UPS整流技術(shù)分析

1、UPS整流技術(shù)分析不間斷電源的兩大基本作用為：1.平時(shí)向負(fù)載提供高質(zhì)量的電源，達(dá)到穩(wěn)壓、穩(wěn)頻、抑制浪涌、尖峰、電噪音，補(bǔ)償電壓下陷、長(zhǎng)期低壓等電源干擾。2.斷電時(shí)不中斷供電，利用電池的儲(chǔ)能將直流逆變?yōu)榻涣?，向?fù)載提供高質(zhì)量的電源繼續(xù)支持負(fù)載。由UPS的結(jié)構(gòu)發(fā)展可以看出，無(wú)論什么結(jié)構(gòu)形式，整流器都是UPS必不可少的組成部分。在六十年代和七十年代，大功率硅整流管和晶閘管的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用得以很大發(fā)展，與之相適應(yīng)的的就是產(chǎn)生了6脈沖整流技術(shù)，6脈沖整流器簡(jiǎn)單可靠，大功率硅整流器能夠高效率地把工頻交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟姟ｋ姵刂苯訏煸谥绷髂妇€上，當(dāng)輸入市電正常時(shí)，靠整流可控硅的調(diào)節(jié)對(duì)電池充電，同時(shí)為GTR或IGB

2、T結(jié)構(gòu)的橋式逆變器供電，逆變器將直流逆變?yōu)榻涣?，最后?jīng)過(guò)輸出變壓器的升壓及濾波，提供純正的交流輸出。從其結(jié)構(gòu)中可以看出，可控硅整流是為了提供恒定的直流電壓而采取的一種整流方式（可通過(guò)可控整流的導(dǎo)通角調(diào)整來(lái)適應(yīng)輸入電壓變化，確保輸入交流電壓變化時(shí)整流輸出直流電壓的恒定），由于可控硅整流只能斬掉一部分輸入電，所以其恒定輸出電壓的代價(jià)是將輸出電壓恒定在底于全波整流輸出電壓的某個(gè)數(shù)值上（如下圖）。可控硅整流的最大缺點(diǎn)就是對(duì)電網(wǎng)的干擾問(wèn)題，由于輸入斬波產(chǎn)生的回潰污染。例如，UPS的輸入端AC/DC整流電路中采用的是六脈沖整流技術(shù)時(shí)，輸入的功率因數(shù)只有0.660.8,與負(fù)載量成反比，形成的總諧波分量達(dá)30

3、%左右,特別是中大功率UPS，大量的諧波電流會(huì)注入電網(wǎng)，造成電壓畸變，電能質(zhì)量下降，給電力系統(tǒng)發(fā)、供、用設(shè)備帶來(lái)嚴(yán)重危害。從相關(guān)規(guī)范對(duì)電磁兼容的定義可見(jiàn)：設(shè)備系統(tǒng)不僅應(yīng)具有抑制外部來(lái)的電磁干擾能力；而且其所產(chǎn)生的電磁干擾不得應(yīng)不得影響同一電磁環(huán)境中其它電子設(shè)備的正常工作。UPS既是一個(gè)受電設(shè)備，電網(wǎng)向它提供有功、無(wú)功功率外，同時(shí)電網(wǎng)中的浪涌、尖波毛刺等諧波也傳統(tǒng)輸出來(lái)，另外還有輻射、感應(yīng)偶合進(jìn)來(lái)的電磁干擾信號(hào)；UPS又是一個(gè)干擾源，它除了向負(fù)載提供穩(wěn)頻、穩(wěn)壓凈化電源外。由于UPS是電力電子變流裝置，整流部份對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生的高次諧波反向注入電網(wǎng)，造成電網(wǎng)壓畸變，影響同一個(gè)電網(wǎng)上的電氣設(shè)備，它變成干擾

4、源。另外，這些高次諧波還以電磁場(chǎng)方式，向內(nèi)部和外部空間產(chǎn)生射頻干擾，會(huì)影響計(jì)算機(jī)、電子儀器儀表，通信和無(wú)線電設(shè)備正常工作。先污染后治理46際沖6脈沖+濾破器12豚沖整流(30%THDi)(10%THDi)(8%THDi)升(8-10%THDi)1-II-I有源濾被器(THM)(3-10%THDi)12脈沖整流+滋器(5-7%THDi)iGEH璧盍技術(shù)(2%THDi)為了使UPS成為一個(gè)綠色環(huán)境保型電源必須抑制高次諧波并限制其電磁干擾，對(duì)UPS進(jìn)行了種種改良，為了對(duì)UPS電源輸入側(cè)高次諧波的抑制。增加一定的補(bǔ)償功率因數(shù)環(huán)節(jié)或?yàn)V波器，增加（整流器的脈沖數(shù)改6脈沖整流為12脈沖整流等。但各種濾波器，

5、不但增加了重量，購(gòu)買UPS的費(fèi)用，同時(shí)效果也不理想，無(wú)形中又增加了一個(gè)故障點(diǎn)。由于12脈沖整流是在6脈沖的基礎(chǔ)上增加一套6脈沖整流電路，因此，其中的一套6脈沖整流必須通過(guò)變壓器作30度的相移，而變壓器工作時(shí)的損耗大大降低了整機(jī)的效率，另一方面也增加了體積和重量，特別是在大功率UPS系統(tǒng)中，使用12脈沖整流器和增加諧波濾波器后的體積及重量會(huì)增加23倍，既增加安裝成本同樣也限制了安裝場(chǎng)地。國(guó)家關(guān)于電流諧波污染的規(guī)定：通信用不間斷電源-UPS標(biāo)準(zhǔn)（YD/T1095-2000）指標(biāo)1類產(chǎn)品（IGBT整流器）2類產(chǎn)品（12脈沖+輸入濾波）3類產(chǎn)品（6脈沖+輸入濾波）輸入電壓范圍25%20%10%輸入功率

6、因數(shù)M0.950.90M0.85輸入電流諧波總失真度5%15%25%IGBT整流技術(shù)分析IGBT整流技術(shù)是隨電力電子技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生的一種新型的整流技術(shù)，它具有高效，低污染，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。采用IGBT整流技術(shù)的UPSIGBT的輸入功率因數(shù)0,99，對(duì)于電網(wǎng)表現(xiàn)為近似純阻性負(fù)載?？梢赃_(dá)到雙向保護(hù)的目的，即保護(hù)負(fù)載，也保護(hù)電網(wǎng)。隨著UPS技術(shù)的不斷發(fā)展，很多計(jì)算機(jī)、電力電子領(lǐng)域的新技術(shù)、新理念引入到UPS行業(yè)。與IT行業(yè)的其他產(chǎn)品類似，現(xiàn)在的UPS與從前的產(chǎn)品相比較，無(wú)論在主要性能上、外觀尺寸上、對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的適應(yīng)性及可靠性方面，都有了顯著的進(jìn)步，有些指標(biāo)甚至是質(zhì)的飛躍，對(duì)于大中型UPS來(lái)說(shuō)更是如

7、此。一種使用全新IGBT整流技術(shù)的UPS目前已經(jīng)出現(xiàn)，新型的全I(xiàn)GBT整流可輕易地將功率因數(shù)提高到接近1。從根本上解決了對(duì)電網(wǎng)回潰干擾的問(wèn)題。使用IGBT整流技術(shù)的整流器利用高頻切換脈寬調(diào)制電流，達(dá)到正弦波式輸入電流的目的。增加整流器的脈沖數(shù)會(huì)減少高次諧波電流的次數(shù)以及數(shù)值。若采用6脈沖疊加的方式，12脈沖、18脈沖、24脈沖，隨著脈沖數(shù)的增加，電源側(cè)輸入諧波電流也隨著降低，但會(huì)導(dǎo)致整流結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本增加，可靠性降低，一般大于12脈沖較少有實(shí)際采用。IGBT整流技術(shù)因此可將輸入諧波電流降至極低。IGBT整流技術(shù)還不受負(fù)載量的影響，克服了濾波器效率隨功率大小變化的問(wèn)題，濾波器實(shí)現(xiàn)無(wú)輸入電流真正正

8、弦波輸入。IGBT整流技術(shù)的UPS單一的輸入功率因數(shù)0,99，對(duì)于電網(wǎng)表現(xiàn)為近似純阻性負(fù)載。IGBT整流技術(shù)的優(yōu)勢(shì)是很明顯的，由于目前對(duì)于大功率三相整流電路進(jìn)行功率因數(shù)校正通常只能做到無(wú)源功率因數(shù)補(bǔ)償，六脈沖整流不加濾波器僅為0.65左右，十二脈沖整流僅為0.8左右，濾波器體積大，重量高，而且價(jià)格昂貴。輸入功寧因數(shù)輸入諧波電流（對(duì)電網(wǎng)污染）無(wú)功損耗輸入配置容纜與發(fā)電機(jī)組功率匹配比輸入電壓范圍6脈沖整流（濾渡器）0.66-O.SO27%-35%20%-30%1;1,2512.510%12脈沖熱流（濾波器）O.0O-O.SO10%-15%1:1.1511.510%tGBT頻整流0,993%1%1:

9、111+15-30%僅以發(fā)電機(jī)兼容性舉例：80KVA的六脈沖UPS需要配置200KVA的柴油發(fā)電機(jī)組的功率容量；80KVA的十二脈沖UPS需要配置120KVA的柴油發(fā)電機(jī)組的功率容量80KVA的IGBT高頻整流UPS只需要配置80KVA的柴油發(fā)電機(jī)組的功率容量。簡(jiǎn)而言之，使用IGBT整流技術(shù)UPS具有重量輕，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，具有更高的穩(wěn)定性。與采用其它電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和工作原理的UPS比較具有電流諧波值小，可以適應(yīng)各種負(fù)載，功效與于負(fù)載多寡無(wú)關(guān)。組件少，體積小，需更置放空間小，無(wú)共振及過(guò)容量危險(xiǎn)，總體可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。使用IGBT整流技術(shù)UPS保護(hù)是雙向的，即保護(hù)負(fù)載，也保護(hù)電網(wǎng)。各種用電設(shè)備及電源裝置產(chǎn)生的諧波電流都會(huì)污染電網(wǎng)，計(jì)算機(jī)負(fù)載也是非線性用電方式的設(shè)備，也會(huì)產(chǎn)生電網(wǎng)諧