UPS不間斷電源逆變電路方波輸出

單相逆變器功率級電路有單相推挽逆變電路、單相半橋逆變電路、單相全橋逆變電路等。

單相推挽式逆變器是由直流電源E、輸出變壓器T和晶體管Q1、Q2組成，其電路如圖7-4(a)所示。圖中E是整流器或蓄電池輸出電壓。設(shè)N1=N2=N3。單相推挽式逆變電路根據(jù)輸出波形可分為方波輸出、正弦脈寬波輸出兩種類型的工頻UPS電源廠家。

在線互動(dòng)式UPS電源也被稱為3端口式UPS電源，使用的是工頻變壓器。 蓄電池供電，因此能實(shí)現(xiàn)輸出電壓的不間斷，同樣在由市電供電到電池供電的切換過程中也能做到?jīng)]有轉(zhuǎn)換時(shí)間。在線互動(dòng)式UPS電源的電路實(shí)現(xiàn)簡單，沒有單獨(dú)的充電器，帶來的是生產(chǎn)成本的降低和可靠性的提高。

UPS不間斷電源逆變電路方波輸出

設(shè)晶體管Q1、Q2的基極b1、b2分別加上矩形觸發(fā)信號，其波形如圖7-14(b)、(c)所示。其工作過程如下:

在wt1～wt2區(qū)間

Ub1>0、ub2=0，Q1導(dǎo)通、Q2截止變壓器初級電流i1由電源E的正端出發(fā)，經(jīng)繞組2~1、Q1回到電流E的負(fù)端。UPS電源電壓幾乎全部加在初級繞組2～1兩端，即電源的能量轉(zhuǎn)移到變壓器，變壓器次級感應(yīng)出電壓，為由u45推動(dòng)的電流i0，由變壓器4端出發(fā)，經(jīng)Ra→Lfz回到變壓器次級5端。變壓器中能量一部分消耗在負(fù)載上，另一部分存儲在電感器中。

模塊化UPS電源

指市電電壓有效值介于額定值的80%至85%之間的低壓狀態(tài)，并且持續(xù)時(shí)間達(dá)一個(gè)到數(shù)個(gè)周期。大型設(shè)備開機(jī)，大型電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，或大型電力變壓器接入都可能造成這種問題。

在wt2～wt3區(qū)間

Ub1=0、ub2=0，Q1、Q2均截止。電流io、i1下降，電感器Lf4產(chǎn)生反電勢力圖維持i。不變，故i0緩慢下降。L中能量一部分消耗在負(fù)載上，UPS電源另一部分存儲在變壓器中。變壓器存儲能量也力圖維持i不變。

當(dāng)Q1彼止時(shí)，在N1繞組感應(yīng)出左正右負(fù)的自感電勢，該電勢力圖維持原不變。因N2繞組與N1繞組為緊耦合，所以也在N2繞組感應(yīng)出左正右負(fù)的反電勢，該電勢使電流i的路徑發(fā)生變化、它由變壓器2端出發(fā)，經(jīng)過E→VD2→變壓器3端回到變壓器2端，將變壓器中存儲的能量反饋給電源E。

在此期間，由于VD2導(dǎo)通，電源電壓E幾乎全部加在初級繞組2～3兩端。

兩臺或多臺不間斷電源UPS投入運(yùn)行時(shí)，相互及與系統(tǒng)的頻率、相位、幅度必須達(dá)到一致或小于容許誤差時(shí)才能投入，否則可能給系統(tǒng)造成強(qiáng)烈沖擊或輸出失真。而且并聯(lián)工作過程中，各逆變器也必須保持輸出一致，否則，頻率微弱差異的積累將造成并聯(lián)系統(tǒng)輸出幅度的周期性變化和波形畸變;相位不同使輸出幅度不穩(wěn)定。

推挽型與半橋型變換電路

(a)推挽型 (b)半橋型

圖 推挽型與半橋型變換電路

推挽型變換器與半橋型變換器是典型的逆變整流型變換器，電路結(jié)構(gòu)和工作波形如圖5所示。加在變壓器一次繞阻上的電壓幅度為輸入電壓UI，寬度為開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間ton的脈沖波形，變壓器二次電壓經(jīng)二極管V1、V2全波整流為直流。圖5(a)表示推挽型變換器的電路結(jié)構(gòu)和工作波形，圖5(b)表示半橋型變換器的電路結(jié)構(gòu)和工作波形。如只從輸出側(cè)濾波器來看，工作原理和降壓型變換器完全相同，二次側(cè)濾波電感用于存儲能量。如以圖中所示的占空比來表示時(shí)，電壓變換比m與降壓型變換器相類似，即 m=D/n

式中n——變壓器的匝數(shù)比，n=N1/N2;

N1——為一次繞組的匝數(shù);

N2——為二次繞組的匝數(shù)。