大连理工大学电源技术大作业
姓名： 袁伟 学号： 190019128677
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题目五：大中型UPS逆变器分析
总 则：围绕大中型UPS逆变器，介绍其工作原理及其电路，并简述其在实
际中的应用。
撰写要求：
一、大中型UPS逆变器的工作原理
在市电发生故障、异常时，很可能会对正在用电的用户造成数据损坏、硬件故障、编写程序的缺失等一系列问题。不间断电源 UPS 的出现使这个问题得到了解决，从此负载设备的供电质量上升到了一个新的台阶。为了方便使用，UPS 被安置于市电电网与负载之间。当市电电网发生故障异常甚至断电时，在电网与负载之间的不间断电源可以起着继续维持负载运行的作用。在电力电技术子及相关产业不断发展时，大到航天飞机、超级计算机这些与国家战略方针息息相关的产业，小到笔记本电脑，医疗器械，开关等人民生活必需品，UPS 可谓无处不在，而这也显示了互联网时代人们对数据存储，程序设计可靠性的逐渐重视。UPS 的种类多种多样，按照不同功率划分课划分为大、中、小三类；按照输入输出方式划分单进单出、三进三出等；还有早期的 UPS 采用的是柴油机转换电能，不需要功率器件，这种 UPS 是动态 UPS，而采用功率器件连续向负载负载供电的 UPS 称为动态 UPS，动态 UPS 和静态 UPS 是按照 UPS 的工作原理划分。在线式 UPS 的两条输出通道分别是交流旁路输出通道和 AC/DC、DC/AC变换的输出通道。交流旁路通道在 UPS 未开机时是处于闭合状态。 在 UPS 开机后，微处理器立即开始初始化操作程序，然后在线式 UPS 进入软起动状态，接着在线式 UPS 的逆变器开始正常工作，UPS 电源向负载供电。
(1)在市电对负载正常供电的情况下，在市电电压经过功率因数校正环节后，一方面为逆变器供电，由于逆变器逆变输出的波行是不平滑的，所以还需要经过 LC 低通滤波转换为平滑的正弦波交流电提供给负载使用；另一方面，市电会经过充电器处理，之后对蓄电池充电，让电池处于饱和状态，以备不时之需。此时的 UPS 使得市电经过整流滤波、逆变器逆变、开关三个环节为负载供电。与此同时，DSP 芯片的存在能让 UPS 更加实时的控制和显示参数。
(2）在市电处于非正常工作状态时，UPS 切换为蓄电池对逆变器供电的逆变模式。由于蓄电池能提供的直流电压很低，达不到逆变器的要求，需要对电池输出的直流电压进行 DC/DC 变换，再经过逆变器和 LC 低通滤波，输出波形平滑标准的正弦交流电供用户使用。但是蓄电池所蓄电量毕竟有限，在电量未耗尽前，
UPS 能咋爱蓄电池的支撑下继续工作，为负载供电，一旦电量耗尽，UPS 就不再供电了，所以有的用户会选择柴油发电机作为备用，将UPS 作为短暂的过渡来使用。
二、大中型UPS逆变器的电路
在线式 UPS 的基本原理是：在市电正常供电时，将市电经过整流滤波器变为直流稳压电。然后利用 SPWM 调制技术，经过 DC / AC 将 DC 逆变为高质量的 AC 。当供电异常甚至断电，为了继续 DC / AC 变换，转而由电池供电。输出直流电使得逆变器继续工作，一直对负载输出正弦交流电，保证了用户用电的可靠。
图 2.1 在线式 UPS 的结构原理
如图 2.1 所示，采用了 TI 公司 TMS320F2812 为主控芯片在线式 UPS 电源主要由 APFC 电路、 DC / AC 电路、 DC / DC 电路、控制电路和保护电路等几个部分组成，下面对几个重要环节做简单介绍。
（一）APFC 电路
APFC 电路工作过程为：首先整流电路将市电整流成直流电，使其为控制电路、逆变器、蓄电池提供直流稳压电源，大大减小了市电中的谐波干扰。其次升压电路能提高整流后的直流电压，由于逆变器的输入电压达到311V，其输出电压大小才能达到市电标准，为让负载正常工作，必须加入 DC /DC 环节，以达到目的。而功率校正主要目的是为了校正输入电流波形与相位，使得其波形为正弦
1909 大连理工大学电源技术大作业
