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APC不间断电源系统的设计原理

文章出处:https://www.apcso.com 浏览次数:发表时间:2019-08-01

    市电电源首先经过滤波器将来自电网的电磁干扰进行抑制和衰减,此后对经过过滤的市电分四部分进行控制:PFC环节控制,逆变输出控制,电池充电控制,电池升压控制。其中PFC控制环节包括功率因数校正、整流、升压三个任务。在线式APC不间断电源系统中有两条输出通道;一条是直接旁路输出通道,另一通道是要经AC-DC. DC-AC两个变换后的正常输出通道,在未开机时旁路通道是闭合的。控制微处理器通过输入电压、电流检测电路得到输入市电的电压、电流值,通过相位、频率检测电路得到市电波形的当前频率和相位。在市电电压保持在正常范围内:160V〜28OV,且市电的频率是在正常的范围:45Hz〜55Hz, APC不间断电源系统对输入的市电进行功率因数校正、整流、升压后得到较高的总线直流电压,后续的逆变环节利用SP皿控制技术对总线直流电压进行调制、波波,最后输出的是220V的标准交流正弦波。着技术提供给用户的高质量电源。当不间断电源系统出现故障,严重过载,或电池组电压过低时,不间断电源系统工作在旁路方式,市电不经过任何变换直接供给用户。

    由于要在旁路通道和正常通道之间切换,就要保证输出电压的波形在输出前后能够很好的衔接起来,不能有突变,包括频率、相位、衔接点瞬间电压值的突变。也就是要进行锁相的控制。否则将在电路中出现回流,影响用电设备的安全。微处理器通过频率、相位检测电路测得市电当前的频率大小和相位,确定频率在正常范围内,然后调整逆变器的参考电压波形的频率和相位,使参考电压波形的频率与市电频率保持一致。由于逆变器的参考电压波形与逆变器实际输出的电压波形间并不是同相位的关系,两者之间有相位差,所以在调整逆变器参考电压波形和市电波形的相位关系式时,要有一相位差,这个相位差根据实际情况确定。这时切换供电通道,不会出现相位、频率突变的问题。为了防止切换点瞬间电压值的突变,一般都采用在过零点时切换的方法,也就是当输出的交流波形从正值变化到负值,或从负值变化到正值的瞬间,启动转换开关,则切换前后的两个波形就很好的衔接起来了。

    当市电突然中断、或市电电压超出不间断电源系统输入的规定范围、或市电的频率不正常时,就转换到电池供电方式。电池组是APC不间断电源系统必备的一个后备供电设备。电池组的储能限制使电池供电时间是有限的,这一段时间使用户能够有充足的时间完成数据存储、关机等应急措施。由于电池组的电压较低,需要对其进行斩波升压的DC-DC变换,然后才供给总线电压,再由逆变器输出正弦交流电。在电池组的电能释放到一个较低的值时,为了保证电池组的寿命,就关闭不间断电源系统的输出,此时电池组只提供辅助的直流电源。这以后的一段时间内,不间断电源系统等待市电的重新供电。如果在此段时间内市电又重新接通,则不间断电源系统又自动进入到正常的工作方式,同时为电池组充电。如果在规定的等待时间内市电一直没有重新接通,不间断电源系统就整个都关掉,包括微处理器的电源.否则,电池组由于要提供辅助的直流电源,储存的电能不断的减少,如果市电一直没有重新接入,电池组的电能会无限制的释放,这会严重的损坏电池组。即使以后对电池组充电,也不会恢复电池的电能,这时,电池己损坏要更换新的电池组。

    为了保证每次市电中断时,不间断电源系统都能够提供后续供电,就要保证电池组的正常。这就是一般不间断电源系统开机时都要对电池进行检测的原因,如果电池组不正常,启动时不间断电源系统不会进入工作状态,直到更换了电池组。在市电正常的时候,APC不间断电源系统通过充电电路对电池组进行充电,使电池组保持足够的电能。

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