APC电源BR1000G-CN后备式UPS不间断电源1KVA600W维修蓄电池更换详细介绍

UPS的作用

理想的交流电源输出电压是纯粹的正弦波，即在正弦波上没有叠加任何谐波，且无任何瞬时的扰动。但实际电网因为许多内部原因和外部干扰，其波形并非标准的正弦波，而且因电路阻抗所限，其电压也并非稳定不变。造成干扰的原因很多，发电厂本身输出的交流电不是***的正弦波、电网中大电机的启动、开关电源的运用、各类开关的操作以及雷电、风雨等都可能对电网产生不良影响。

UPS作为一种交流不间断电源设备，其作用有二:一是在市电供电中断时能继续为负载提供合乎要求的交流电能；二是在市电供电没有中断但供电质量不能满足负载要求时，应具有稳压、稳频等交流电的净化作用。

净化作用是指:当市电电网提供给用户的交流电不是理想的正弦波，而是存在着频率、电压、波形等方面异常时，UPS可将市电电网不符合负载要求的电能处理成完全符合负载要求的交流电。市电供电异常主要体现在以下几个方面(如图1-1所示)。

1电压尖峰(spike):指峰值达到6000V、持续时间为0.01~10ms 的尖峰电压。它主要由于雷击、电弧放电、静电放电以及大型电气设备的开关操作而产生。

频率偏移

电线噪声

电压槽口

2电压瞬变(transient):指峰值电压高达20kV、持续时间为1~100us的脉冲电压。其产生的主要原因及可能造成的破坏类似于电压尖峰，只是在量上有所区别。

电线噪声(electrical line noise):指射频于扰(RFI)和电磁干扰(EMI)以及其他各种高频干扰。

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当电动机运行、继电器动作以及广播发射等都会引起电线噪声干扰。电网电线噪声会对负载控制线路产生影响。

正同日没负幸流电的乡流机切器变噪

电压槽口(notch):指正常电压波形上的开关干扰(或其他干扰)，持续时间小于半个周期，与正常极性相反，也包括半周期内的完全失电压。

电压跌落(sag or brownout):指市电电压有效值介于额定值的80 %~85%之间，并且持续时间超过一个至数个周期。大型设备开机、大型电动机启动以及大型电力变压器接人入电网都会造成电压跌落。

电压浪涌(surge):指市电电压有效值超过额定值的110%,并且持续时间超过一个至数个周期。电压浪涌主要是因电网上多个大型电气设备关机，电网突然卸载而产生的。

欠电压(under voltage):指低于额定电压一定***比的稳定低电压。其产生原因包括大型设备启动及应用、主电力线切换、大型电动机启动以及线路过载等。

过电压(over voltage):指超过额定电压一定***比的稳定高电压。一般是由接线错误、电厂或电站误调整以及附近重型设备关机引起。对单相电而言，可能是由三相负载不平衡或中线接地不良等原因造成的。

波形失真(harmonic distortion):指市电电压相对于线性正弦波电压的偏差，一般

用总谐波畸变(THD--total harmonic distortion)来表示。产生的原因一方面是发电设备输出电能本身不是***的正弦波，另一方面是电网中的非线性负载对电网的影响。

10市电中断(power fail):指电网停止电能供应且至少持续两个周期到数小时。产生的原因主要有线路上的断路器跳闸、市电供应中断以及电网故障等。

1频率偏移(frequency variation):指市电频率的偏移超过2Hz(<48Hz或>52Hz) 以上。这主要是由应急发电机的不稳定运行或由频率不稳定的电源供电所致。

以上污染或干扰对计算机及其他敏感仪器设备所造成的危害不尽相同。电源中断可能造成硬件损坏；电压跌落可能造成硬件提前老化、文件数据丢失；过电压、欠电压以及电压浪涌可能会损坏驱动器、存储器、逻辑电路，还可能产生不可预料的软件故障；电线噪声和瞬变电压可能会损坏逻辑电路和文件数据。

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但UPS工作时，为了稳定输出电压，往往需要适时调整输出电压脉冲的宽度，这样就破坏了消除某些高次谐波的条件。虽然消除高次谐波的条件不一定满足，但单脉冲PWM波对高次谐波的抑制能力还是存在的，只不过抑制效果没有达到而已。

4.1.2多脉冲pWM 

多脉冲PWM法就是用多个等宽度矩形脉冲去等效交流的正半周，再用同样多个等宽矩形波脉冲去等效交流电的负半周，通过矩形波的调整去调整和稳定输出电压，而通过调整矩形脉冲的中心距离来调整和稳定输出频率。用多脉冲PwM法比单脉冲PWM法输出所含谐波更容易滤除，但每周期内开关器件通断次数过多会造成控制电路复杂和过多能量损耗。

4.1.3正弦脉冲PWM 

正弦波脉宽调制的控制思想，是利用逆变器的开关元件，由控制线路按一定的规律控制开关元件的通断，从而在逆变器的输出端获得一组等幅、等距而不等宽的脉冲序列。其脉宽基本上按正弦分布，以此脉冲列来等效正弦电压波。如图4-5所示，将正弦波的正半周划分为N等份(图中为12等份)，这样就可把正弦半波看成由N个彼此相连的脉冲所组成的波形。这些脉冲的宽度相等，都等于/N,但幅值不等，且脉冲顶部是曲线，各脉冲的幅值按正弦规律变化，如果将每一等份的正弦曲线与横轴所包围的面积用一个与此面积相等的等高矩形脉冲代替，就得到图示的脉冲序列。这样，由N个等幅而不等宽的矩形脉冲所组成的波形与正弦波的正半周等效，正弦波的负半周也可用相同的方法来等效。

在理论上可以严格地计算出各分段矩形脉冲的宽度，作为控制逆变电路开关元件通断的依据，但计算过程十分烦琐。较为实用的方法是采用调制的方法，即把希望得到的波形作为调制信号，把接受调制的信号作为载波，通过对载波的调制得到望的PwM波形实现SPWM一般比较容易理解的方法是:采用一个正弦波ug(调制信号)与等腰三角波1(载128 s85188Z61 EFuzZ4 8.5kg 风干波信号)相交的断，就可得到宽

在采用SPw 控制方式所对应-U4 图为了讨3-44),讨论首先，_{6为正弦式中，UPS电源技术及应用

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图4-9三相SPwM波形

的波形正、负半周也对称，K应取为奇数。如图4-9所示的例子是K=9时的同步调制三相PwM波形。

每一相的控制脉冲如图4-9所示。

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每一相对电源的中性点而言，其输出为双极性SPWM波，因此其相电压的调整和抑制谐波原理与单相逆变电路类似，故在此不过多讨论。

在实现SPwM脉宽调制时，根据载波比的变换，有同步调制和异步调制两种模式。

载波比K等于常数，并在变频时使载波信号和调制信号保持同步的调制方式称为同步调制方式。在基本同步调制方式中，调制信号频率变化时载波比K不变。调制信号半个周期内输出的脉冲数是固定的，脉冲相位也是固定的在三相PwM逆变电路中，通常共用一个三角波载波信号，且取载波比K为3的整数倍，以使三相输出波形严格对称。同时，为了使一相

-0p 波形白然而的电

当逆变电路的输出频率很低时，因为在半周期内输出脉冲的数目是固定的，所以由SP. wM调制而产生的谐波频率也相应降低，这种频率较低的谐波通常不易滤除。为了克服这一缺点，通常采用分段同步调制，即把逆变电路的输出频率范围划分成若干个频段，每个频段内都保持载波比K恒定，而不同频段的载波比不同。在输出频率的高频段采用较低的载波比，以使载波频率不致过高。在输出频率的低频段采用较高的载波比，以便载波频率不致过低而对负载产生不利影响。各频段的载波比应该都取3的整数倍且为奇数。

当采用分段同步调制时，在不同的频率段内，载波频率的变化范围应该保持一致。提高载波频率可以更好地抑制谐波，使输出波形更接近正弦，但载波频率的提高受到功率开关器件允许频率的限制。

载波信号与调制信号不保持同步的调制方式称为异步调制方式。在异步调制方式中，当调制信号频率变化时，通常保持载波频率固定不变，因而载波比K是变化的。于是在调制信号的半个周期内，输出脉冲的个数和脉冲相位是不固定的，正负半周期的脉冲不对称，半周期内前后1/4周期的脉冲也不对称。

当调制信号频率较低时，载波比K较大，半周期内的脉冲数较多，正负半周期脉冲不对称和半周期内前后1/4周期脉冲不对称的影响都较小，输出波形接近正弦波。当调制信号频率增高时，载波比K减小，半周期内的脉冲数减少，输出脉冲的不对称性影响就变大，还会出现脉冲的跳动。同时，输出波形和正弦波之间的差异也变大，电路输出特性变坏。对于三相SPwM型逆变电路来说，三相输出的对称性也变差。因此，在采用异步调制方式时，希望尽量提高载波频率，以使在调制信号频率较高时仍能保持较大的载波比，改善输出特性。

此外，在双极性SPwM控制方式中，由于同一相上、下两臂的驱动信号是互补的，因此为了防止上，下两个臂直通而造成短路，在给一个桥臂施加关断信号后，再延迟一段时间(通常称为死区)，才给另一个桥臂施加导通信号，延迟时间的长短主要由功率开关器件的关断时间决定。这个延迟时间将会给输出的SPWM波形带来影响，使其偏离正弦波。

SPWM的实现方法有两种:模拟法和数字法。模拟法SPwM是用模拟电路产生，即用132 2刀S8519o- 控制新以B 自位表示线: UA0 二个向始幅值的拆

三角波和止弦参考波比较。这种方法原理简单直观，是早期主要的应用方式。