刘凤君
　　
　　（中国航天二院北京100039）
　　
　　摘要：本文介绍了高频UPS的一种SPWM节能控制的基本工作原理与控制方法；介绍了工频UPS的一种Udc-PWM控制的基本工作原理喻控制方法。并对典电路进行了优点分析和比较。
　　

如果想进一步提高市电输入功率因数，可以加入11次谐波滤波器，或采用如图13所示的谐波注入电路，把12脉波整流成24脉波整流，这样可以使市电输入电流的THDI减小到11.16%或7.57%使市电输入功率因数提高到

　　
　　　
　　为了把整流器对市电电压波动的适应能力由±15%提高到±30%，采用了Udc-PWM控制法。为此把图11（e）所示的六梯级阶梯波改造成了如图12所示，

中间带缝的六梯级阶梯波，其中小方波脉冲的宽度为，γ为调节度，用调节γ的办法通过调节小方波脉冲的宽度来调节直流输出电压。整流器的Udc-PWM控制电路如图14所示。

用12个钟脉冲产生出12个载波三角波uc，用uc与直流控制电压Udc进行比较，在Udc＞uc的部分产生出整流器开关管的PWM触发信号Ug，将Ug与整流器原有的触发信号一起送到门电路中，当原有的触发信号与Ug同时为正时，就能产生出整流器各开关管的PWM触发脉冲信号。直流控制电压Udc是双环控制电路中电流调节器的输出直流电压（这部分在图中没有画出），如高频整流器一样，通过调节Udc的大小就可以调节整流器的直流输出电压，整流器的调节特性可以用下式表示：

　　
　　而且适应调节范围也是足够大。可以满足对市电电压波动的适应能力达到±30%的要求。并能保证使整流器的直流输出电压为800±3%以内。
　　
　　此外，由于在Udc-PWM控制的工频整流器中，去掉了控制市电输入电压的SCR多相相控整流，取而代之的是通过控制市电输入电流来调压的Udc-PWM控制，因此空载损耗较小，PI点的比例比原来SCR相控工频整流器要大，故整流效率受负载率的影响要小一些。
　　
　　这里还需要说明的一点是，虽然在Udc-PWM控制的工频UPS中，没有省略掉市电输入整流变压器，但它是一个一职多用途的变压器，除了作为多相整流变压器之外，还具有升压与隔离功能。对于一些要求负载与市电电源隔离的UPS用户，这种用Udc-PWM控制的工频整流器式UPS是最适合的。
　　
　　10 结束语
　　
　　通过本文对高频UPS与工频UPS优缺点的分析可以得到如下的结论：节能控制与Udc-PWM控制提高了UPS的性能。
　　
　　(1)高频UPS诸多优点产生的根本原是由于采用了SPWMBoostPFC节能控制造成的；工频UPS诸多缺点产生的根本原因，是由于采用了SCR多相相控方式造成的。这说明UPS的性能主要取决与它所采用的控制方式，而与主电路的型式关系不大。
　　
　　(2)把高频UPS的SPWM控制方式，创造性地应用到工频UPS的控制上，也同样可以提高UPS的诸多性能。
　　
　　(3)采用SPWMBoostPFC节能控制的高频整流式UPS，与采用Udc-PWM控制的工频整流器式UPS的性能比较如表6所示。

可知它们基本处在相同的水平上。高频UPS今后要解决的主要问题是开关损耗；工频UPS今后要解决的主要问题是市电输入电流的THDI。两者各具特点，可以相互促进交替发展。
　　
　　(4)SPWMBoostPFC高频整流器的开关损耗（开关频率fs=20kHz）是Udc-PWM工频整流器（12脉波工频整流器）开关损耗的倍，即是采用了节能控制，它的开关损耗也要比Udc-PWM工频UPS大16.6倍，高出的开关损耗足以可以抵消掉采用大功率整流变压器所带来损耗，因此两种UPS的总效率是大致相等的。
　　
　　(5)Udc-PWM工频整流器的THDI的降低，是用增加整流器的相数来实现的，高频整流器的THDI的减小，是用高频化来实现的。增加开关频率要比增加整流相数容易的多，但增加开频率所引起的开关损耗的增加要比增加整流相数引起的开关损耗要大33.4倍，这就说明高频整流器THDI较小的优点是用增加开关损耗的缺点为代价换来的。因此UPS的THDI（或市电输入功率因数）与整流效率两项指标是一对矛盾，必须统筹考虑，不可只偏面地追求某一项指标，例如THDI小时效率也会下降。
　　
　　⑥工频UPS与高频UPS从历史上来看就是相互促进交替发展的，它们的性能水平取决于当时电力电子技术，其中特别是控制技术的发展对哪一种UPS更有利而定，不只是取决于UPS电路的结构型式。
　　
　　参考文献
　　
　　[1]刘凤君，现代逆变技术及应用，电子工业出版社，2006年北京
　　
　　[2]刘凤君，高频UPS的原理与发展方向，电源技术应用，2010年6月、7月、8月
　　
　　[3]刘凤君，环保节能型H桥及SPWM直流电源式逆变器，电子工业出版社，2010年北京
　　
　　[4]刘凤君，工频与高频三相绿色UPS电路，电子工业出版社，2011年北京
　　
　　作者简介
　　
　　刘凤君，男，研究员，从事电力电子技术研究50年，著书12本，发表文章360余篇。
　　
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