山特ups电源变压器功能的实现
为了实现没有变压器的山特ups电源,变压器的功能必须用电子元件和特别适合的控制原理来替代。见图4。
为了产生每秒50周的名义上的400V输出电压,电路类型和逆变器控制是实质问题。为了产生三相四线制输出的中线,输出滤波器的设汁,特别是对于非线性负载下的理想的动态存储,都必须在700V至800V的直流电压区间进行计算。这一电压必须是在所有的工作模式下都有效(一般工作、电池工作,还有在电池的后放电电压下工作)。
无变压器山特ups电源的一个特殊挑战是三相四线输出的可承载中线的产生。对于这一功能,无变压器山特ups电源的逆变器与使用变压器、或者是驱动应用情况下使用变频器的山特ups电源的逆变器具有相当大的区别。如今,对于这样的逆变器通常有2种电路解决方案。
一种解决方案是将逆变器的直流回路用2个开关串联做成。DC回路电容的中心与输出中线相连(见图5),从而DC的电势被固定并与三相系统相关联。结果是DC回路电压必然处于下列范围:
这种中线产生方法是很经济的,因为DC回路总是存在着2个串联的开关电容。不利的是,由于直流回路间电位的高低不同而产生的三次谐波部分比较大,增加了电容负载,因此在设计DC回路电容时,必须以和单相负载一样的方法对待。
可供选择的另一个简单的解决方案是用第四个逆变滞环产生中线。这种情况下的DC回路的直流电压比较小。
这一电路的价格相对比较贵,这是因为第四个逆变滞环必须设计成一个可用于非线性负载的电源,中线电流中的三次谐波不是加在零上,而是加到额定相电流的倍上面,作为中线的逆变滞环的设计必须比三相滞环的设计严格很多。
这里还解释了在DC回路中使用较小电压将被受到限制的可能性。通过控制与DC回路的假想中心相关的逆变器第四滞环来改变三相系统的中心(中线),在输出端中线接地的情况下(主要形式:TN或TT),将导致DC回路电压相对于地的位移,反之亦然。对于一般工作模式的整流器必须能够做到让DC回路电势的位移成为可能。值得注意的是,输入和输出网点可能变得相互太不对称,因此,这种形式的DC回路位移是临界的。在变压器山特ups电源中,这一电势的位移是通过输出变压器的直流隔离来实现的。见图7。
作为输出滤波器一部分的变压器漏电感是比较容易用相同电感量的扼流圈来替代的。然而必须使用单相扼流圈,因为必须让山特ups电源能够向不对称负载馈电。