美国PCM集团UPS原理培训详解.ppt

* * 美国PCM集团 工业电源事业部 PGP系列UPS 原理介绍 (Power Generation Plant UPS) POWERCOM AMERICA, INC 目 录 一、6/12 Pluse整流器原理及谐波分析 二、整流器AC/DC原理介绍 三、逆变器DC/AC原理介绍 四、锁相电路、静态开关工作原理介绍 五、变压器联接组别介绍 六、电池软启动原理 七、UPS中隔离变压器的作用 POWERCOM AMERICA, INC 一、6/12 Pluse整流器原理及谐波分析 1. 6脉冲整流器原理及谐波分析： 6脉冲指以6个可控硅（晶闸管）组成的全桥整流,由于有6个开关脉冲对6个可控硅 分别控制，所以叫6脉冲整流。 当忽略三相桥式可控硅整流电路换相过程和电流脉动，假定交流侧电抗为零，直 流电感为无穷大，延迟触发角a为零，则交流侧电流傅里叶级数展开为： (1-1) 由公式（1-1）可得以下结论： 电流中含6K±1（k为正整数）次谐波，即5、7、11、13...等各次谐波，各次谐波 的有效值与谐波次数成反比，且与基波有效值的比值为谐波次数的倒数。 POWERCOM AMERICA, INC 一、6/12 Pluse整流器原理及谐波分析 1. 6脉冲整流器原理及谐波分析： 图1.1 计算机仿真的6脉冲A相的输入电压、电流波形 2. 12脉冲整流器原理及谐波分析： 12脉冲是指在原有6脉冲整流的基础上，在输入端、增加移相变压器 后再增加一组6脉冲整流器，使直流母线电流由12个可控硅整流完成，因此 又称为12脉冲整流。 POWERCOM AMERICA, INC Ⅰ桥的网侧电流傅立叶级数展开为： (1-2) II桥网侧线电压比I桥超前30度，因网侧线电流比I桥超前30度，其电流傅立叶 级数展开为： 如下图示：两个三相整流电路就是通过变压器的不同联结构成12相整流电路。 2. 12脉冲整流器原理及谐波分析： POWERCOM AMERICA, INC 2. 12脉冲整流器原理及谐波分析： (1-4) 可见，两个整流桥产生的5、7、17、19、...次谐波相互抵消，注入电网的只有 12k±1（k为正整数）次谐波，即11、13、23、25等各次谐波，且其有效值与与谐波 次数成反比，而与基波有效值的比值为谐波次数的倒数。 (1-3) 故合成的网侧线电流： 图1.2 计算机仿真的12脉冲UPS A相的输入电压、电流波形 POWERCOM AMERICA, INC 二、整流器AC/DC原理介绍 导通顺序： VT1 ? VT2 ? VT3 ? VT4 ? VT5 ? VT6 POWERCOM AMERICA, INC 二、整流器AC/DC原理介绍 POWERCOM AMERICA, INC 三、逆变器DC/AC原理介绍（全桥式） POWERCOM AMERICA, INC 控制器通过计算发出SPWM信号，将信号传递给基极驱动板，从而驱动IGBT工作：D1、D4和D2、D3在分别获得激励信号后，进入轮流导通或截止状态，从而在变压器初级和次级分别产生交流电压U1和U2；逆变电路输出电压中除了基波外还含有一定的谐波分量，若要得到正弦输出电压，在次级输出电路中必须设置滤波器,经过滤波使负载取得正弦电压。 滤波器的主要作用： 1、使输出电压中单次谐波含量和总谐波含量降到指标允许的范围内； 2、在三相条件下使输出电压不平衡度符合规定范围； 3、使负载变化引起的输出电压波动小，且满足动态指标，同时要重量轻， 体积小。 3.1 逆变原理 POWERCOM AMERICA, INC 三、逆变器DC/AC原理介绍（全桥式） 3.2 逆变电路输出为正弦波的实现方法 大多数情况，我们希望UPS输出50Hz正弦交流电，所以要求其逆变电路为正弦波逆变电路。逆变电路实现输出为正弦的方法很多，主要有以下三种： （1）阶梯波逆变器 （2）多脉冲调制逆变器 （3）正弦脉宽调制（SPWM）逆变器 3.3 正弦脉宽调制（SPWM）逆变器原理 这种方法是通过频率较高的等幅三角波（载波）与可调幅度的50Hz的正弦波组合，产生与正弦波等效的而脉冲宽度不等的矩形波，称为正弦调制。 POWERCOM AMERICA, INC 四、锁相电路、静态开关原理介绍 4.1 锁相电路工作原理 锁相电路基本工作原理如下图示： 锁相电路由三个基本部件：鉴相器、低通滤波器和压控振荡器组成。用于检测两个交流电源的相位差并将它变