隔離變壓器在UPS中的設置
發(fā)布時(shí)間：2023-07-28 11:34
摘要
隔離變壓器在UPS中不作為標準配置產(chǎn)品，所以在UPS選購時(shí)，須根據實(shí)際的需求額外提出。隔離變壓器的設置位置不同，起到的作用也會(huì )不同。
關(guān)鍵詞不間斷電源隔離變壓器設置
隨著(zhù)計算機網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的飛速發(fā)展，越來(lái)越多的項目中均涉及計算機網(wǎng)絡(luò )設備。計算機網(wǎng)絡(luò )設備要求高質(zhì)量的、不間斷的電源。UPS正是可以給負載提供不間斷、干凈、穩定、無(wú)頻率突變、抗干擾、全天候、高質(zhì)量、正弦波電源的設備。隨著(zhù)數字化技術(shù)的發(fā)展，新產(chǎn)品的不斷開(kāi)發(fā)、新技術(shù)的應用，使得UPS的性能越來(lái)越完善。而隔離變壓器作為UPS的主要元器件之一，在UPS中的設置相對較為靈活，其在UPS中的不同位置起到的作用也將大為不同。
1UPS系統結構
UPS的中文意思是不間斷電源，主要由整流器、逆變器、蓄電池組、靜態(tài)旁路開(kāi)關(guān)、手動(dòng)旁路開(kāi)關(guān)、隔離變壓器等組合構成，其構成原理如圖1所示。整流器、逆變器、蓄電池組、靜態(tài)旁路開(kāi)關(guān)、手動(dòng)旁路開(kāi)關(guān)在UPS中的位置相對固定，而隔離變壓器的位置設置會(huì )根據UPS的功能需求不同而不同。大部分UPS廠(chǎng)家將隔離變壓器的配置作為選配件。那么，在工程項目中該如何根據項目的需求來(lái)確定選配、設置隔離變壓器，筆者根據工程經(jīng)驗，總結隔離變壓器設置的位置及其作用，供同仁參考。
2隔離變壓器位置的設置
隔離變壓器的設置位置需要根據系統的功能需求確定，通?？稍谝韵氯齻€(gè)位置設置：
a.整流器輸人端設置隔離變壓器，見(jiàn)圖2；
b.旁路輸人端設置隔離變壓器，見(jiàn)圖3；
c.逆變器輸出端設置隔離變壓器，見(jiàn)圖4。
3隔離變壓器設置的作用
隔離變壓器在UPS中起到的主要作用可以歸納為：改變系統接地形式、提升輸出電壓、抑制共模電壓干擾、抑制對上游配電系統的3次諧波干擾。
3.1改變系統接地形式
采用脈沖整流、IGBT逆變方式的UPS，由于采用的是全橋變換器，其經(jīng)過(guò)逆變器的輸出回路是不帶中性線(xiàn)的。一般來(lái)說(shuō)，UPS的負載通常必須具有中性線(xiàn)，因此，該UPS的輸出電壓不能直接接至負載，必須在UPS逆變器的輸出端增加中性線(xiàn)。通過(guò)在UPS逆變器的輸出端增加“三角-星”隔離變壓器，便可在輸出端增加中性線(xiàn)，從而改變系統的接地形式。
設置在逆變器輸出端的隔離變壓器同時(shí)還起到了逆變器與用電設備的電氣隔離的作用。
3.2提升輸出電壓
采用脈沖整流、IGBT逆變方式的UPS，整流器將市電轉換為直流電源，400V直流電源經(jīng)PWM脈寬調制后，相電壓只有180V。因此，在逆變器的輸出端需設置變比為1：1.22的輸出隔離變壓器，以便將180V脈寬調制波提升到輸出相電壓幅值220V。
3.3抑制共模電壓干擾
在電氣設備的電源回路中，由于三相負荷的不平衡導致中性線(xiàn)和PE線(xiàn)間存在著(zhù)電位差，這是因中性線(xiàn)通過(guò)三相不平衡電流產(chǎn)生的電壓降而引起的。電子信息設備的信號電壓和邏輯電壓只有幾伏，如果此電壓降過(guò)大將使電子信息設備不能正常工作，此電壓降被稱(chēng)作共模電壓干擾。設置隔離變壓器將輸入電源與輸出電源電氣隔離，其二次繞組另起一電源系統給電子信息設備供電，則中性線(xiàn)與PE線(xiàn)間的電位差在此處又從0V開(kāi)始，共模電壓干擾可有效地降低。
3.4抑制對上游配電系統的3次諧波干擾
當用電負荷中熒光燈、節能燈、辦公設備等產(chǎn)生3次諧波的設備較多時(shí)，采用三角-星接法的隔離變壓器，可抑制3次諧波對上游配電系統的影響。
4隔離變壓器設置位置的探討
從UPS的工作原理圖中可以看出，UPS的供電回路一般有整流、逆變及旁路回路。只有將UPS中的整流、逆變及旁路回路均進(jìn)行電氣隔離，才能完全做到UPS輸入與輸出的電氣隔離。
4.1采用脈沖整流、IGBT逆變方式的UPS
采用脈沖整流、IGBT逆變方式的UPS，由于其逆變輸出電源沒(méi)有中性線(xiàn)，且其電壓不能達到正常供電的需求。因此，對于該類(lèi)型的UPS，為了增加中性線(xiàn)及提升輸出電壓，在逆變器的輸出端設置隔離變壓器是必須的。另外，還可在旁路輸入端設置隔離變壓器，以達到旁路回路電氣隔離的目的。其中，設置在逆變器輸出端的隔離變壓器的變比一般為1:1.22，且該變壓器必須緊跟著(zhù)逆變器設置。對于旁路輸入端設置的隔離變壓器，要做到靜態(tài)旁路及手動(dòng)旁路同時(shí)隔離，則需在其共同的輸入端設置隔離變壓器，該隔離變壓器的變比為1：1，見(jiàn)圖5。
4.2采用IGBT整流、IGBT逆變方式的UPS
由于可控硅整流是通過(guò)斬波的方式來(lái)實(shí)現的，也就是說(shuō)，得到恒定的輸出電壓的代價(jià)就必定需要犧牲部分能量，并會(huì )產(chǎn)生諧波干擾。目前市場(chǎng)上通常使用的12脈沖整流裝置的UPS，其輸入功率因數最大約為95%，電流諧波輸入畸變率THD,值通常在10%~15%。隨著(zhù)IGBT技術(shù)的發(fā)展，IGBT技術(shù)也逐漸應用到整流器。IGBT整流利用高頻切換脈寬調制技術(shù)獲得穩定的直流電，因此可以得到較高的輸入功率因數(大于99%，接近于1)，同時(shí)也最大限度地降低了電流諧波輸入畸變率THD，值（<5%)?；谏鲜鰞?yōu)點(diǎn)，采用IGBT整流技術(shù)的UPS也越來(lái)越多地被應用。
對于目前市場(chǎng)上推出的采用雙ICBT(即整流裝置及逆變裝置均采用ICBT元器件的設備）的高頻UPS，由于其已具有DC/DC升壓環(huán)節，其輸出側不再必須加裝升壓變壓器。又由于采用了雙IGBT的方式，所以逆變器輸出端已帶有中性線(xiàn)，可以滿(mǎn)足對負載供電的要求。如此一來(lái)，對于采用雙IGBT的高頻UPS配置隔離變壓器也就成了選配件。
從消除共模干擾及濾除3n次諧波的作用考慮，對于采用雙IGBT的高頻UPS，通常在逆變器的輸出端及旁路的輸入端設置隔離變壓器。
采用雙IGBT的高頻UPS，在逆變器及旁路的共同輸出端設置一個(gè)隔離變壓器(如圖6所示）。從理論上說(shuō)，可以起到供電電網(wǎng)與用電設備的電氣隔離作用。但是，由于此時(shí)的隔離變壓器沒(méi)有被旁路，當該隔離變壓器出線(xiàn)故障或需維修時(shí)，系統不得不斷電，因此降低了供電的可靠性。
5總結
雖然隔離變壓器在UPS的選購中是選配件，但其在UPS系統中起到了非常重要的作用，隨著(zhù)設置位置的不同，其功能也大不相同，見(jiàn)下表。(https://zhidao.baidu.com/question/499770461089021492.html?mid_exp=1)