续流二极管在UPS整流和逆变电路中的应用

续流二极管在UPS整流和逆变电路中的应用

二极管在UPS中的功能说明

(1)限幅元件

二极管正向导通后，其正向压降(U F)基本保持不变(硅管为0.7V，锗管为0.3V)。利用这一特性，在电路中作为限幅元件，可以把信号幅度限制在一定范围内。

(2)整流二极管

利用二极管单向导电性，可以把方向交替变化的交流电变换成单一方向的脉动直流电。

(3)开关元件

二极管在正向电压(U F)作用下电阻很小，处于导通状态，相当于一只接通的开关；在反向电压(U R)作用下，电阻很大，处于截止状态，如同一只断开的开关。利用二极管的开关特性，可以组成各种逻辑电路(见图1)。

图1 二极管的正方和反向电压

(4)续流二极管和缓冲二极管

UPS中的快速开关元件要求采用快恢复二极管作为续流二极管。在每一次的开关过程中，续流二极管由导通切换到截止状态。

续流二极管在UPS整流和逆变电路中的应用

无论是在IGBT或是在MOSFET变换器中，对续流二极管的要求都取决于它是工作在逆变运行状态还是在整流状态。就算是在传递功率一样的情况下，这两种工作状态下的损耗也会有所不同的。

逆变运行的特点总的来说是能量由直流电压母线端流向交流电压端。也就是说，交流电压端和负载相连接并给其供电。

在整流运行的状态下，平均的能量由交流电压端流向直流电压母线端。在这种情况下，变流器是作为一个斩波整流器工作在电网端或发电机输出端。

在传递功率相等的条件下，功率半导体内不同的损耗主要由在整流和逆变运行期间交流端电压和电流基波之间的相位所决定。这一点可以通过下图(2)所示的基本电路来做进一步的说明。

图2 采用IGBT和续流二极管的逆变器基本电路

从图中可以看到：

(1)如果U o为正，i L>0，电流通过VT1；

(2)如果U o为负，i L>0，电流通过续流二极管VD2；

(3)如果U o为正，i L<0，电流通过续流二极管VD1；

(4)如果U out为负，i L<0，电流通过VT2。

所以在给定了电流的有效值的情况下，IGBT和续流二极管中出现的导通损耗由电压和电流基波之间的功率因数以及变流器的调制度(决定占空比)所决定。