马伟
（宁夏固原供电公司 宁夏固原 756000）
摘要：UPS是变电站中的不可缺少的设备之一，当全站一次设备全停时，UPS起到了重要作用，但是由于UPS辅助设备较多规模较大，所以被人遗忘，本文从介绍UPS、便捷式UPS的研究直到UPS直流蓄电池的的选择等方面，说明便捷式UPS在变电站全停时的应用。
关键词：便捷式UPS；直流蓄电池；UPS
1、UPS简介
UPS（Uninterruptible Power System），即不间断电源，是一种含有储能装置，以逆变器为主要组成部分的恒压恒频的不间断电源。当市电中断（事故停电）时，UPS 立即将机内电池的电能，通过逆变转换的方法向负载继续供应220V交流电，使负载维持正常工作。
2、便捷式UPS的研究
目前，市场上的UPS体型偏大，还要有大型的变压器、蓄电池等元件组成，所以说便捷式UPS的研制是迫在眉睫的，由于现在电力电子器件发展快速，所以便捷式UPS的研究完全是可以实现的。
（1）UPS电路的变压器的作用。
1）滤除负载端谐波，提高供电质量。隔离变压器本身具有电感特性，输出隔离变压器可以滤除负载端由的大量的低次谐波、减少高频干扰，并可以使高次谐波大幅度衰减。采用电源隔离变压器，可以有效地抑制窜入交流电源中的噪声干扰，消除干扰，提高设备的电磁兼容性。
2）降低零地电压，优化UPS末端供电网络。UPS的逆变输出装隔离变压器可以隔离输入和输出之间的电气连接，从而有效地降低输出的零地电压。由于隔离变压器的副边绕组采用Y型接法，中性点接地后产生新的零线，从而达到了降低零地电压的目的。
3）“通交流阻直流”，UPS故障时保护负载。现代的UPS电源，AC/DC变换部分采用高频设计化，提高了UPS的输入功率因数（0.98以上）及输入电压范围，DC/AC逆变部分高频化减少了输出滤波电感的体积，功率密度大。由于无输出隔离变压器，一旦逆变器桥臂的IGBT被击穿短路，BUS母线高直流电压将加到负载上，将危及负载的安全。输出隔离变压器具有“通交流阻直流”的能力，可以解决此类问题，在UPS发生故障时能够使负载安全运行。
4）增强过载短路保护能力，隔离安全负载。由于其自身的特性，隔离变压器是UPS中工作最为稳定的器件。UPS在正常工作过程中，如果遇到大的短路电流，变压器会产生反向电动势，延缓短路电流对负载以及逆变器的冲击破坏，达到保护负载与UPS主机的作用。
（2）UPS电路的整流电路
图1 单相全控型整流电路
整流电路按类别来分，可分为单相整流和三相整流。按控制条件来说，可分为可控整流和不可控整流。本文由于是在变电站所应用的一般均采用市电，所以只考虑单相整流。为了能整流与逆变电路中可以自行选择，所以本文也只考虑可控整流电路（逆变电路也是如此考虑，故不重复说明）。现代由于电力电子器件发展较快，便捷式UPS要减轻其重量，其整流电路考虑单相桥式全控整流电路，电路图如下所示（图1）。
采用全控型整流电路的优点：单相全控式电咱其输出平均电压是半波整流电路2倍，在相同的负载下流过晶闸管的平平均电流减小一半，且功率因数提高一半。
（3）UPS电路的逆变电路
逆变电路根据直流侧电源性质的不同可分为两种：直流侧是电压源的称为电压型逆变电路；直流侧是电流源的则称为电流型逆变电路。电压型逆变电路有以下特点：
直流侧为电压源，或并联有大电容，相当于电压源。直流侧电压基本无脉动，直流回路呈现低阻抗。
由于直流电压源的钳位作用，交流侧输出电压波形为矩形波，并且与负载阻抗角无关。而交流侧输出电流波形和相位因为负载阻抗的情况不同而不同。
当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率，直流侧电容起缓冲无功能量的作用。为了给交流侧想直流侧反馈的无功能量提供通道，逆变桥各臂都并联了反馈二极管。又称为续流二极管。
逆变电路分为三相和单相两大类。其中，单相逆变电路主要采用桥式接法。主要有：单相半桥和单相全桥逆变电路。而三相电压型逆变电路则是由三个单相逆变电路组成
4、结语
本文通过分析总结，利用可控制晶闸管对全桥整流电路与逆变电路进行分析，通过IGBT晶体管的可控性，对于其驱动电路进行设计，在经过整合整个电路并选取了低功耗的继电器可控制电路以实现便携式UPS的研制与应用。
参考文献：
[1]《可提高放电效率的充放电控制电路》，煤炭科学技术，宋福印、史海棠，2013年11月
[2]《电力电子技术》，中国电力出版设，王兆安
论文作者:马伟
论文发表刊物:《电力设备》2015年5期供稿
论文发表时间:2015/12/21
标签：电路论文; 负载论文; 逆变论文; 电压论文; 单相论文; 便捷论文; 隔离变压器论文; 《电力设备》2015年5期供稿论文;