UPS電源整流器的工作原理解析
現(xiàn)代的整流充電器分降壓型和升壓型兩種,降壓型主要用于UPS電池組電壓低于輸入交流峰值電壓一定值的情況,而升壓型主要用于UPS電池組電壓高于輸入交流峰值電壓的情況。
一、輸入配電系統(tǒng)
在數(shù)據(jù)中心的UPS供電系統(tǒng)中,輸入電路一個(gè)最重要的指標(biāo)就是輸入功率因數(shù)。輸入功率因數(shù)低會(huì)造成成下面的不利影響:
。1)導(dǎo)致輸入供電線路上各環(huán)節(jié)的早期老畫
輸入功率因數(shù)低的原因是輸入諧波電流成分含量大,諧波電流經(jīng)過輸入電纜時(shí),使電纜產(chǎn)生附加發(fā)熱量,導(dǎo)致電纜外皮材料長期發(fā)熱、變軟、變脆、變酥、變碎;諧波電流經(jīng)過輸入斷路器(開關(guān))時(shí),開關(guān)出點(diǎn)由于長期發(fā)熱而導(dǎo)致接觸不良,一個(gè)正反饋的效應(yīng)是開關(guān)過早時(shí)效;諧波電流經(jīng)過輸入保險(xiǎn)絲時(shí),由于長期的附加發(fā)熱而導(dǎo)致熔絲變軟、下垂(使整個(gè)保險(xiǎn)絲粗細(xì)變得不均與)、自然斷裂而引起斷電。
。2)不能充分利用輸入功率
由于輸入功率中含有大量的無功分量,有功功率被吸收,無功功率在電纜中往復(fù)流動(dòng),使正常的有效電流通道變窄,由于線路的擁擠而使單位截面積傷的電流密度加大,功耗加大。根據(jù)歐姆定律。導(dǎo)線上的功耗P為
P=I2R
由上式可以看出,線路上的功耗和電流I的平方值成正比,與導(dǎo)線的電阻R成正比,而發(fā)熱量又是功耗P和時(shí)間T的函數(shù),即
Q=0.24Pt
這樣一個(gè)長期效應(yīng)造成了電力的浪費(fèi)。
。3)對供電電網(wǎng)產(chǎn)生干擾
輸入電路是可控硅(閘流管)整流器時(shí),由于可控硅的開啟往往伴隨著高壓電和大電流,不但破壞了輸入電壓波形,而且還形成很強(qiáng)的傳到干擾和輻射干擾,應(yīng)系那個(gè)了同一線路上其他用電設(shè)備的正常運(yùn)行。
。4)使前置發(fā)電機(jī)的裝機(jī)功率成幾倍增大
輸入功率因數(shù)低(一般未經(jīng)補(bǔ)償?shù)闹禐楣β视脝蜗喽䴓O管整流器的0.6,較大功率用三相可控硅全波整流6脈沖整流的0.8),可導(dǎo)致前置發(fā)電機(jī)的裝機(jī)功率至少3倍于UPS的額定功率。
二、工頻整流器與高頻整流器
由前面的討論可以看出,UPS輸入功率因數(shù)低的主要原因在于輸入部分的電路結(jié)構(gòu)和工作方式,F(xiàn)代的整流充電器分降壓型和升壓型兩種,降壓型主要用于UPS電池組電壓低于輸入交流峰值電壓一定值的情況,而升壓型主要用于UPS電池組電壓高于輸入交流峰值電壓的情況。
降壓整流器有工頻和高頻之分,而工頻又有穩(wěn)壓和不穩(wěn)壓之分。下面以UPS中應(yīng)用最廣的穩(wěn)壓工頻電路為例進(jìn)行討論。一般采用三相整流,是因?yàn)槿嗾鞯拿}動(dòng)系數(shù)和紋波系數(shù)都低。一個(gè)三相可控硅全橋整流電路中用了6只可控硅整流器,需要6個(gè)脈沖進(jìn)行分別控制,也俗稱其為6脈沖整流。三相全橋整流電路是按線電壓工作的,在市電為額定值380V/220V時(shí)的最高整數(shù)流出電壓可達(dá)到
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