三相40KVA UPS电源初步设计116(3)

2019-03-27 16:48

本科生课程设计(论文)

载电流的波形可以根据电压波形的阶跃变化,由相应升降的指数曲线定性地绘出,A相负载电流波形如图2.5所示,图中阴影部分为续流二极管中的电流。只有当续流二极管电流降为零时,A相的负载电流才开始经T4形成反向电流。同理B相和C相电流比A相电流分别滞后120?和240?。

2.5 感性负载电流波形

直流输入电流波形如图2.5所示,它由直流分量和周期为60?的交流分量组成,每段电流波形可由正极或负极上仅有一个管子导通时的管子电流决定。

如果负载电流滞后角超过60?,电流波形如图2.6所示,图的上方为各晶闸管的触发情况,图中电流曲线旁注明的是各管的实际导通情况。由图可见,在直流环节电压极性不变的电压型逆变器中,在感性负载下续流二极管是必不可少的,它既能提供感性负载电流的通路,避免过电压的出现,又可减小输入电流,改善逆变器的效率。

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图2.6直流输入电流波形

2.2.3 控制设计

图2 .7直流旁路的三相无逆变UPS电路

本设计采用的是直流旁路的无逆变器UPS的电路,这种UPS的直流旁路电路直流电压为300V,蓄电池的直流电压为252V。当由蓄电池供电切换到直流旁路供电时,先关断静态开关2的触发脉冲,然后再触发导通静态开关1,用旁路开关的直流大雅

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大于蓄电池的直流电压使静态开关2关闭,这样将使切换控制电路更简单,省去了市电电压正半周德检测电路。

2.2.4 保护电路设计

普通的用户会认为,UPS的负载能力越大,对电脑的保护效果会越好,于是在购买时选用了高价格高负载能力的产品。而用户在实际应用时的负载只是UPS额定的30%甚至更少,其实这样亦会影响到UPS的使用寿命,毕竟其所带的电池组很多时候都不能完全正常地进行工作。当然也不是说100%的额定负载是最好的,如果这样,UPS出现任何小问题都会造成很大的损坏,实际操作表明选择50%~80%的负载为最佳。

尽量不接电感性负载。因为电感性负载的启动电流往往会超过额定电流的3-4倍,这样就会引起UPS的瞬时超载。影响UPS的寿命。电感性负载包括夏天常用的空调、冰箱等带线圈的设备。

不宜满载或过度轻载。不要按照UPS的额定功率去使用它,不要认为空着的接口不应该闲着而连接其他电器。长期满载状态将直接影响UPS的使命。

现代电力变换装置均采用大功率半导体开关器件,其所能承受的电流过载能力相对于旋转变流装置要低得多,如IGBT一般只能承受几十个μs甚至几个μs的过载电流,一旦短路发生就要求保护电路能在尽可能短的时间内关断开关器件,切断短路电流,使开关器件不致于因过流而损坏。但是,在短路情况下迅速关断开关器件,将导致负载电流下降过快而产生过大的di/dt,由于引线电感和漏感的存在,过大的di/dt将产生很高的过电压,而使开关器件面临过压击穿的危险。对于IGBT,过高的电压又可能导致器件内部产生擎住效应失控而损坏器件。因此,必须综合考虑和设计电力变换装置短路保护,以确保电流保护的有效性。

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图 2.8 保护电路图

主电路的过电压保护

抑制过电压的方法:用非线性元件限制过电压的副度,用电阻消耗生产过电压的能量,用储能元件吸收生产过电压的能量。

对于非线性元件,不是额定电压小,使用麻烦,就是不宜用于抑制频繁出现过电压的场合。所以我们选用用储能元件吸收生产过电压的能量的保护。使用RC吸收电路,这种保护可以把变压器绕组中释放出的电磁能量转化为电容器的电场能量储存起来。由于电容两端电压不能突变,所以能有效抑制过电压,串联电阻消耗部分产生过电压的能量,并抑制LC回路的震动。电路图如下

图2.9 过电压保护

晶闸管的过电压保护

晶闸管的过电压能力较差,当它承受超过反向击穿电压时,会被反向击穿而损坏。

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如果正向电压超过管子的正向转折电压,会造成晶闸管硬开通,不仅使电路工作失常,且多次硬开关也会损坏管子。因此必须抑制晶闸管可能出现的过电压,常采用简单有效的过电压保护措施。

对于晶闸管的过电压保护可参考主电路的过电压保护,我们使用阻容保护,电路图如图

2.10 晶闸管的过电压保护

常见的过电流保护有:快速熔断器保护,过电流继电器保护,直流快速开关过电流保护。

快速熔断器保护是最有效的保护措施;过电流继电器保护中过电流继电器开关时间长(只有在短路电流不大时才有用;直流快速开关过电流保护功能很好,但造价高,体积大,不宜采用。

因此,最佳方案是用快速熔断器保护。如图2.11

图2.11 晶闸管过电流保护

2.3元器件型号选择

一、选择UPS的选型

UPS的功率大小由几个因素决定,1、负载功率的大小,一般情况下UPS的功率

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