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采用突波吸收電容減小UPS直流總線電壓

作者：時間：2012-03-11 來源：網絡

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　眾所周知，逆變器是UPS的核心部分，逆變器的性能決定了UPS的輸出性能指標。在一個由整流器、逆變器、充電器等組成的UPS中（如圖1），逆變器不但要承受來自負載的沖擊，還要隨時對直流總線電壓的波動進行調整。大量的統計數據證明，直流總線電壓的異常波動和負載的沖擊是造成逆變器故障的主要原因。在UPS實際運用過程中，負載的沖擊不可避免，而穩定直流總線電壓、減小直流總線電壓的紋波卻是可以做到的。

圖1　UPS結構框圖
　　直流總線電壓的紋波主要由整流輸入電壓的波動和逆變器IGBT開關的反沖電壓回饋至直流總線形成。如果紋波過大，就會造成整流濾波電容溫升過高，壽命縮短，同時加大了逆變器PWM調節頻繁程度，容易造成控制電路不穩定而導致故障發生。由于直流總線直接和外部電池連接，過高的直流總線紋波電壓還會成為EMI干擾源。
　　在整流器輸出端減小市電造成的50Hz電壓紋波主要采用大容量的鋁電解電容器并聯，而對于逆變器高頻開關反沖電壓形成的電壓紋波則要尋求新的途徑來解決。如圖2是一個20KVAUPS的橋式整流濾波電路和逆變電路，其中直流總線上的濾波電容由六個2200μF/600WV的電解電容并聯組成。逆變電路的PWM頻率為20KHz，在每個IGBT模塊上安裝了如圖3所示的RCD吸收回路。在該UPS帶載16KW達到30分鐘情況下，測得的直流總線電壓波形如圖4所示，直流總線電壓紋波的峰峰值達到 120V，吸收回路上的電阻R溫度達到95°C,溫升變化為2.5°C/分鐘。如果去掉吸收回路上的電阻R，則由于直流總線上的紋波依然存在，IGBT關斷后的反沖電壓將沿吸收回路上的D和C泄放，造成D溫升過快損壞，甚至使IGBT損壞。因此直流總線電壓紋波過大還影響到了吸收回路的正常工作。

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關鍵詞： UPS 直流總線 紋波 突波吸收電容

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