满足逆变器要求的整流器专用性能指标

     当整流器用于向逆变器供电时，如UPS和变频器等，整流器必须满足逆变器工作时对直流电源的要求。 满足逆变器要求的专用性能指标有两个，即输出保持能力和启动浪涌电流及其抑制。这是对整流器直流输出端并接的滤波电解电容设计正确性的检验。
  2.1 输出保持能力  
  逆变器的输出保持能力也称为电源的存储能力。它是指逆变器的输出在交流输入电源(一般为市电电网电源)停电以后，在额定负载条件下，靠整流器直流侧的滤波电解电容上存储的电能，输出所需电压所能维持的时间。这个时间一般用Tc来表示，其示意图如图2所示。
  以前，负载对逆变器并没有上述要求，自从半导体存储器在计算机中广泛应用以后，产生了信息保护问题。为此，逆变器在作为计算机电源(如UPS)时，必须具有一定的输出保持能力。计算机信息保护对保持能力的要求一般为Tc≥20ms。这样，市电电网由于某种原因停电时，在20ms(市电交流电源的一个周期)时间内，将由整流器直流输出端的滤波电解电容来供电，以保证布影响逆变器的输出。 图2(b)示出了市电电网停电后，逆变器输出电压保持时间Tc和直流输入电压之间的关系。在t0瞬间，市电电网突然停电，此时整流器直流输出端的滤波电解电容Cd上的电压为Ud1，经过时间Tc以后，Cd上电压下降到Ud2，显然，电容Cd上损失的电能就是维持逆变器输出电压不变时，负载消耗的功率，即

式中 Ud1——市电电网停电瞬间整流器输出端直流滤波电容Cd上的电压；
     Ud2——获得输出保持时间Tc，Cd上电压允许下降到的电压值；
     P——输入到逆变器上的功率(W)。
  Tc的单位为秒，Cd的单位为法。利用式(1-13)就可以计算出维持时间Tc的值，或根据Tc
计算出电解电容Cd的值。在用式(1-14)计算Cd时，应考虑最坏的条件，即使用输入市电电压的最低允许值，并且正好是在电容Cd上纹波电压的低点处的电压值。  
  2.2 启动浪涌电流及其抑制
  整流器直流输出端的电解电容的值，应按逆变器从负载侧反馈无功能量的大小，也即从逆变器无功能量的交换和存储作用进行计算，从直流滤波作用进行计算，或从输出保持能力进行计算。取这三种计算中容量较大者作为整流器直流输出端电解电容的取值。所以这个电解电容的值是很大的。
  由于整流器的直流输出端接有容量很大的电解电容，故在接通市电电网电源时，由于回路
中没有限制电流的元器件，因而将会有较大的浪涌电流产生，这个浪涌电流就是整流器直流输出端电解电容Cd的充电电流。整流器是直接由市电电网供电，整流电压较高。而且，由于输出保持能力的需要，电解电容Cd的值也较大，因而合闸浪涌电流很高，持续时间也较长。
  合闸浪涌电流的值与合闸瞬间交流市电电压的相位有关，也与输入滤波回路的内阻有关。一般概念是300～400W的逆变器，合闸浪涌电流的值可以高达350～400A，持续时间为1～2ms。如果整流器交流输入滤波回路的内阻为Rs，市电电网交流输入电压的有效值为Us时，合闸浪涌电流的值为   大的浪涌电流不仅会引起开关触头的熔接或使输入熔体熔断，而且在浪涌电流出现时还会给其他相邻用电设备产生较强的干扰。就整流器和直流滤波电解电容而言，反复多次地承受大电流冲击也会使其性能逐渐劣化。总之，合闸浪涌电流会引起一系列的可靠性方面的问题，所以必须设法抑制。
  抑制浪涌电流的方法是在整流器与电解电容Cd之间串入一个限流电阻R，这时的合闸浪
涌电流为   适当地选择R的值就可以将Ip限制在允许值之内。假定在，则此时滤波电容Cd上电压的上升规律为 即只要把接通限流电阻R的时间延迟到电容Cd充电时间常数(Rs+R)Cd的3倍，合闸浪涌电
流就可以受到理想的限制。
  限流电阻R只在合闸的瞬间才有用，当逆变器稳定工作并开始向负载供电时，R就没有必
要了。因此，在逆变器向负载供电之前必须把R短接，否则R上将产生很大的功耗。短接R
的方法有两种：一种是用继电器或接触器经过简单的延时电路来实现，称为接触式，如图3(a)所示。合闸时，电容Cd通过限流电阻R充电，充电电流被限制。当电容Cd上的电压Uc上升到给定值或是Ck上电压上升到使接触器K吸合时R被短接。另一种方法是用品闸管VT来短接R，称为无接触点式，如图3(b)所示，这是一种最常用的抑制方法。为使电路简化，通常是借用逆变器输出变压器上的一个辅助绕组来触发，当逆变器输出变压器辅助绕组上的电压上升到一定值以后，触发晶闸管，使其对电阻R短路。具体电路如图3(b)所示。延时电路的延迟时间一般取(Rs+R)Cd时间常数的3～5倍，此时即可认为直流滤波电容Cd已充电完毕，否则就会因充电时间不足而出现如图4所示的浪涌电流。  



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