刘凤君
　　
　　(中国航天二院北京100854)
　　　　
　　

3 Buck电流型三相高频SPWM整流器
　　
　　Buck电流型三相高频SPWM整流器的主电路与工作波形如图1中的(b)和(c)所示。主电路是按照Buck方式工作的电容输入型电路。其中VT1～VT6为开关管,VD1～VD6为正向串联二极管,C为Buck储能电容,Ld为直流滤波电感,Cd为把整流器由电流型改变成电压型的直流大电容,VD7为直流滤波电感Ld的放能续流二极管。　

这里必须指出的一点是,三相电流型BuckSPWM整流器的换流是在相间的开关管之间进行的,当采用SPWM控制时必须采用图1(c)中的三电平SPWM波形,而不能采用两电平SPWM波形。这是因为电流型SPWM整流器在其工作的任意时刻,上桥臂的三个开关和下桥臂的三个开关分别只能由一个开关导通,以构成相间的整流闭合回路。两电平SPWM波形有同时为正或同时为负的重叠脉冲部分,故不能采用。只有三电平SPWM波形才能使三相波形中任一瞬间正脉冲等于负脉冲,才适合于这种工作方式,如图1(c)所示。要使ia+ib+ic=0,在任意一个瞬间ia、ib、ic中必有一个等于0,另外两个一个为正,一个为负。
　　
　　电路的工作过程有两个:当VT1、VT3、VT5中和VT4、VT6、VT2中各有一个开关导通时,电感Ld接通储能,VD7反偏置而截止。当6个开关管都不导通时,VD7导通,电感Ld放能续流。
　　
　

　4两种SPWM整流器的性能比较以及在UPS中的应用
　　
　　BoostSPWM整流器与BuckSPWM整流器,在获得直流电压Udo的机理是完全不同的,因此它们的性能和在UPS中的应用方式也是不同的。
　　
　　4.1BoostSPWM整流器与BuckSPWM整流器的性能对比
　　
　　BoostSPWM整流器与BuckSPWM整流器的性能对比如表2所示。
　　
　　由表2可知:由于BoostSPWM整流器所具有的优良性能,是非常适合UPS应用的,而BoostSPWM整流器所具有的缺点是不适合UPS应用的。
　　
　　4.2两种整流器在UPS中的应用方式(参看图7及图8)
　　

　　BoostSPWM整流器的直流输出电压Udo=800V,需要用67节蓄电池。在运行过程中,整流器的输出电压和蓄电池的电压都是变化的,为了保证UPS的正常运行,必须在UPS直流母线与蓄电池之间加入由VT1和L组成的Buck变换器,以及由L和VT2、VD1组成的Boost变换器,如图7所示。当母线电压高于蓄电池电压时,母线电压通过由VT1(也是浮充开关)构成的Buck变换器向蓄电池充电。当母线电压低于蓄电池电压或市电停电由蓄电池向逆变器供电时,蓄电池电压通过由VT2(也是放电开关)构成的Boost变换器向直流母线供电,以维持直流母线电压为Udo=800V不变,保证UPS稳定运行(逆变器中不用输出变压器)。同时图7中的电感L、电容Cd1+Cd2与蓄电池,又组成了逆变器的阻抗源,使整流器与逆变器可以去掉死区设置(整流器从直流侧看也是一个电压型逆变器),使市电输入电流与UPS输出电压的波形畸变更小,UPS效率更高。
　　
　　BuckSPWM整流器的直流输出电压Udo=390V,不满足逆变器对直流电源电压大于650V的需要。因此在应用于UPS时,必须在Buck整流器与逆变器之间,加入由电感L和VT1、VD2组成的Boost变换器(VT1也称升压浮充开关),以对蓄电池(60～67块)进行充电,满足逆变器对直流电源电压的要求,如图8所示。同时图8中的电感L2与蓄电池又组成了逆变器的阻抗源,使逆变器可以去掉死区,以使逆变器输出电压的畸变更小,逆变效率更高。
　　
　　由图7、图8也可以看出,BoostSPWM整流器要比BuckSPWM整流器更适合于在UPS中的应用。在一般情况下,很少有人选择BuckSPWM整流电路作为UPS的整流器。因为这将使UPS的直流电源经过先降压、后升压两次功率变换(逆变器中用输出变压器升压),使UPS的电能损耗增大,效率降低。
　　
　　刘凤君，男,研究员,从事航天电源与电力电子技术研究45年,著书10本,发表文章320余篇。

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