UPS的節(jié)能控制與UdcPWM控制

1、UPS的節(jié)能控制與Udc-PWM控制（1）高頻UPS性能好的原因，是整流器采用了SPWMBoostPFC節(jié)能控制；工頻UPS性能差的原因，是整流器采用了SCR多相相位控制。如果把高頻整流器的控制方式巧妙地應(yīng)用到工頻整流器上，即采用Udc-PWM控制時(shí)，也可以把工頻UPS的性能提高到高頻UPS的水平，說(shuō)明決定UPS性能的不只是UPS的電路結(jié)構(gòu)，而更重要的是取決于UPS的控制方式。對(duì)于高頻與工頻UPS來(lái)說(shuō)，效率與市電輸入電流的THDI是一對(duì)矛盾，例如對(duì)高頻UPS，當(dāng)過(guò)高地追求THDI的指標(biāo)時(shí)，就會(huì)使UPS的效率下降。用高頻化減小高頻UPS的THDI比較方便、容易，但消耗的功率較大；用增加相數(shù)減小工

2、頻UPS的THDI不太方便，但基本不增加消耗功率，所以高頻UPS今后的改進(jìn)方向是如何減小開(kāi)關(guān)損耗，如應(yīng)用節(jié)能控制或軟開(kāi)關(guān)技術(shù)；而工頻UPS今后的改進(jìn)方向是如何減小THDI，如用諧波注入法或?yàn)V波技術(shù)。兩種UPS可以相互促進(jìn)，交替發(fā)展。一般來(lái)說(shuō)：高頻UPS適合于對(duì)體積重量要求小的用戶，而工頻UPS則適合于負(fù)載需要與市電電源隔離的用戶。至于哪一種UPS更好，用戶根據(jù)自己的情況自行選擇。工頻UPS與高頻UPS大家知道，當(dāng)前的UPS分為兩種：即工頻UPS與高頻UPS。所謂工頻UPS就是采用SCR多相相控整流器的UPS；所謂高頻UPS，就是采用IGBT高頻開(kāi)關(guān)式SPWMBoostPFC整流器的UPS，兩種

3、UPS的逆變器是相同的，都是采用IGBT三相半橋式SPWM高頻逆變器?？刂品绞绞菦Q定UPS性能的關(guān)鍵，由于控制方式的不同高頻UPS比SCR多相相控工頻UPS具有更好的性能，并代表了當(dāng)前UPS的發(fā)展方向，其主要優(yōu)點(diǎn)是：1市電輸入功率因數(shù)可以高達(dá)0.99以上，市電輸入電流的THDI可以小于或等于5%，對(duì)市電電網(wǎng)污染小2電能變換效率高，并且受負(fù)載率變化的影響小，整機(jī)效率可以高達(dá)95%3對(duì)市電電壓波動(dòng)的適應(yīng)能力強(qiáng)，可以達(dá)到±30%4可以不用升壓工頻變壓器，體積重量小高頻UPS之所以具有這么多的優(yōu)點(diǎn)，就是由于高頻整流器采用了節(jié)能式BoostPFC控制造成的。把這種理念創(chuàng)造性地應(yīng)用到工頻UPS多

4、相整流器上也同樣會(huì)得到良好的結(jié)果。IGBT高頻BoostPFC整流器的SPWM節(jié)能控制高頻UPS與工頻UPS的主要區(qū)別，是市電輸入整流器的不同，高頻UPS采用的是SPWM節(jié)能控制，具有BoostPFC功能的IGBT三相高頻開(kāi)關(guān)式整流器，這種整流器可以通過(guò)高頻SPWM控制使市電輸入電流快速地跟蹤市電輸入電壓，使其在波形與相位上與市電輸入電壓相同（PFC功能），使市電輸入功率因數(shù)只與THDI有關(guān)，而與位移因數(shù)無(wú)關(guān)，這就是高頻整流器市電輸入功率因數(shù)高的真正原因。典型的高頻UPS是由兩個(gè)三相半橋式逆變器構(gòu)成的如圖1所示。圖的左邊工作在整流狀態(tài)，右邊工作在逆變狀態(tài)是一種可以雙向四象限工作的UPS。它沒(méi)有

5、也不必要再用輸出升壓工頻變壓器，降低了成本，減輕了體積重量，但不能實(shí)現(xiàn)負(fù)載與市電電網(wǎng)的隔離。輸出三相電壓是靠?jī)山M400V的蓄電池和直流濾波電容Cd1=Cd2中點(diǎn)形成的零線來(lái)實(shí)現(xiàn)的，所以在控制時(shí)必須要保持正負(fù)直流電壓相等，以避免在輸出零線中有較大的直流分量，這對(duì)負(fù)載或負(fù)載中的變壓器是不利的。由于市電電源是三相對(duì)稱電源，所以UPS的輸入最好采用三相三線制，以避免市電輸入零點(diǎn)偏移對(duì)負(fù)載產(chǎn)生干擾。高頻UPS的工作波形如圖2所示，對(duì)于圖1左邊的整流器電路如圖3所示：由互補(bǔ)開(kāi)關(guān)Sap、San得到的a相SPWM電壓波形為upa；由互補(bǔ)開(kāi)關(guān)Sbp、Sbn得到的b相SPWM電壓波形為upb；由互補(bǔ)開(kāi)關(guān)Scp、S

6、cn得到的c相SPWM電壓波形為upc。由圖2可以看出upa+upb+upc0，所以u(píng)pa、upb、upc不是三相對(duì)稱電壓，它們之中都含有零序諧波，即在零線中有零序電流流過(guò)，并在電路中產(chǎn)生損耗。但是三相線電壓upab=upa-upb;upbc=upb-upc，upca=upc-upa是三相對(duì)稱電壓，upab+upbc+upca=0，其中upab的雙重傅里葉級(jí)數(shù)表達(dá)式為：三種波形作為驅(qū)動(dòng)信號(hào)的節(jié)能控制 圖3所示三相半橋式SPWMBoostPFC整流器的工作原理在文獻(xiàn)【2】中已經(jīng)做過(guò)了介紹，下面介紹它的節(jié)能控制法。由圖3可知，它是由三個(gè)單相半橋式SPWMBoostPFC整流器組合而成的：

7、由市電電源ua、及La，Sap、Dap，San、Dan，Cd1=Cd2組成a相半橋式SPWMBoostPFC整流器；由市電電源ub、及Lb，Sbp、Dbp，Sbn、Dbn，Cd1=Cd2組成b相半橋式SPWMBoostPFC整流器；由市電電源uc、及Lc，Scp、Dcp，Scn、Dcn，Cd1=Cd2組成c相半橋式SPWMBoostPFC整流器。三個(gè)單相整流器共同向蓄電池充電。整流器中的開(kāi)關(guān)管IGBT用圖2中的線電壓upab、upbc、upca所示的波形作驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行SPWM控制，得到市電輸入電流的波形如圖2中ia、ib、ic所示，可知它們不含零序諧波，是三相對(duì)稱的故整流器可以采用三相三線制輸

8、入，不用零線，電流只在三相之間交替轉(zhuǎn)換流動(dòng)。對(duì)于a相整流器，當(dāng)ua為正時(shí)San導(dǎo)通，La儲(chǔ)能。在San關(guān)斷時(shí)，La放能，并與電流ia一起向上部的蓄電池組及Cd1充電；當(dāng)ua為負(fù)時(shí)Sap導(dǎo)通，La反向儲(chǔ)能。在Sap關(guān)斷時(shí)，La反向方能，并與負(fù)電流-ia一起向下部的蓄電池組及Cd2充電。對(duì)于b相與c相整流器的工作過(guò)程與a相整流器相同。節(jié)能控制法的思路是：由于ia+ib+ic=0，是三相對(duì)稱電流，故在實(shí)際控制時(shí)只對(duì)其中兩相電流進(jìn)行控制就可以了，這樣做可以減少1/3的開(kāi)關(guān)切換次數(shù)，可以節(jié)省1/3的開(kāi)關(guān)損耗。為了進(jìn)一步節(jié)能，最好的節(jié)能控制法是對(duì)輸入電壓ua、ub、uc中瞬時(shí)值最大一相電壓的之間的60&#

9、176;區(qū)間不進(jìn)行SPWM控制（因?yàn)樵谶@個(gè)區(qū)間的電流值最大，節(jié)能效果最好），而只對(duì)另外兩項(xiàng)電壓瞬時(shí)值最小的之間的60°區(qū)間進(jìn)行SPWM控制，這樣做的好處是雖然也是減小了的開(kāi)關(guān)切換次數(shù)，但卻可以把開(kāi)關(guān)損耗減小到節(jié)能控制電路的框圖如圖4所示，電壓調(diào)節(jié)器作為外環(huán)，以保證直流輸出電壓的穩(wěn)定；電流調(diào)節(jié)器最為內(nèi)環(huán)，以控制輸入電流在波形與相位上與市電輸入電壓相同。電壓調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)Ud1與市電電壓的檢測(cè)信號(hào)ua、ub、uc相乘，產(chǎn)生出三相輸入電流的指令值信號(hào)i*a、I*b、I8c，指令值信號(hào)與輸入電流ia、ib、ic進(jìn)行比較作為電流調(diào)節(jié)器的輸入信號(hào)，通過(guò)電流調(diào)節(jié)器使市電輸入電流在波形與相位上與市

10、電輸入電壓相同。電流調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)ua2、ub2、uc2就是SPWM調(diào)節(jié)器的正弦調(diào)制波。將ua2、ub2、uc2經(jīng)過(guò)/Y變壓器將信號(hào)滯后30°，而后再與載波三角波進(jìn)行比較，所產(chǎn)生的相電壓SPWM波形再通過(guò)減法器相減，使信號(hào)超前30°，就可以得到高頻整流器六個(gè)IGBT開(kāi)關(guān)管的SPWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)如圖2中的ia、ib、ic所示。為了使相電壓中之間的60°區(qū)間不進(jìn)行SPWM控制，在圖4所示的節(jié)能控制電路中把圖上部的SPWM線電壓驅(qū)動(dòng)信號(hào)波形與下面的60°方脈沖在相應(yīng)IGBT開(kāi)關(guān)管的柵極上相加就可以了如圖4中下方“在點(diǎn)”的波形所示，這樣就得到了在之間的60

11、6;區(qū)間不進(jìn)行SPWM控制的節(jié)能驅(qū)動(dòng)信號(hào)。六個(gè)開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的波形、直流輸出電流與輸出電壓波形和三相市電輸入電流ia、ib、ic的波形如圖5所示。單極性SPWM相電壓作信號(hào)的節(jié)能三相半橋式高頻SPWMBoostPFC整流器的節(jié)能控制，也可以采用其它的SPWM波形作為IGBT開(kāi)關(guān)管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，如圖2中的相電壓upa、upb、upc波形或圖6（a）中所示的單極性SPWM相電壓upa、upb、upc波形。但這些電壓波形的特點(diǎn)是三相瞬時(shí)值之和不等于零，都含有零序諧波，但它們的基波電壓之和等于零，故可以在三相三線制輸入時(shí)才可以用作節(jié)能控制開(kāi)關(guān)管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。三者的對(duì)比如表1所示。綜合比較還是采用圖2中線電壓

12、波形作為節(jié)能控制驅(qū)動(dòng)信號(hào)波形為最好。它可以使高頻整流器的開(kāi)關(guān)損耗節(jié)省50%；可以使市電輸入電流的THDI減小到3.9%，可以使市電輸入功率因數(shù)提高到0.999，可以消除同橋臂開(kāi)關(guān)管之間的串通故障，可以使輸入不用零線，消除了電源側(cè)零點(diǎn)漂移干擾的影響。高頻UPS市電輸入功率因數(shù)高的原因根據(jù)市電輸入功率因數(shù)的定義k=cos，k與（基波電流滯后于電壓的相位角）的關(guān)系如表3所示對(duì)于SCR多相相控工頻整流器由于工頻整流器采用的是SCR多相相控整流，故會(huì)導(dǎo)致市電電壓的畸變，而且它又是一個(gè)低速時(shí)滯環(huán)節(jié)，不僅僅無(wú)法實(shí)現(xiàn)輸出電壓的快速調(diào)節(jié)，而且在相控調(diào)節(jié)過(guò)程中還會(huì)改變輸入電流與市電電壓之間的相位角，引發(fā)出位移因數(shù)

13、k=cos（式中為SCR的相位控制角）SCR多相相控整流器的特性值如表4所示，由表4可知：對(duì)于SCR多相相控整流器，在滿足市電電壓波動(dòng)±15%的調(diào)節(jié)范圍時(shí)，會(huì)使相位控制角具有032°的變化如圖7所示。當(dāng)=32°時(shí)，k=cos32°=0.848。k是功率因數(shù)低的根源。對(duì)于12相整流，THDI=0.1522，PF=0.9886×0.848=0.838對(duì)于18相整流，THDI=0.1011，PF=0.997×0.848=0.845對(duì)于IGBT高頻BoostSPWMPFC整流器IGBT高頻BoostSPWMPFC整流器是一種可以對(duì)市電輸入電流

14、波形和相位進(jìn)行快速調(diào)節(jié)的，具有PFC功能的高頻整流器，它能使輸入電流的波形和相位與市電輸入電壓相同。它能利用自己的PFC功能，把市電輸入功率因數(shù)中的位移因數(shù)k消除了，使市電輸入功率因數(shù)只與畸變因數(shù)kd有關(guān)。當(dāng)THDI=5%時(shí)，這就說(shuō)明了高頻UPS比工頻UPS市電輸入功率因數(shù)高的原因是高頻整流器利用了自身快速調(diào)節(jié)的性能優(yōu)勢(shì)，廢棄了SCR相位控制而把PFC技術(shù)引入到高頻整流器中造成的。高頻UPS不用工頻變壓器的原因高頻UPS不用工頻變壓器是電力電子技術(shù)的發(fā)展的結(jié)果，與工頻UPS相比，高頻UPS不用工頻變壓器的原因大概是：1高頻UPS不用SCR多相相控整流，故可以不用市電輸入整流變壓器。2高頻UPS

15、采用的是IGBTBoostSPWMPFC高頻整流器，這種整流器是升壓式的，它的直流輸出電壓,已經(jīng)滿足了UPS中三相半橋式逆變器對(duì)輸出220V/380V電壓所需要的直流母線電壓的要求，故也不必要再采用工頻變壓器進(jìn)行升壓。3由于在計(jì)算機(jī)中的高頻開(kāi)關(guān)電源中，一般都設(shè)有高頻變壓器，這種變壓器已經(jīng)起到了隔離作用，所以在高頻UPS中也可以不必再設(shè)置隔離變壓器了。所以在高頻UPS中不用工頻變壓器，是利用了現(xiàn)代整流技術(shù)與現(xiàn)代高頻開(kāi)關(guān)電源技術(shù)的成果，為了降低UPS的體積重量、提高UPS的市電電源輸入功率因數(shù)、提高UPS的電能變換效率，降低UPS的制造成本，所以必須采用的一種改進(jìn)措施。高頻UPS提高對(duì)市電電壓波動(dòng)

16、適應(yīng)能力對(duì)于工頻UPS與高頻UPS來(lái)說(shuō)，都可以對(duì)其直流母線電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)的能力，因此都可以增強(qiáng)對(duì)市電電壓波動(dòng)的適應(yīng)能力。只不過(guò)工頻UPS的整流器是SCR多相相控整流，是通過(guò)調(diào)節(jié)市電輸入電壓的相位控制角來(lái)調(diào)節(jié)輸出直流電壓的，輸出直流電壓與相位控制角是余弦關(guān)系如圖7所示，是非線性的。而且在調(diào)解過(guò)程中對(duì)UPS的市電輸入功率因數(shù)、對(duì)UPS的效率、對(duì)UPS的負(fù)載率都有較大的影響。為了限制這種影響，不宜把調(diào)壓范圍加寬，因而也就減小了對(duì)市電電壓波動(dòng)的適應(yīng)能力。高頻UPS采用的是IGBT高頻BoostSPWMPFC整流器，它的調(diào)壓是在線性區(qū)域進(jìn)行的，在調(diào)壓過(guò)程中對(duì)UPS的市電輸入功率因數(shù)、對(duì)UPS的效率都沒(méi)有影

17、響。故調(diào)壓范圍由±15%可以增寬到±30%，因此對(duì)市電電壓波動(dòng)的適應(yīng)能力強(qiáng)。工頻UPS與高頻UPS的效率與負(fù)載率關(guān)系工頻UPS與高頻UPS所用整流器是不相同的，不同的整流器其效率與負(fù)載率的關(guān)系也是不同的，UPS用整流器的效率等于輸出平均功率與輸入平均功率之比，即式中P為各種平均功率損耗如整流器中各種元器件及各種等效電阻上的功率損耗。產(chǎn)生功率損耗的等效電阻，可以用綜合等效成一個(gè)并聯(lián)電阻Ru和一個(gè)串聯(lián)電阻RI來(lái)表示，如圖8所示。圖9效率曲線與最大效率max位置效率與負(fù)載率Id/IdN的關(guān)系曲線就是效率曲線，它是在輸入U(xiǎn)i不變，輸出電流Id變化的條件下測(cè)定的。整流器的損耗有兩種：

18、一種是取決于電壓的并聯(lián)損耗Pu，它是不變的，稱為固定損耗；另一種是取決于電流的串聯(lián)損耗PI，它是隨著電流的大小而變的，稱為可變損耗。對(duì)于UPS用整流器，當(dāng)?shù)刃щ娮铻椴蛔兊木€性電阻時(shí)其效率為通常在滿載時(shí)PIPu，輕載時(shí)PUPI，效率都會(huì)略低些。當(dāng)負(fù)載率40%時(shí)效率較高。當(dāng)PU與PI所占的比例不同時(shí)，即使max相同曲線的形狀也是不同的如圖9所示0。對(duì)于SCR相控整流器，它有輸入整流變壓器，并且是通過(guò)控制市電電壓來(lái)調(diào)壓的，因此它的空載損耗大，或者說(shuō)固定損耗PU點(diǎn)的比例大，可變損耗PI點(diǎn)的比例小必須在使負(fù)載率Id/IdN接近于1時(shí)才能使Pu=PI，才能使=max，如圖9曲線所示，其缺點(diǎn)是在較寬的低負(fù)載

19、率范圍內(nèi)達(dá)不到較高的效率。對(duì)于高頻SPWMBoostPFC整流器，它沒(méi)有空載損耗較大的市電輸入整流其變壓器，并且是通過(guò)控制市電輸入電流來(lái)調(diào)節(jié)直流輸出電壓的，PU點(diǎn)的比例小，PI占的比例大，所以當(dāng)負(fù)載率Id/IdN=45%55%時(shí)就能使PI=PU，就能使=max，如圖9曲線所示。其優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)負(fù)載率Id/IdN=30%100%時(shí)，都能得到較高的整流效率。如果空載損耗占得比例很小，效率的最高點(diǎn)max在較小的負(fù)載電流下出現(xiàn)如圖9曲線所示。雖然額定電流IdN的效率減小了一些，但使負(fù)載范圍更寬。這是高頻UPS采用高頻SPWMBoostPFC整流器主要優(yōu)點(diǎn)之一，即效率受負(fù)載率的影響較小。高頻UPS效率較高的原

20、因高頻UPS效率較高，是由多方面的原因造成的，有的可以定量說(shuō)明，有的只能定性說(shuō)明。在這些原因當(dāng)中不管定量還是定性說(shuō)明，節(jié)能控制法都應(yīng)該是最主要的原因。如果沒(méi)有把開(kāi)關(guān)損耗減少50%的節(jié)能控制，即是高頻UPS具有很多的提高效率的有利條件，也不能把UPS的效率提高到0.95。高頻UPS采用的是IGBTBoostSPWMPFC高頻整流器，其輸出直流電壓,在直流母線上并接的儲(chǔ)能蓄電池是67節(jié)，而工頻UPS的直流母線上并接的儲(chǔ)能蓄電池是34節(jié)，電壓為408V。這就說(shuō)明高頻UPS的直流母線電壓比工頻UPS高倍。大約可以使UPS得線路損耗減少0.55%。前面已經(jīng)說(shuō)過(guò)，高頻UPS中沒(méi)有設(shè)置工頻變壓器，一般大功率

21、工頻變壓器的效率為97%99%，故可以減小大約2%的電能損耗。一般高頻UPS的效率受負(fù)載率的影響較小，如圖10所示，大約當(dāng)負(fù)載率30%時(shí)UPS的效率就可以達(dá)到0.94以上，比工頻UPS要高一些。為了提高UPS的效率，把蓄電池直接并聯(lián)在直流母線上，節(jié)省了Buck/Boost變換器，減少了Buck/BoostDC/DC變換器的開(kāi)關(guān)損耗。高頻UPS的市電輸入功率因數(shù)高，市電輸入電流的THDI小，減少了UPS輸入側(cè)設(shè)備如開(kāi)關(guān)、電纜等所消耗的總電能。此外，高頻UPS是一種電能可以雙向流動(dòng)的UPS電路，因此輸入側(cè)的Boost儲(chǔ)能電感上所消耗的無(wú)功電能，可以由市電或負(fù)載側(cè)雙向供給，故市電輸入功率因數(shù)可以等于

22、1，減少損耗。圖10高頻UPS的效率與負(fù)載率的關(guān)系曲線綜合以上各種節(jié)能的因素，可以使高頻UPS的效率比工頻UPS大約可以提高（34）%。節(jié)能控制能克服高頻UPS零地電壓的缺點(diǎn)高頻UPS有兩個(gè)大的缺點(diǎn)1開(kāi)關(guān)損耗大2零地電流大節(jié)能控制除了可以克服高頻整流器開(kāi)關(guān)損耗大的缺點(diǎn)外，還可以克服零地電壓大的缺點(diǎn)。所謂零地電壓，就是在零線中流過(guò)的工作電流（包括三相不對(duì)稱電流和零序諧波）在零線阻抗上產(chǎn)生的電壓降造成的。高頻UPS在按照常規(guī)的SPWM控制時(shí)，是按照?qǐng)D2工作波形上部upa、upb、upc所示波形進(jìn)行控制的，由于波形中含有零序諧波，故upa+upb+upc0，而是等于如圖2中upa+upb+upc所示

23、的數(shù)值較大的零序諧波電壓，因此高頻整流器必須采用三線四線制輸入，而且在零線中必然會(huì)流過(guò)數(shù)值較大的零序諧波電流，此電流就會(huì)在零線上產(chǎn)生出數(shù)值較大的零序諧波電壓，使零地線之間出現(xiàn)數(shù)值較大的“零地電壓”，這是老式高頻UPS的一個(gè)缺點(diǎn)。當(dāng)采用圖2下部所示的線電壓（upab、upbc、upca）進(jìn)行節(jié)能控制時(shí)，因?yàn)椴ㄐ问侨鄬?duì)稱的，不在含有零序諧波，因此可以不用零線，故高頻UPS中高頻整流器會(huì)增大零地電壓的缺點(diǎn)也就被克服掉了。提高工頻整流器性能Udc-PWM控制當(dāng)前工頻UPS與高頻UPS相比具有如下的缺點(diǎn)：1市電輸入功率因數(shù)較低，只能達(dá)到0.852電能變換效率低，只能達(dá)到92%3對(duì)市電電壓波動(dòng)的適應(yīng)能力

24、差，只能達(dá)到±15%4負(fù)載率對(duì)UPS效率的影響較大通過(guò)以上27節(jié)的分析已經(jīng)找到了，工頻UPS缺點(diǎn)的根源是采用了半控器件SCR的相控整流控制方式，也找到了高頻UPS優(yōu)點(diǎn)的根源是采用了全控器件的SPWM控制。面前已經(jīng)說(shuō)過(guò)，控制方式是決定UPS性能的關(guān)鍵。因此為了提高高頻UPS的性能，克服上述缺點(diǎn)，可以仿照高頻UPS對(duì)其進(jìn)行改造，方法是把開(kāi)關(guān)管SCR改換成GTO，把相控改成Udc-PWM控制，這樣就可以消除位移因數(shù)及非線性的影響，并使其具有了PFC功能，因此就可以把工頻整流器的性能提高到高頻整流器的性能，把工頻UPS的性能提高到高頻UPS的水平。而且還具有比高頻整流器的開(kāi)關(guān)損耗小倍的低耗能

25、特性。因此用不著再采用節(jié)能式SPWM控制方式，只需用一般的Udc-PWM控制即可，簡(jiǎn)化了控制電路。下面以12脈波工頻整流器為例進(jìn)行介紹，其主電路如圖11所示。其中圖（a）為主電路圖，圖中電流ia1的波形如圖（b）所示，電流ia2的波形如圖（d）所示，市電輸入電流ia=ia1+ia2的波形如圖（e）所示，是一種等階如果想進(jìn)一步提高市電輸入功率因數(shù)，可以加入11次諧波濾波器，或采用如圖13所示的諧波注入電路，把12脈波整流成24脈波整流，這樣可以使市電輸入電流的THDI減小到11.16%或7.57%使市電輸入功率因數(shù)提高到為了把整流器對(duì)市電電壓波動(dòng)的適應(yīng)能力由±15%提高到±3

26、0%，采用了Udc-PWM控制法。為此把圖11（e）所示的六梯級(jí)階梯波改造成了如圖12所示，中間帶縫的六梯級(jí)階梯波，其中小方波脈沖的寬度為，為調(diào)節(jié)度，用調(diào)節(jié)的辦法通過(guò)調(diào)節(jié)小方波脈沖的寬度來(lái)調(diào)節(jié)直流輸出電壓。整流器的Udc-PWM控制電路如圖14所示。用12個(gè)鐘脈沖產(chǎn)生出12個(gè)載波三角波uc，用uc與直流控制電壓Udc進(jìn)行比較，在Udcuc的部分產(chǎn)生出整流器開(kāi)關(guān)管的PWM觸發(fā)信號(hào)Ug，將Ug與整流器原有的觸發(fā)信號(hào)一起送到門電路中，當(dāng)原有的觸發(fā)信號(hào)與Ug同時(shí)為正時(shí)，就能產(chǎn)生出整流器各開(kāi)關(guān)管的PWM觸發(fā)脈沖信號(hào)。直流控制電壓Udc是雙環(huán)控制電路中電流調(diào)節(jié)器的輸出直流電壓（這部分在圖中沒(méi)有畫(huà)出），如高

27、頻整流器一樣，通過(guò)調(diào)節(jié)Udc的大小就可以調(diào)節(jié)整流器的直流輸出電壓，整流器的調(diào)節(jié)特性可以用下式表示：而且適應(yīng)調(diào)節(jié)范圍也是足夠大?？梢詽M足對(duì)市電電壓波動(dòng)的適應(yīng)能力達(dá)到±30%的要求。并能保證使整流器的直流輸出電壓為800±3%以內(nèi)。此外，由于在Udc-PWM控制的工頻整流器中，去掉了控制市電輸入電壓的SCR多相相控整流，取而代之的是通過(guò)控制市電輸入電流來(lái)調(diào)壓的Udc-PWM控制，因此空載損耗較小，PI點(diǎn)的比例比原來(lái)SCR相控工頻整流器要大，故整流效率受負(fù)載率的影響要小一些。這里還需要說(shuō)明的一點(diǎn)是，雖然在Udc-PWM控制的工頻UPS中，沒(méi)有省略掉市電輸入整流變壓器，但它是一個(gè)一職多用途的變壓器，除了作為多相整流變壓器之外，還具