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单相在线高频BH10S-X /1KVA标机(内置7AH*2/3节)UPS电源
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具有不对称电流补偿功用的三相串并联补偿式UPS

分类:三相电源

3020.00
2022-09-29 18:23:41
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商品描述

单相MCU控制高频在线式UPS


  串并联补偿式UPS,是1994年由丹麦科尔丁硅能电子公司的奥维里克托姆等3人创造的,1998年被美国APC司收买,并将原创造中的AC调节器改善成Delta逆变器后投入市场,故也称作Delta改换式UPS。依据国际规范IEC62040.3,这种UPS归于在线互动式UPS。

  1)能够一起对输入与输出端的电能参数进行双在线监测补偿,在满意市电输入功率因数等于1的要求一起,也满意了负载电压为安稳纯洁的三相对称正弦波电压的要求;

  3)因为将全功率改换改成了增量补偿式改换,使uPs的设备容量仅为额外负载容量的20%,故提高了过载才干,削减了损耗;

  但这种UPS也有缺陷,如对无功与谐波电流补偿的功率低,功率受负载改变的影响大,不能对不对称负载电流进行补偿等,这些缺陷都是由它的操控办法构成的。为了能使这种UPS称负载电流补偿功用,本文介绍的UPS操控电路中选用了特别的办法。这儿所说的不对称负载电流补偿功用,便是将三相负载的不对称电流,改换成市电输入的三相对称电流之义。这项功用具有重要的使用价值。

  具有不对称负载补偿功用的三相串并联补偿式UPS的原理电路如图1所示,它是由两个直流侧带中性点的,能够双向四象限作业的三相PWM半桥式逆变器,以串并联补偿式电路构成的,其各部分的功用如下。

  Delta逆变器 容量取决于市电电压动摇规模和负载功率因数,大约只要USP标称容量的20%。在输入端经过其输出变压器Tra、Trb、Trc、的次级与负载串联,作业在正弦波电流源状况。其首要功用是消除市电输入电流中的无功与谐波重量,使市电输入功率因数等于1;对市电电压的动摇、三相不对称度进行补偿;将三相负载的不对称电流、改换成市电输入的三相对称电流;操控UPS输入与输出功率的平衡和向蓄电池充电;靠电流源的无限大内阻来阻挠市电与负载之间的谐波彼此搅扰。

  主逆变器 容量等于UPS标称容量,在输出端经过其输出滤波电感LF2与负载并联,作业在正弦波电压源状况。其首要功用是操控负载上的电压成为三相安稳的正弦波电压;靠电压源无限小内阻向负载供应无功电流、谐波电流和不对称电流;当市电掉电时向负载供应100%的功率;操控UPS输入与输出功率平衡和向蓄电池充电。

  三相基准正弦电压这是一个与市电同步锁相的沟通规范电压发生器,其电路如图2和图3所示,电压安稳度优于0.02%,波形失线%,三相电压的对称度为120。0 5,首要用来作为三相UPS的同步坐标基准,和操控电路的数值与波形的规范电压电流信号。

  低通滤波器低通滤波器LF1、CF1首要用来滤除市电电压和Delta逆变器输出电压和电流中的谐波;低通滤波器LF2、CFz首要用来滤除主逆变器输出电流中的高次谐波;一起LF1和LF2也是市电与主逆变器并联作业时的平衡电感,LF2又是主逆变器整流作业时的升压储能电感。

  电流指令值运算电路和电压指令值运算电路首要用来运算出Delta逆变器的电流指令值信号iac、ibc、icc,和主逆变器的电压指令值信号uac、ubc、ucc、。

  PWM电路 DelLa逆变器和主逆变器的PWM操控电路,选用的是如图4所示的三角波比较操控办法,其特点是将指令值与补偿量的误差经过扩大后再与三角波进行比较,其意图是把误差操控到最小,是归于盯梢型PWM操控办法。

  Delta逆变器是一一个用IGBT作开关的三相半桥式PWM逆变器,能够双向四象限作业,其开关频率为5~20kHz,对它的操控战略便是将其操控成正弦波电流源,以完结前面说到的功用。它的电流指令值运算电路的原理框图如图5所示。当负载中含有电阻、电感与非线性负载时,市电输入电流将包括有功、无功和谐波电流。例如关于A相输入电流,其傅里叶级数表明式为

  LPF2的原理电路如图5(b)所示,这是三阶切比雪夫模拟式低通滤波器,其截止频率为22 Hz。

  为了叙说便利,假定ua=uar,ub=ubr,uc=ucr,三相负载为不对称电阻负载时,则各相输入电流中的无功与谐波电流等于零,并假定蓄电池电压的改变值△Ud=O,由式(9)~式(11)可得

  为了便于核算,假定UPS的容量为100KVA,市电电压为380/220V,A相负载R=0 49Ω.B相和C相空载如图6所示。市电输入电流为

  用iac*、ibc*、icc*作为Della逆变器的指令值信号,选用图4所示的三角波比较操控办法去操控Delta逆变器,即可在Tra、Trb、Tcc次级得到补偿

  主逆变器也是一个用IGBT作开关的三相半桥式PWM逆变器,它也能够双向四象限作业,其开关频率也为5-20 kHz。关于主逆变器的操控战略是将其操控成正弦波电压源,以完结前面说到的功用。当市电掉电时向负载供应100%的功率。

  以uar为基准,用市电加到负载上的电压ua=uar△uaI+uah=uaL与uar进行比较,得到差值

  因为市电电压ua与主逆变器的输出电压uao经过它们各自的滤波电感(也是平衡电感)LF1和LF2在uPs电路的点并联后共同向负载供电,如图1右上角的小图所示,故依据电工学中节点电压法可知

  此式阐明,选用图8所示的电压指令值运算电路,依照图4所示的三角波比较操控办法对主逆变器进行操控,即便在市电电压中存在基动摇摇值△uaI和谐波uah,也能够使负载上的电压成为等于基准正弦波电压uar的安稳正弦波电压。关于B相和c相也是如此。因为是分相进行的操控,故市电三相输入电压的不对称度也将会得到补偿。

  因为主逆变器在UPS电路的点处与市电并联后共同向负载供电,主逆变器又是作业在正弦波电压源状况,市电输入的电流是三相对称有功电流,依据基尔霍夫节点电流∑i=0的规律,在节点负载所需的无功电流、谐波电流都将由主逆变器来供应。

  当三相负载不对称时,因为主逆变器是三相四线制输出,并与市电在电路的点处并联衔接,因此它具有中性点构成变压器的功用,即便市电的输入电流为三相对称电流,在负载上也能够流过三相不对称电流。各相的不对称电流iaL-ia,ibL-ib,icL一ic将由主逆变器来供应。如图6所示,市电输入电流为Ia′=Ib′=Ic′=150A,负载电流有效值为IaL=450A,IbL=IcL=O,所以主逆变器各相的输出电流为Iac′=450―150=300A.Ibc′=O-150=一150A.Icc′=O-150=-150A。

  当市电掉电时,因为基准正弦波电压发生器中本机振荡器的存在,用uar、ubr、ucr作为电压指令值信号,依然能够使主逆变器向负载供电。此刻主沟通静态开关主动关断,以避免电流向市电倒灌。

  因为负载电压uaL在主逆变器的操控下,坚持uaL=uar安稳不变,因此,当市电电压动摇时市电输入电压与负载电压之问就会呈现电压差,需要由Delta逆变器进行补偿。在Delta逆变器的操控电路中,参加蓄电池电压改变信号Ud便是专为此意图而设置的。△Ud是直流信号、代表的是有功功率改变,故将其加到了电流指令值运算电路中的直流信号go上。为了叙说便利,假定三相负载是对称的电阻负载,此刻市电输入电流中的无功与谐波电流等于零,此刻由式(9)~式(11)可知

  以A相为例,其电流指令值iac*=-△UdUmsinωt,用iac*操控Delta逆变器发生出补偿电压△Uac=-△UdUmSinωt,△Uac的方向与市电电流i。和电压Ua的方向相反。

  当UaUaL=Uar时,如图9所示,市电输入功率Pa=UaIa,负载所需功率PaL=UaLiaL,则PPaL,市电输入的剩余功率△Pa=Pa-PaL将经过主逆变器整流后对蓄电池充电,暂存在蓄电池中。因为Ua的升高,使点电压UaL上升,上升率主逆变器的操控电路为了坚持uaL=uar不变,操控主逆变器的输出电压‰下降,使UaoUaL=Uar,主逆变器处于整流状况,蓄电池电压Ud上升。依据功率平衡的准则,Ud的上升率应等于市电电压的上升率,即

  当Ud上升到Udr+△UdUdr时,+Ud经过图5所示的指令值运算电路操控Delta逆变器使其在变压器T。的次级发生一个补偿电压

  当Ua=Uar+△UAI时,市电输入电流L有必要相应减小△,Ia才干确保使市电输入功率等于负载所需的功率,Ia的减小是由+△Ud经过对Delta逆变器的操控来完成的。此刻,下面的等式建立

  由图9可知,依据基尔霍夫节点电流∑i=0的规律,在节点市电输入的有功电流为Ia-△Ia,负载所需的有功电流IaL=Ia,缺乏的部分由蓄电池经过主逆变器来补足,使主逆变器处于逆变状况。假定X为变压器TaL次级的等效漏抗,则市电输入电压Ua在Tra次级的电压降为X(L+△Ia)+△Uac△Uac,所以,Delta逆变器处于整流状况。使负载所需有功电流的缺乏部分由负补偿电压-△Uac削减的市电输入功率,经过Delta逆变器的整流和主逆变器的逆变,以电流的方式来补足如图9中的实线途径所示。电压的向量关系为

  仍以A相为例,用iac操控Delta逆变器、发生出补偿电压△Uac=△udUmsint,其方向与市电电流ia和电压ua的方向相同。

  当uaUaL=Uar时,如图10所示,市电输入功率Pa=uaIa,负载所需功率PaL=uaLIaL,则PaPaL市电输入的缺乏功率△Pa=PaL-Pa将由蓄电池经过主逆变器的逆变来补足。因为Ua的下降,使点电压UaL下降,下降率主逆变器的操控电路为了坚持UaL=Uar不变,操控主逆变器的输出电压Uao卜升,使uaoUaL=Uar,主逆变器处于逆变状况,蓄电池电压Ud下降,依据功率平衡的准则,Ud的下降率应等于市电电压的下降率,即

  当Ud下降到Udr-△UdUdr时,-△Ud经过图5所示的指令值运算电路操控Delta逆变器使其在变压器Tra的次级发生一个补偿电压

  当Ua=uar-△UaI时,市电输入电流Ia有必要相应增大△Ia才干确保使市电输入功率等于负载所需的功率,Ia的增大是由-△Ud经过对Delta逆变器的操控来完成的。此刻,下面的等式建立

  由图10可知,依据基尔霍夫节点电流∑i=0的规律,在节点市电输入的有功电流为Ia+△Ia,负载所需的有功电流IaL=Ia,剩余的电流由蓄电池经过主逆变器来吸疏,使主逆变器处于整流状况,则市电输入电压ua在Tra次级的电压降为X(Ia+△Ia)一△Uac△uac,所以,Della逆变器处于逆变状况,使负载所需有功电流的剩余部分由正补偿电压+△uac增大的市电输入功率,经过主逆变器的整流和Delta逆变器的逆变,以电流增许多△Ia反应的方式来补偿如图10中的实线途径所示。电压的向量关系为

  Tra变压器次级电抗X的值,能够经过如下的办法预算:一般变压器的电抗压降约为变压器容量的(3~5)%,故把Tra的电抗压降折算到负载额外电压uar抗压降标么值为

  图12给出了单相电阻负载时的源侧电压和电流的实验波形,可知市电输入的三相电流波形是对称的,阐明对不对称电阻负载电流进行了补偿。图13给出了单相电感负载时的源侧电压和电流的实验波形,可知其对负载的无功电流和不对称电流一起进行了补偿。图14给出了三相非线性负载时的源侧电压和电流的实验波形,可知对负载的谐波电流进行了补偿。

  三相串并联补偿式UPS,是最近几年才发展起来的一种新式UPS,它有许多长处,但也存在着.些缺陷,其间最大的缺陷是不能对不对称负载电流进行补偿。本文提出来的操控办法克服了这种缺陷。

产品特性指标
产品型号 BH10S/BH10L BH20S/BH20L BH30S/BH30L BH60S/BH60L BH100S/BH100L
产品容量 1KVA/0.8KW 2KVA/1.6KW 3KVA/2.4KW 6KVA/4.8KW 10KVA/8KW
整机特性参数
整机体制 双转换高频在线式
整机结构
采用塔式和机架式结构设计
整机满载效率AC-AC >90%
噪音(距离前面2米) <50dB
工作温度 0~40℃
储存温度
-15~60℃(不含电池)
湿度
<95%无冷凝
安全标准
GB/T14715
电磁兼容标准 EN50091-1/2
保护功能
过载、短路、过温、市电过高/过低、电池过高/过低
直流启动功能
具备
配接发电机功能
具备
手动旁路
选件
显示 LCD:市电下UPS运行状态、逆变状态、旁路状态、电池状态、电池量、负载量、故障信息等
声光报警
自动
静音
自动
输入特性参数
输入电压范围
100%负载:180~300Vac,50%负载:110~300Vac
175~280Vac
输入频率范围 50/60Hz(自适应)
输入功率因PF
0.99
总谐波失真(THDI) <5%
输出特性参数
输出电压 220Vac
输出功率因数 0.8
输出电压稳定度
220Vac±1%(静态负载);220Vac±2%(50-0%负载跃变);220Vac±5%(100-0%负载跃变)
输出频率(市电)
46Hz≤输入频率≤54Hz时,输出和输入保持一致;输入频率小于46Hz或大于54Hz时输出频率锁定在50Hz
输出频率(电池) 50Hz±0.2%
输出波形
纯正弦波
失真度
<1%(线性满负载),<3%(非线性负载)
过载
>125%过载运行时间大于30秒;
>150%过载运行立即转旁路关机
>120%过载运行时间30秒;
>150%过载运行立即转旁路关机
峰值因数 3:1
逆变效率 >90%
短路
电路自动保护,输出为零
输出异常
逆变器输出自动闭锁保护
噪声抑制
EMI/RFI滤波器
电池过低
关机保护
动态响应
满载3%,稳定时间为20毫秒
自动重新启动
具备
软件设定开/关机
具备
旁路特性参数
静态旁路转换时间 0ms
静态旁路输入范围 80Vac±5%~285Vac±5%
旁路逆变转换时间 2ms
电池特性参数
电池类型
密封铅酸免维护电池
标配电池额定电压、节数 12V/7Ah×2/3节
12V/7Ah×4/6节 12V/7Ah×6/8节 12V/7Ah×16节 12V/7Ah×16节
标配电池额定备用时间 5-15min 5-15min 5-15min 5-15min 5-15min
长延时电池额定电压 36Vdc 72Vdc 96Vdc 192Vdc 192Vdc
标配充电电流
1A 1A 1A 1A 1A
长延时充电电流
4A 4A 4A 4A 4A
接口特性参数
通讯接口 RS232标配;/SNMP/RS485/干接点(选件)
监控软件 具有各种操作系统下的监控管理,市电及电池状态、市电故障、电池电压低、遥控关机、控制菜单
物理参数
标机尺寸mm(深×宽×高)
405×145×220
465×190×345 465×190×345 500×240×620 500×240×620
净重量Kg
10.5/12 22.5/25 27.5/29.5 60 57
长机尺寸mm(深×宽×高)
405×145×220 465×190×345 465×190×345 500×240×460 500×240×460
净重量Kg 6.5 12 12.5 18 20
注:参数若有改动,恕不另行通知。
☆:标记颜色字体为此型号参数。