电: +BUS放电: BUS电容正极→功率板+BUS-INV

-BUS放电: BUS电容负极→功率板-BUS-INV “外加控制”: CCB →功率板排线: 排线中包括功率板正常工作所需的控制电源及控制信号.

1.2 功率板各组成部分工作原理介绍:

1.2.1 整流器(AC→DC):

作用: 将市电输入的交流电变换成直流电,即AC→DC

整流工作示意图

整流电路示意图

1.2.2升压BOOST电路(DC DC):

作用：将整流后的直流电压（±REC电压）通过升压电路变化成UPS逆变器所需要的稳定的BUS电压. 升压电路由PFC CARD控制.

升压BOOST工作示意图

BOOST工作电路原理示意图

1.2.3逆变电路:

作用: 将稳定的±BUS电压转变成幅值、频率稳定的交流电压

逆变器工作示意图

逆变器电路原理示意图

2.STS (Static Transfer Switch )静态转换开关

作用：1. 在UPS发生异常时为负载提供供电通道.

2.输入、输出电压以及负载侦测.

STS静态转换开关工作示意图

STS接线介绍：“三进三出一N线，外加控制与侦测”

“三进”：市电三相输入火线（L A L B L C）, 输入EMI 板→ STS输入“三出”: 旁路三相输出火线,（L A L B L C）, STS输出→输出EMI板“一N线”: 输入、输出电压参考线, BUS电容N线→STS N线

“控制”: CU4 → STS 排线, 传递信号和开关控制信号

“侦测”: CT线圈输出电流侦测信号线.

注: 1. STS自身还有一温度侦测线,位置如实物所示

2.STS自身工作所需要的电源由自身产生(AB线电压)

TX

INPUT A

+24V电源供STS自身使用INPUT B

所以输入AB间阻抗大约有120Ω