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UPS电源整流器的工作原理解析

2017/4/26 20:23:58点击:

现代的整流充电器分降压型和升压型两种,降压型主要用于UPS电池组电压低于输入交流峰值电压一定值的情况,而升压型主要用于UPS电池组电压高于输入交流峰值电压的情况。

  一、输入配电系统

  在数据中心的UPS供电系统中,输入电路一个最重要的指标就是输入功率因数。输入功率因数低会造成成下面的不利影响:

  (1)导致输入供电线路上各环节的早期老画

  输入功率因数低的原因是输入谐波电流成分含量大,谐波电流经过输入电缆时,使电缆产生附加发热量,导致电缆外皮材料长期发热、变软、变脆、变酥、变碎;谐波电流经过输入断路器(开关)时,开关出点由于长期发热而导致接触不良,一个正反馈的效应是开关过早时效;谐波电流经过输入保险丝时,由于长期的附加发热而导致熔丝变软、下垂(使整个保险丝粗细变得不均与)、自然断裂而引起断电。

  (2)不能充分利用输入功率

  由于输入功率中含有大量的无功分量,有功功率被吸取,无功功率在电缆中往复流动,使正常的有效电流通道变窄,由于线路的拥挤而使单位截面积伤的电流密度加大,功耗加大。根据欧姆定律。导线上的功耗P为

  P=I2R

  由上式可以看出,线路上的功耗和电流I的平方值成正比,与导线的电阻R成正比,而发热量又是功耗P和时间T的函数,即

  Q=0.24Pt

  这样一个长期效应造成了电力的浪费。

  (3)对供电电网产生干扰

  输入电路是可控硅(闸流管)整流器时,由于可控硅的开启往往伴随着高压电和大电流,不但破坏了输入电压波形,而且还形成很强的传到干扰和辐射干扰,应系那个了同一线路上其他用电设备的正常运行。

  (4)使前置发电机的装机功率成几倍增大

  输入功率因数低(一般未经补偿的值为功率用单相二极管整流器的0.6,较大功率用三相可控硅全波整流6脉冲整流的0.8),可导致前置发电机的装机功率至少3倍于UPS的额定功率。

  二、工频整流器与高频整流器

  由前面的讨论可以看出,UPS输入功率因数低的主要原因在于输入部分的电路结构和工作方式。现代的整流充电器分降压型和升压型两种,降压型主要用于UPS电池组电压低于输入交流峰值电压一定值的情况,而升压型主要用于UPS电池组电压高于输入交流峰值电压的情况。

  降压整流器有工频和高频之分,而工频又有稳压和不稳压之分。下面以UPS中应用最广的稳压工频电路为例进行讨论。一般采用三相整流,是因为三相整流的脉动系数和纹波系数都低。一个三相可控硅全桥整流电路中用了6只可控硅整流器,需要6个脉冲进行分别控制,也俗称其为6脉冲整流。三相全桥整流电路是按线电压工作的,在市电为额定值380V/220V时的最高整数流出电压可达到

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