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上述是输入输出同步的情况,还不会出现太严重的情况。如果不同步,其N为正半波时的电流流动方向,在这里电流只经过了两个管子而没有流经负载,其等效电路如图2(c)所示。图2(d)是图(c)的等效电路,在这种情况下就会导致逆变器功率管爆炸。为了杜绝这种情况的发生,就必须在逆变器输出端接输出变压器,如图2(e)所示。这样一来这个变压器是全桥电路不可分割的一部分。是为了解决上述困难的权宜之计,并不是为了增加别的功能而另外增加的环节。换句话说,工频机结构UPS在这种情况下如果不加输出隔离变压器,用户就不会接受。
(a) 无输出变压器正半波时的电流流动方向和途径(输入输出同步)
(b)无输出变压器正半波输出一端接地时电流流动方向和途径(输入输出同步)
(c)无输出变压器负半波输出一段接地时电流流动方向和途径(输入输出不同步)
(d)无输出变压器负半波输出一端接地时电流的等效电路 (输入输出不同步)
(e)有输出变压器正半波时的电流流动方向和途径
2.三相电压UPS
三相电压的工频机结构UPS也是这样,图3示出了三相工频机结构UPS主电路图,从电路图中也可以看出,其三相全桥逆变器的三根输出线也都是火线,而绝大多数用户所需要的的是三相四线制供电模式,即3 380V/220V体系。这就需要将三相三线制电压经 -Y变换而转换成三相四线制电压系统。另一方面,工频机结构UPS的直流电压都是采用的单一直流电压,即用的是一组电池,如图3所示,这也就决定了它的输出电压模式必然是全火线输出,也只有用隔离变压器才能得出隔离接地点。
从以上的分析可以看出,并压器是工频机结构UPS不可分离的一部分。
三、高频机UPS不需要变压器吗?
1.变压器的定义
和认识其他事物一样,在对变压器的认识上也有误区。比如早期的电视机是一个带有庞大显像管的立体设备,现在的电视机已发展到没有显像管的平面型结构;以前的炉子是具有明火燃烧的装置,而现在的微波炉、电磁炉既无明火也不燃烧。这些改变和以前的习惯形象面目全非,但人们也习惯了称作电视机和电炉子。
在这里也是这样。以往的变压器印象是一个在矽钢片铁芯上饶了很多圈数漆包线的装置,但现在电子变压器的出现和发展也和以往的形象大相径庭,难道就不是变压器了?和电视机、炉子的定义一样,凡是能将一种形式的电压变换成另一种形式电压的装置就是变压器。即,不能以结构去定义一个东西,要以它的功能去定义一个东西的方法更科学一些。
2.单相电压UPS
根据以上的讨论可以看出,高频机UPS也必须有变压器,因为高频机UPS的输出电压也需要中线接地点;由于电池电压也为低压(比如36V,48 V等),所以也需要变压器。图4(a)就示出了高频机UPS的一种主电路图,虚线框内就是由电感L、开关管(IGBT)S、隔离二极管VD和电容器C1、 C2构成的电子变压器。从图中可以看出,电路和以往的工频机UPS有了很大的区别:结构中没有了电磁式的变压器,这里用的是半桥逆变器,而且电子变压器不是在半桥逆变器的后面,而是在其前面,二极管整流器的后面也没有习惯上的电容滤波器,因此再用普通分析工频机UPS的方法去分析这个电路就会走偏了。下面就来介绍一下电子变压器的工作原理。
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