开关电源设计与应用PPT课件
合集下载
开关电源设计入门培训资料(ppt48张)
保险丝(Fuse)
保险丝的工作原理
保险丝通电时，由电能转换的热量使可熔体的 温度上升。正常工作电流或允许的过载电流通 过时，产生的热量通过可熔体、外壳体向周围 环境辐射，通过对流、传导等方式散发的热量 与产生的热量逐渐达到平衡。如果产生的热量 大于散发的热量，多余的热量就逐渐积聚在可 熔体上，使可熔体温度上升；当温度达到和超 过可熔体的熔点时，就会使可熔体熔化、熔断 而切断电流，起到了安全保护电路的作用。
功率二极管
功率场二极管选择及应用降额. 1)平均连续电流:80% 2) 浪涌电流: 90% 3)浪涌I2t: 80% 4)反向电压: 80% 5)雪崩能量: 不允许 6)最大的结温: 80%
功率二极管
功率二极管规格书
保险丝(Fuse)
保险丝的作用 1）正常情况下，保险丝在电路中起连接电 路的作用。 2）非正常情况下，保险丝作为电路中的安 全保护元件，通过自身熔断安全切断并 保护电路。
如上图所式，栅极电压从0V上升到10V过程中，栅极电流Ig包括I1和I2两 部分，
功率场效应管 (Mosfet)
Hale Waihona Puke 需要栅极的总电流Ig为Ig=I1+I2=0.36+0.564=0.924A
功率场效应管 (Mosfet)
功率场效应管栅极驱动上升和下降时间 导通延迟时间：Trd=Vgsth（2.5V)-（0V） 关断延迟时间: Tfd=Vgl（10V)-Vgsth（2.5V)
功率场效应管 (Mosfet)
功率场效应管 (Mosfet)
功率场效应管 (Mosfet)
功率场效应管栅极驱动电路
10 R1
12 V1 1u C1 V2 1K R2
《开关电源教案》课件
《开关电源教案》PPT课件第一章：开关电源概述1.1 教学目标让学生了解开关电源的定义、特点和应用领域让学生掌握开关电源的基本工作原理1.2 教学内容开关电源的定义和特点开关电源的应用领域开关电源的基本工作原理1.3 教学方法采用PPT课件展示开关电源的相关图片和示意图，帮助学生直观理解通过案例分析，让学生了解开关电源在实际应用中的重要性第二章：开关电源的组件和工作原理2.1 教学目标让学生掌握开关电源的主要组件及其功能让学生了解开关电源的工作原理2.2 教学内容开关电源的主要组件及其功能开关电源的工作原理示意图开关电源的输入和输出特性2.3 教学方法通过PPT课件展示开关电源组件的实物图片和功能介绍，帮助学生理解和记忆利用示意图和电路图，讲解开关电源的工作原理，引导学生思考和理解第三章：开关电源的设计和应用3.1 教学目标让学生了解开关电源的设计原则和方法让学生掌握开关电源在实际应用中的注意事项3.2 教学内容开关电源的设计原则和方法开关电源在实际应用中的注意事项开关电源的常见问题和解决方法3.3 教学方法通过PPT课件展示开关电源的设计案例，让学生了解设计原则和方法结合实际情况，讲解开关电源在应用中的注意事项，引导学生思考和讨论第四章：开关电源的测试和维护4.1 教学目标让学生掌握开关电源的测试方法和工具让学生了解开关电源的维护和保养知识4.2 教学内容开关电源的测试方法和工具开关电源的维护和保养知识开关电源的故障诊断和排除方法4.3 教学方法通过PPT课件展示开关电源的测试方法和工具，让学生了解测试过程讲解开关电源的维护和保养知识，引导学生掌握维护技巧第五章：开关电源的最新发展5.1 教学目标让学生了解开关电源的最新发展动态让学生掌握开关电源的未来发展趋势5.2 教学内容开关电源的最新发展动态开关电源的未来发展趋势开关电源的技术创新和应用前景5.3 教学方法通过PPT课件展示开关电源的最新发展成果，让学生了解行业动态引导学生思考开关电源的未来发展趋势，激发学生的创新意识第六章：开关电源的效率和稳定性6.1 教学目标让学生理解开关电源的效率概念让学生掌握提高开关电源稳定性的方法6.2 教学内容开关电源的效率及其影响因素开关电源稳定性的重要性提高开关电源效率和稳定性的方法和技术6.3 教学方法通过PPT课件展示开关电源效率的计算方法和实例，帮助学生理解分析实际案例，讲解提高开关电源稳定性的常见措施，引导学生思考第七章：开关电源的环保和节能7.1 教学目标让学生了解开关电源在环保和节能方面的意义让学生掌握开关电源的环保和节能技术7.2 教学内容开关电源在环保和节能方面的作用开关电源的环保和节能技术开关电源的能效标准和认证7.3 教学方法通过PPT课件展示开关电源在环保和节能方面的优势，帮助学生认识其重要性讲解环保和节能技术，引导学生关注开关电源的可持续发展第八章：开关电源的安全性和保护措施8.1 教学目标让学生理解开关电源安全性的重要性让学生掌握开关电源的保护措施8.2 教学内容开关电源安全性分析开关电源的保护措施及其作用开关电源的安全标准和规范8.3 教学方法通过PPT课件展示开关电源安全性问题和案例，帮助学生认识到安全性的重要性讲解保护措施，分析其原理和应用，引导学生理解并掌握第九章：开关电源的实例分析9.1 教学目标让学生通过实例了解开关电源的实际应用让学生掌握开关电源的性能评估方法9.2 教学内容开关电源的实例解析开关电源性能评估方法和指标实例中开关电源的优缺点分析9.3 教学方法通过PPT课件展示实例，让学生了解开关电源在实际中的应用情况引导学生分析实例中的性能指标，评估开关电源的性能第十章：开关电源的的未来挑战和机遇10.1 教学目标让学生了解开关电源面临的挑战让学生掌握开关电源的机遇和发展方向10.2 教学内容开关电源面临的挑战和问题开关电源的机遇和发展方向开关电源行业的发展趋势和前景10.3 教学方法通过PPT课件展示开关电源面临的挑战和问题，帮助学生认识到问题的存在讲解开关电源的机遇和发展方向，引导学生思考未来的发展潜力重点和难点解析一、开关电源的定义和特点：理解开关电源的基本概念和区别于其他电源的特点是理解后续内容的基础。
《开关电源技术》PPT课件
CR
iS
t
O
uVD
t
O
t0
t1
a)
b)
图5-2 硬开关电路及波形
a）电路图 b）理想化波形
（显示放大图）
2021/4/25
6
5－31.2 零电压开关与零电流开关
❖ 零电压开通和零电流关断要靠电路中的谐振来实现。
❖ 零电压关断：与开关并联的电容能使开关关断后电 压上升延缓，从而降低关断损耗，有时称这种关断 过程为零电压关断。
❖ 软开关： – 在电路中增加了小电感、电容等谐振元件，在开关过程前后 引入谐振，使开关条件得以改善。 – 降低开关损耗和开关噪声。 – 软开关有时也被成为谐振开关。
❖ 工作原理： – 软开关电路中S关断后Lr与Cr间发生谐振，电路中电压和电流 的波形类似于正弦半波。谐振减缓了开关过程中电压、电流 的变化，而且使S两端的电压在其开通前就降为零。
a）基本开关单元 b）降压斩波器中的基本开关单元
c）升压斩波器中的基本开关单元 d）升降压斩波器中的基 本开关单元
2021/4/25
9
5－3.2 软开关电路的分类
1． 准谐振电路 ❖ 准谐振电路中电压或电流的波形为正弦半波，因此称之为准谐振。 ❖ 为最早出现的软开关电路，可以分为：
– 零电压开关准谐振电路(Zero-Voltage-Switching Quasi-Resonant Converter—ZVS QRC）；
– 零电压开关多谐振电路(Zero-Voltage-Switching Multi-Resonant Converter—ZVS MRC）；
– 用于逆变器的谐振直流环节(Resonant DC Link）。
特点：
– 谐振电压峰值很高，要求器件耐压必须提高；
《开关电源设计》课件
电感的计算
根据电路要求计算合适的电 感值，需要考虑输入输出电 压、电流、开关频率等参数 。
电阻的选择与计算
根据电路要求选择合适的电 阻，需要考虑其阻值、功率 、精度等参数，并根据电路 参数计算出所需的阻值。
开关电源的优化设计方法
提高效率
采用低损耗元件、优化电路结构、降低热损 耗等方法提高效率。
降低噪音
3
AFR（年度故障率）
设备在单位时间内发生故障的概率。
影响开关电源可靠性的因素
元器件质量
元器件的品质和可靠性直接影响开关电源的寿命和稳定性。
电路设计
合理的电路设计能够提高开关电源的稳定性和可靠性。
制造工艺
制造工艺的精细程度和质量控制影响产品的可靠性和稳定性。
环境因素
温度、湿度、灰尘等环境因素对开关电源的可靠性产生影响。
全桥式开关电源
适用于大功率、要求输出电压 较高的场合。具有输出电压高
、效率高的特点。
开关电源的元件选择与计算
开关管的选择
根据电路要求选择合适的开 关管，如MOSFET、IGBT等 ，需要考虑其额定电压、电 流、开关频率等参数。
滤波电容的选择
根据输出电压的要求选择合 适的滤波电容，需要考虑其 容量、耐压、温度系数等参 数。
详细描述
开关电源是一种将电能进行高效转换的设备，通过控制开关管的工作状态，实 现电压和电流的调节。它具有高效率、高可靠性、体积小、重量轻等特点，因 此在许多领域得到广泛应用。
开关电源的应用领域
总结词
开关电源广泛应用于通信、计算机、工业控制、医疗器械等 领域。
详细描述
开关电源具有高效率、高可靠性、体积小、重量轻等特点， 因此在许多领域得到广泛应用。它广泛应用于通信、计算机 、工业控制、医疗器械等领域，为各种电子设备提供稳定的 电源供应。
开关电源设计.ppt
(f0.96 mm)。
第6章 开关电源设计
2) 开关管、 整流二极管和续流二极管的选择
由于开关管断开时原边线圈N1两端的感应电动势限制到 eL≈300 V，交流输入电压经全波整流、 电容滤波后，直流 输入电压的最大值
Uimax 240
N2 N1
339 V
所以整流二极管所承受的最高反向电压为
(6-10)
UD
e
N2 N1
60 V
续流二极管所承受的最高反向电压为
UP
Uimax
N2 N1
68 V
(6-11) (6-12)
第6章 开关电源设计
流过整流二极管和续流二极管的最大电流为
ID=I2P=Io+0.5 A
(6-13)
得ID＝2.75 A。根据以上计算选择肖特基半桥MBR25120CT,
Uo
TON
式中, U2为副边线圈最小ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ压。 计算得
(6-8)
U2
Uo
U DF D
UL
25.4 V
(6-9)
第6章 开关电源设计
取UDF＝0.5 V，Uo＝3 V，代入式(6-8)可得L＝140 μH。 根据输出电感上的电流IL＝Io，所需绕组导线截面积应为 2.5/4＝0.625 mm2，故选择截面积为0.6362 mm2导线
第6章 开关电源设计
第6章 开关电源设计
6.1 小功率开关电源设计 6.2 大功率高稳定度开关电源设计 6.3 模块化逆变电源设计 6.4 便携式开关电源设计 6.5 多输出高精度直流稳压电源系统 6.6 通信系统电源设计 6.7 基于交错并联技术的励磁电源 6.8 多重变换技术 6.9 电磁兼容技术与噪声
第6章 开关电源设计
2) 开关管、 整流二极管和续流二极管的选择
由于开关管断开时原边线圈N1两端的感应电动势限制到 eL≈300 V，交流输入电压经全波整流、 电容滤波后，直流 输入电压的最大值
Uimax 240
N2 N1
339 V
所以整流二极管所承受的最高反向电压为
(6-10)
UD
e
N2 N1
60 V
续流二极管所承受的最高反向电压为
UP
Uimax
N2 N1
68 V
(6-11) (6-12)
第6章 开关电源设计
流过整流二极管和续流二极管的最大电流为
ID=I2P=Io+0.5 A
(6-13)
得ID＝2.75 A。根据以上计算选择肖特基半桥MBR25120CT,
Uo
TON
式中, U2为副边线圈最小ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ压。 计算得
(6-8)
U2
Uo
U DF D
UL
25.4 V
(6-9)
第6章 开关电源设计
取UDF＝0.5 V，Uo＝3 V，代入式(6-8)可得L＝140 μH。 根据输出电感上的电流IL＝Io，所需绕组导线截面积应为 2.5/4＝0.625 mm2，故选择截面积为0.6362 mm2导线
第6章 开关电源设计
第6章 开关电源设计
6.1 小功率开关电源设计 6.2 大功率高稳定度开关电源设计 6.3 模块化逆变电源设计 6.4 便携式开关电源设计 6.5 多输出高精度直流稳压电源系统 6.6 通信系统电源设计 6.7 基于交错并联技术的励磁电源 6.8 多重变换技术 6.9 电磁兼容技术与噪声
开关电源设计与应用--自激式开关电源 ppt课件
图2-5 降压比增大电路
2.2.2 自激电源的同步控制
图2-6 TC-29CX电源电路
2.3 自激式降压型集成电源
2.3.1 直接取样电源电路
图2-7 直接取样开关电源电路
2.3.2 间接取样电源电路
图2-8 间接取样开关电源电路
2.4 升压式自激电源
升压式开关电源是不隔离型开关电源的另一种应用较多的开关电源，尤其 在目前的移动通信、移动视频显示器中更得到广泛应用。
图2-12 正反馈脉冲钳位电路
图2-13所示为恒流驱动电路，电路中设有两路正反馈支 路。
图2-13 恒流驱动电路
2.5.3 双PWM控制 为了提高稳压效果，自激式开关电源可以采用双路或多
路PWM控制，采用两只脉宽控制管或两路独立的控制电路， 扩大脉宽调制器的控制能力。因为两路PWM电路同时出现 故障的机会极小，所以不仅提高了控制能力，可靠性也大为 提高。
采用双路控制的自激式开关电源属故障前保护，常设以下保护电路。
(1) 软启动电路。在开关电源启动时，开关管振荡过程中的振荡脉宽不是 突然进入额定脉宽，而是有一段启动过程。以图2-11的电路为例，开机瞬间， C312两端取样电压达到额定值需有一定时间，在C312充电过程中，误差放大器检 出的取样电压偏低，因而脉宽控制电路减小了对开关管基极的分流，使振荡电 路脉宽增大，形成开机冲击电流。脉宽的增大，使开关管在开机瞬间有一较大 的冲击电流。为了避免这种硬启动过程带来的危害，需要在取样分压电路中加 入软启动电路。
1．双路PWM电路 图2-14为双路PWM控制的基本电路。
1．双路PWM电路
图2-14 双路PWM控制的基本电路
2．隔离开关电源保护电路
开关电源保护电路设置的作用是：保护开关电源本身，尽量减少 故障率，或者在偶然发生故障时减小其损坏范围；设置输出过压保护， 避免损坏负载电路。
2.2.2 自激电源的同步控制
图2-6 TC-29CX电源电路
2.3 自激式降压型集成电源
2.3.1 直接取样电源电路
图2-7 直接取样开关电源电路
2.3.2 间接取样电源电路
图2-8 间接取样开关电源电路
2.4 升压式自激电源
升压式开关电源是不隔离型开关电源的另一种应用较多的开关电源，尤其 在目前的移动通信、移动视频显示器中更得到广泛应用。
图2-12 正反馈脉冲钳位电路
图2-13所示为恒流驱动电路，电路中设有两路正反馈支 路。
图2-13 恒流驱动电路
2.5.3 双PWM控制 为了提高稳压效果，自激式开关电源可以采用双路或多
路PWM控制，采用两只脉宽控制管或两路独立的控制电路， 扩大脉宽调制器的控制能力。因为两路PWM电路同时出现 故障的机会极小，所以不仅提高了控制能力，可靠性也大为 提高。
采用双路控制的自激式开关电源属故障前保护，常设以下保护电路。
(1) 软启动电路。在开关电源启动时，开关管振荡过程中的振荡脉宽不是 突然进入额定脉宽，而是有一段启动过程。以图2-11的电路为例，开机瞬间， C312两端取样电压达到额定值需有一定时间，在C312充电过程中，误差放大器检 出的取样电压偏低，因而脉宽控制电路减小了对开关管基极的分流，使振荡电 路脉宽增大，形成开机冲击电流。脉宽的增大，使开关管在开机瞬间有一较大 的冲击电流。为了避免这种硬启动过程带来的危害，需要在取样分压电路中加 入软启动电路。
1．双路PWM电路 图2-14为双路PWM控制的基本电路。
1．双路PWM电路
图2-14 双路PWM控制的基本电路
2．隔离开关电源保护电路
开关电源保护电路设置的作用是：保护开关电源本身，尽量减少 故障率，或者在偶然发生故障时减小其损坏范围；设置输出过压保护， 避免损坏负载电路。
《开关电源基础教程》课件
开关电源的工作流程
01
输入电路将交流电转换 为直流电。
02
通过开关管的控制，将 直流电输入变压器进行 电压转换。
03
通过输出电路的滤波和 稳定，输出稳定的直流 电。
04
控制电路监测电源的工 作状态，根据需要调整 开关管的通断。
开关电源的波形分析
01
02
03
04
输入波形
分析输入电压和电流的波形， 了解其是否满足开关电源的要
THANKS
感谢观看
详细描述
开关电源是一种将电能进行转换的设备，通过控制开关管开通和关断的时间比率 ，将输入的直流电压转换成特定的输出电压或电流。开关电源的核心是开关管， 通过控制其开通和关断的时间比率，实现电能的转换。
开关电源的特点
总结词
开关电源具有效率高、体积小、重量轻、动态性能好等特点。
详细描述
开关电源的效率一般在80%以上，甚至可以达到90%以上，相比传统的线性电源，具有更高的能源利用效率。由 于开关电源的开关管工作在高频率，使得其体积和重量相对较小，有利于设备的紧凑设计和轻量化。此外，开关 电源的动态性能较好，能够快速响应负载的变化，维持稳定的输出电压或电流。
高频化与小型化
随着技术的进步，开关电源正朝 着更高频率和更小体积的方向发 展，以满足便携式设备和穿戴设
备等新兴市场的需求。
智能化与网络化
智能化和网络化技术使得开关电源 具备远程监控、故障诊断和自动调 整等功能，提高了电源的管理效率 和可靠性。
绿色环保
随着环保意识的提高，低噪声、低 辐射、低能耗的绿色开关电源成为 未来的发展趋势，有助于减少对环 境的负面影响。
开关电源的应用前景
电动汽车与充电设施
开关电源培训 ppt课件
1-4:反激变换器（Flyback）工作原理 （电流断续模式）
Vin
n:1
Vo
D
Io
Lm
Vgs
Co
D G
S
根据变压器的伏秒平衡：
Vo Vin * D n *(1 D)
Vo' Vo
Vd s Im
ID
根据能量守恒：
1 2
LmI
2 p
Vo2 R
T
VL
Ip
VinDT Lm
Vo RT Vin
LkIp 2
Vr Lk * Ip Cds
Vgs
Vd s Im
ID
T
D 1-
V
D
Vin+nV
r
o
Ip
ID-p
VL
9
Vin -nVo
Vin Io ppt课件
1-4:反激变换器（Flyback）工作原理（2）
Vin
n:1
Vo
D
Io
R Lm
Vc
Co
Vc
Lk
D G
S
Ploss=(Vc-Vin)2/R
14
ppt课件
反激电源简化电路
15
ppt课件
3-2：变压器设计
参数设定：初级匝数-Np，次级匝数Ns，输入母线直流电压为Vin， 匝比为n，VDf为续流二极管反向耐压，Vo为输出电压，Vor为反射电 压，D为MOS开通占空比，Ton为MOS导通时间，Vleg为变压器漏 感产生的尖峰电压
N=Np/Ns
3-1
Vds=Vinmax+Vleg+Vor
3-2
Vin*Ton=Vor*Toff
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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电路结构见图7-1所示。
• 图7-1 后备式UPS电路结构
后备式UPS的性能特点
(1) 电路简单，成本低，可靠性高。
(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。
(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
(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s左右，可以满足普通 负载要求。
第7章 UPS电路原理与应用
7.1 UPS的电路结构 及性能特点
7.2 新型UPS变换技 术
7.1 UPS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
7.1.1 后备式UPS
因数(一般为0.8)、输出有功功率小于标定的kAV数等。
(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
可靠性大幅度提高。
尽管UPS技术发展很快，但是上述四种结构的UPS均有广泛应用， 这种现象是在对UPS使用要求不断提高和UPS技术不断进步的过程中形 成的，如果从技术先进性、主要性能指标(对电网的适应能力，输出能 力和可靠性)的优劣、输出功率等级、生产成本、不同的使用场合等方 面作一综合性的比较，可以肯定，虽然这四种类型的UPS将并存下去，
(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。
85%～90%，100 kAV以上的可达90%～94%。
7.1.4 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。
(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。
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，使其完全具备双变换在线式的转
7.1.2 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
在线互动式UPS的性能特点
(1) 电路稍复杂，供电连续性好。
图7-4 双向变换串/并联补偿在线式
2．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，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和变换器Ⅱ只对输入电压与输出电 压的差值进行调整和补偿，逆变器承担的最大功率仅为输出功率的20%， 所以这种类型的UPS功率容量很小，为输出功率的1/5左右，功率裕量大，
(5) 与双变换在线式相比，过载能力增强，可达200%/1 min, 电流波 峰系数大，可应用于冲击性负载，输出有功功率等于标定的kAV值。
换功能，同时还增加了整个UPS的抗干扰能力。
7.1.3 双变换在线式 1．电路各部分功能
• 图7-3大多双数在变线换式特电别是路大结功率构在线式UPS，都采用双变换电路结
构，电路结构如图7-3所示。
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。
(6) 变换器Ⅰ同时具有对输入端的功率因数校正功能，使输入功率因 数等于1，输入谐波电流降到3%以下。在输入供电存在时，由于两个逆 变器承担的最大功率仅为输出功率的1/5，所以整机效率在很大的功率范
围内都可达到96%。 (7) 在输入供电存在的情况下，UPS连续运行时间的99%是有输入供 电的，变换器功率强度仅为设计值的1/5，所以元器件乃至整机的寿命和
• 图7-1 后备式UPS电路结构
后备式UPS的性能特点
(1) 电路简单，成本低，可靠性高。
(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。
(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
(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s左右，可以满足普通 负载要求。
第7章 UPS电路原理与应用
7.1 UPS的电路结构 及性能特点
7.2 新型UPS变换技 术
7.1 UPS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
7.1.1 后备式UPS
因数(一般为0.8)、输出有功功率小于标定的kAV数等。
(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
可靠性大幅度提高。
尽管UPS技术发展很快，但是上述四种结构的UPS均有广泛应用， 这种现象是在对UPS使用要求不断提高和UPS技术不断进步的过程中形 成的，如果从技术先进性、主要性能指标(对电网的适应能力，输出能 力和可靠性)的优劣、输出功率等级、生产成本、不同的使用场合等方 面作一综合性的比较，可以肯定，虽然这四种类型的UPS将并存下去，
(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。
85%～90%，100 kAV以上的可达90%～94%。
7.1.4 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。
(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。
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，使其完全具备双变换在线式的转
7.1.2 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
在线互动式UPS的性能特点
(1) 电路稍复杂，供电连续性好。
图7-4 双向变换串/并联补偿在线式
2．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，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和变换器Ⅱ只对输入电压与输出电 压的差值进行调整和补偿，逆变器承担的最大功率仅为输出功率的20%， 所以这种类型的UPS功率容量很小，为输出功率的1/5左右，功率裕量大，
(5) 与双变换在线式相比，过载能力增强，可达200%/1 min, 电流波 峰系数大，可应用于冲击性负载，输出有功功率等于标定的kAV值。
换功能，同时还增加了整个UPS的抗干扰能力。
7.1.3 双变换在线式 1．电路各部分功能
• 图7-3大多双数在变线换式特电别是路大结功率构在线式UPS，都采用双变换电路结
构，电路结构如图7-3所示。
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。
(6) 变换器Ⅰ同时具有对输入端的功率因数校正功能，使输入功率因 数等于1，输入谐波电流降到3%以下。在输入供电存在时，由于两个逆 变器承担的最大功率仅为输出功率的1/5，所以整机效率在很大的功率范
围内都可达到96%。 (7) 在输入供电存在的情况下，UPS连续运行时间的99%是有输入供 电的，变换器功率强度仅为设计值的1/5，所以元器件乃至整机的寿命和