UPS工作原理及简易结构
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• 保护电路包含短路及过载保护、空载保护、蓄电池保护、交流极性保护等。
正弦波输出后备式UPS工作原理
正弦输出后备式UPS
正弦波输出后备式UPS工作原理
• 基本工作原理 – UPS处于逆变器供电状态的控制过程
正弦波输出后备式UPS工作原理
正弦波输出后备式UPS工作原理
– 市电供电-逆变器供电转换控制电路工作过程。
准方波输出后备式UPS工作原理
准方波输出后备式UPS工作原理
• 市电恢复切换 – 切换控制电路必须协助逆变器实现以下目标： • 逆变器输出相位与市电完全同步； • 逆变器输出电压与市电电压相等。
正弦波输出后备式UPS工作原理
• 该UPS由逆变电路、SPWM电路、充电电路、调整电路、保护和告警电路、转 换开关，其中SPWM电路包含三角波、正弦发生器等。
UPS工作原理
• 1、准方波输出后备式UPS工作原理 • 2、正弦波输出后备式UPS工作原理 • 3、在线式UPS工作原理 • 4、串并联式UPS技术 • 5、三相输入型UPS工作原理 • 6、中频UPS工作原理 • 7、变频UPS工作原理 • 8、电力有源滤波技术
准方波输出后备式UPS工作原理
• UPS按输出电压波形分，有方波、准方波以及正弦 波等，所谓的“方波”或“阶梯波”实际上就是准方 波。一般容量较小。
中频UPS工作原理
• 系统组成与工作原理 – 矢量变频器 – 蓄电池组 – 静态开关 – DC/DC变换器
中频UPS工作原理
中频UPS工作原理
中频UPS工作原理
电力有源滤波技术
• 传统谐波抑制和无功补偿多采用无源滤波技术， 如电力电容器等无源滤波器。
– 无源滤波器存在的主要问题：
• 抑制固定次数谐波，并会对某些次数谐波产 生谐振，造成谐波放大；
• 主要特点：
– 工作范围宽：交流输入电压155-285V – 稳压范围宽：输入175-275V之间，保证输出在220V的10%
wk.baidu.com范围内。
准方波输出后备式UPS工作原理
准方波输出后备式UPS工作原理
准方波输出后备式UPS工作原理
• 大容量后备式UPS原理
准方波输出后备式UPS工作原理
• 大容量后备式UPS工作原理与小容量相同，但是有一些关键技术问题： – 适用于电动机负载的大功率逆变技术； – 大容量后备UPS的市电、逆变切换技术。
串并联式UPS技术
• DELTA变换基本功能 – 图2.45 – 图2.46
串并联式UPS技术
串并联式UPS技术
三相输入型UPS工作原理
• 以三相输入、单相输出小功率在线式UPS为例。
三相输入型UPS工作原理
• 各组成部分：
– 主电路、调整电路、正弦脉宽调制电路、驱动电路构成双 闭环调节系统，使UPS输出电压稳定，输出波形失真小；
串并联式UPS技术
– DC电容器，对直流总线上的高频电流纹波提供能量储存，并且抑制电池 上的电压纹波。
– 静态开关，由反接并联可控硅组成，一个为主静态开关，一个为旁路静 态开关，旁路作用为当UPS过载或逆变器故障时，保证不间断切换至电网 供电，主静态开关保证当电网故障转换为电池供电时，UPS电压不反馈到 电网。
串并联式UPS技术
• 基本工作原理 – 串联调整，图2.39 – 并联调整，图2.40，图2.41 – 串并联调整，图2.43
串并联式UPS技术
串并联式UPS技术
串并联式UPS技术
串并联式UPS技术
串并联式UPS技术
• 基本构成和基本功能
– 主变换器，由IGBT构成四象限脉宽调制变换器，其为固定 电压源，调整负载电压。
准方波输出后备式UPS工作原理
• 适用于电动机负载的大功率逆变技术 – 大容量后备式UPS，负载常为电动机负载，冲击时间长，启动冲击电流大 （5-7倍），时间长（10s），必须采用相应的逆变技术。
准方波输出后备式UPS工作原理
准方波输出后备式UPS工作原理
准方波输出后备式UPS工作原理
• 大容量后备UPS的市电、逆变切换技术 – 后备式UPS允许一定的时间间断，采用静态旁路技术和适当的控制技术， 可以将时间控制在半周波内，因此必须保证电源之间环流在允许的范围 内。
– 跟踪倍频技术、正弦脉宽调制（SPWM）电路、驱动电路 构成控制电路，使UPS输出频率稳定；
– 主电路中设置大容量滤波电路，提高UPS抗干扰能力； – 充电、保护及其他辅助电路
三相输入型UPS工作原理
主电路
三相输入型UPS工作原理
跟踪倍频器
中频UPS工作原理
• 大部分用电设备为工频特性，但在特殊场合需要中频电源（400Hz）。 • 目前不同频率主要由工频变换得到，存在变频再调节过程。 • 将工频UPS与变频电源相结合得到中频UPS。
正弦波输出后备式UPS工作原理
在线式UPS工作原理
• 在线式UPS工作原理 – 当市电正常时，主路由功率因素校正电路产生逆变器工作所需的±370V直 流电压，再经逆变器DC/AC变化输出，另一路变换为110V直流对蓄电池充 电；当市电失去时，蓄电池经DC/DC变换为±400V直流经逆变器输出。
在线式UPS工作原理
• 补偿固定无功功率，对变化无功负载不能精 确补偿；
• 滤波特性受到系统参数影响很大。
电力有源滤波技术
• 电力有源滤波器主电路一般由PWM逆变电路构成，根据逆变器直流侧储能元 件的不同分为电压型APF（电容储能）和电流型APF（电感储能）。
在线式UPS工作原理
在线式UPS工作原理
在线式UPS工作原理
在线式UPS工作原理
串并联式UPS技术
• 基本特点：
– 输入功率因素高0.99-1，谐波电流分量小<5%，对市电利 用率高；
– 双向隔离干扰能力强，除了一般的高频滤波器外，还有构 成电流源的DELTA变换器；
– 输出功率大； – 效率高； – 故障率低； – 电流峰值大，对冲击负载适应能力强； – 但缺点是：输出电压精度一般不如传统双变换高。
• 基本功能：控制输出电压、给蓄电池充电
– DELTA变换器，由IGBT构成四象限脉宽调制变换器，其为 可变电流源，调整电池电压控制输入功率。
• 基本功能：控制输入电流幅值和电流正弦波形、控制电池 充电、调整输入功率因素、补偿输入输出之间差值。
– DELTA变压器，用于UPS输入输出之间隔离，电流相位、 波形和幅值均由其控制。
正弦波输出后备式UPS工作原理
正弦输出后备式UPS
正弦波输出后备式UPS工作原理
• 基本工作原理 – UPS处于逆变器供电状态的控制过程
正弦波输出后备式UPS工作原理
正弦波输出后备式UPS工作原理
– 市电供电-逆变器供电转换控制电路工作过程。
准方波输出后备式UPS工作原理
准方波输出后备式UPS工作原理
• 市电恢复切换 – 切换控制电路必须协助逆变器实现以下目标： • 逆变器输出相位与市电完全同步； • 逆变器输出电压与市电电压相等。
正弦波输出后备式UPS工作原理
• 该UPS由逆变电路、SPWM电路、充电电路、调整电路、保护和告警电路、转 换开关，其中SPWM电路包含三角波、正弦发生器等。
UPS工作原理
• 1、准方波输出后备式UPS工作原理 • 2、正弦波输出后备式UPS工作原理 • 3、在线式UPS工作原理 • 4、串并联式UPS技术 • 5、三相输入型UPS工作原理 • 6、中频UPS工作原理 • 7、变频UPS工作原理 • 8、电力有源滤波技术
准方波输出后备式UPS工作原理
• UPS按输出电压波形分，有方波、准方波以及正弦 波等，所谓的“方波”或“阶梯波”实际上就是准方 波。一般容量较小。
中频UPS工作原理
• 系统组成与工作原理 – 矢量变频器 – 蓄电池组 – 静态开关 – DC/DC变换器
中频UPS工作原理
中频UPS工作原理
中频UPS工作原理
电力有源滤波技术
• 传统谐波抑制和无功补偿多采用无源滤波技术， 如电力电容器等无源滤波器。
– 无源滤波器存在的主要问题：
• 抑制固定次数谐波，并会对某些次数谐波产 生谐振，造成谐波放大；
• 主要特点：
– 工作范围宽：交流输入电压155-285V – 稳压范围宽：输入175-275V之间，保证输出在220V的10%
wk.baidu.com范围内。
准方波输出后备式UPS工作原理
准方波输出后备式UPS工作原理
准方波输出后备式UPS工作原理
• 大容量后备式UPS原理
准方波输出后备式UPS工作原理
• 大容量后备式UPS工作原理与小容量相同，但是有一些关键技术问题： – 适用于电动机负载的大功率逆变技术； – 大容量后备UPS的市电、逆变切换技术。
串并联式UPS技术
• DELTA变换基本功能 – 图2.45 – 图2.46
串并联式UPS技术
串并联式UPS技术
三相输入型UPS工作原理
• 以三相输入、单相输出小功率在线式UPS为例。
三相输入型UPS工作原理
• 各组成部分：
– 主电路、调整电路、正弦脉宽调制电路、驱动电路构成双 闭环调节系统，使UPS输出电压稳定，输出波形失真小；
串并联式UPS技术
– DC电容器，对直流总线上的高频电流纹波提供能量储存，并且抑制电池 上的电压纹波。
– 静态开关，由反接并联可控硅组成，一个为主静态开关，一个为旁路静 态开关，旁路作用为当UPS过载或逆变器故障时，保证不间断切换至电网 供电，主静态开关保证当电网故障转换为电池供电时，UPS电压不反馈到 电网。
串并联式UPS技术
• 基本工作原理 – 串联调整，图2.39 – 并联调整，图2.40，图2.41 – 串并联调整，图2.43
串并联式UPS技术
串并联式UPS技术
串并联式UPS技术
串并联式UPS技术
串并联式UPS技术
• 基本构成和基本功能
– 主变换器，由IGBT构成四象限脉宽调制变换器，其为固定 电压源，调整负载电压。
准方波输出后备式UPS工作原理
• 适用于电动机负载的大功率逆变技术 – 大容量后备式UPS，负载常为电动机负载，冲击时间长，启动冲击电流大 （5-7倍），时间长（10s），必须采用相应的逆变技术。
准方波输出后备式UPS工作原理
准方波输出后备式UPS工作原理
准方波输出后备式UPS工作原理
• 大容量后备UPS的市电、逆变切换技术 – 后备式UPS允许一定的时间间断，采用静态旁路技术和适当的控制技术， 可以将时间控制在半周波内，因此必须保证电源之间环流在允许的范围 内。
– 跟踪倍频技术、正弦脉宽调制（SPWM）电路、驱动电路 构成控制电路，使UPS输出频率稳定；
– 主电路中设置大容量滤波电路，提高UPS抗干扰能力； – 充电、保护及其他辅助电路
三相输入型UPS工作原理
主电路
三相输入型UPS工作原理
跟踪倍频器
中频UPS工作原理
• 大部分用电设备为工频特性，但在特殊场合需要中频电源（400Hz）。 • 目前不同频率主要由工频变换得到，存在变频再调节过程。 • 将工频UPS与变频电源相结合得到中频UPS。
正弦波输出后备式UPS工作原理
在线式UPS工作原理
• 在线式UPS工作原理 – 当市电正常时，主路由功率因素校正电路产生逆变器工作所需的±370V直 流电压，再经逆变器DC/AC变化输出，另一路变换为110V直流对蓄电池充 电；当市电失去时，蓄电池经DC/DC变换为±400V直流经逆变器输出。
在线式UPS工作原理
• 补偿固定无功功率，对变化无功负载不能精 确补偿；
• 滤波特性受到系统参数影响很大。
电力有源滤波技术
• 电力有源滤波器主电路一般由PWM逆变电路构成，根据逆变器直流侧储能元 件的不同分为电压型APF（电容储能）和电流型APF（电感储能）。
在线式UPS工作原理
在线式UPS工作原理
在线式UPS工作原理
在线式UPS工作原理
串并联式UPS技术
• 基本特点：
– 输入功率因素高0.99-1，谐波电流分量小<5%，对市电利 用率高；
– 双向隔离干扰能力强，除了一般的高频滤波器外，还有构 成电流源的DELTA变换器；
– 输出功率大； – 效率高； – 故障率低； – 电流峰值大，对冲击负载适应能力强； – 但缺点是：输出电压精度一般不如传统双变换高。
• 基本功能：控制输出电压、给蓄电池充电
– DELTA变换器，由IGBT构成四象限脉宽调制变换器，其为 可变电流源，调整电池电压控制输入功率。
• 基本功能：控制输入电流幅值和电流正弦波形、控制电池 充电、调整输入功率因素、补偿输入输出之间差值。
– DELTA变压器，用于UPS输入输出之间隔离，电流相位、 波形和幅值均由其控制。