静止变换式UPS整流充电器工作原理

  整流充电器
  在一般小功率整流器中大都采用桥式整流，为了配合逆变器的直流工作电压，一般在整流器前面采用降压变压器。
  另一种小型UPS的降压措施不是采用50Hz的电源变压器，而是用PWM的方法先将输入的交流电经过抗干扰滤波后，直接整流成高压，经逆变器变换后再由高频变压器降压，而后再整流成UPS逆变器所用的直流电压。从整个过程来看类似整流转换，因而一般称为“开关整流器”，如图3-86所示。

  当然还有采用晶闸管相控方案的，它有许多缺点，虽然省去了变压器但却增大了滤波器，而且加大了对电网的传导干扰与辐射干扰。
  在小功率UPS中大都将整流器和充电器分开，这不外乎基于对下述原因的考虑：
  整流器输出的电压一般是不稳定的，它随电网的波动而变化，然而蓄电池的最高电压是限定了的，尤其对于密封型蓄电池更是不能超过，因此必须用一个稳压电源作充电器。
  在小功率UPS中，蓄电池的容量本来就不大(它和逆变器的设计方案有关)，一般在6～24Ah之间，充电电流通常为0.1C(C为蓄电池Ah容量)，如果超过了这个值，对蓄电池(尤其是密封蓄电池)的寿命有影响。特别是在蓄电池刚放完电，重新充电的初期，充电电流很大，容易超过0.1C的限度，因此对初期充电电流必须进行限制，而一般整流器是没有这个功能的，因此希望用限流稳压器。由于功率比较小，因而很容易实现。
  蓄电池典型的充电过程如图3-87所示。由图可以看出，在充电的初始阶段，它对蓄电池(组)进行恒流充电，随着充电过程的进行，蓄电池端电压逐渐上升，当蓄电池端电压达到额定值时，充电过程即进入所谓恒压状态，这时充电电流开始减小，一直下降到某一值，充电电流就不再减小，即进入所谓饱和充电状态。这种充电方式避免了早期后备式UPS所采用的恒压充电方式那样初始充电电流过大的现象。并且蓄电池放电时间越长，在恒压充电初期产生的过电流就越严重。这样频繁的过电流在大容量UPS中的充电器就不像小容量UPS那么方便，因为充电电压高达几百伏，充电电流为几十安。如果再用开关电源(PWM)的方法就很困难，这时可以求助于晶闸管整流元件，可采用三相全控桥式整流电路来做充电器。   图3-88所示为100kVA UPS的整流充电器框图。   由图中可以看出，此充电器分为3个主要部分，即三相全控桥式整流器，由晶闸管VT1~VT6及滤波电感L1、L2组成；采样电路的功能是对三相桥输出的充电电压和电流进行反馈，然后将采样监测的结果送到控制电路，以调整全控桥的工作状态。
  图3-89示出该方案的充电曲线。该曲线表明，充电分3个阶段：初期由于蓄电池放电后损失很大，急需补充，故需充电电流较大，如不限流对蓄电池不利，故这一阶段是恒流充电，当电压达到设计值时，转为恒压充电，恒压充电电压对每个单元蓄电池而言为2.25V。这个周期约为24h；其充电电流是这样决定的 式中，IGB为充电电流；Uch为恒压充电期间的充电电压；UGB为蓄电池组端电压；r为蓄电池组内阻和线路电阻之和。   充电初期的最大充电电流IGBmax，对于铅酸蓄电池为0.1C，对镍铬蓄电池为0.2C。
  为了对蓄电池进行保养，增加其使用寿命，对蓄电池充电还应采取下述措施：
  (1)均衡充电当蓄电池长期使用后，尤其是长时间浮充而不放电，或不定期放电，或其他原因，造成各蓄电池之间或每个单元蓄电池之间会出现电压不一致(即不均衡)，这时用高于2.3V的电压对蓄电池强行充电，使其极板活化，以达到各单元蓄电池电压一致的目的。
  (2)周期充电当放电时间超过规定时，就需要进行24h的周期充电。
  (3)浮充充电为了补充蓄电池由于自身放电而失去的那部分能量，充电器以很小的电流进行补充，以免由于自身损失太多而影响当市电停电时的备用效果。
  至于各种UPS蓄电池的充电时间，一般小容量(1kVA)UPS的产品说明书上大多注明放电10min后充电10~12h。
  大功率UPS的充电时间一般都较长，如图3-89所示，注明是24h。
  蓄电池充电时间长短关系甚大，譬如充电时间为24h的UPS，就意味着市电停电后的连续供电时间不能小于24h，这对那些间隔停电(白天停，晚上供)、偶然停电与计划停电时同相隔很近的情况就不适应，电池长时间不能充足，将会有很大损伤。



上一篇：常用塑封快恢复整流二极管型号与参数
下一篇：汽车电路线极性保护二极管的选型