刘凤君
　　
　　（中国航天二院北京100039）
　　
　　摘要：本文介绍了高频UPS的一种SPWM节能控制的基本工作原理与控制方法；介绍了工频UPS的一种Udc-PWM控制的基本工作原理喻控制方法。并对典电路进行了优点分析和比较。
　　　　　 　

3.2对于IGBT高频BoostSPWMPFC整流器
　　
　　IGBT高频BoostSPWMPFC整流器是一种可以对市电输入电流波形和相位进行快速调节的，具有PFC功能的高频整流器，它能使输入电流的波形和相位与市电输入电压相同。它能利用自己的PFC功能，把市电输入功率因数中的位移因数kφ消除了，使市电输入功率因数只与畸变因数kd有关。

　　　　
　　当THDI=5%时，这就说明了高频UPS比工频UPS市电输入功率因数高的原因是高频整流器利用了自身快速调节的性能优势，废弃了SCR相位控制而把PFC技术引入到高频整流器中造成的。
　　
　　4 高频UPS不用工频变压器的原因
　　
　　高频UPS不用工频变压器是电力电子技术的发展的结果，与工频UPS相比，高频UPS不用工频变压器的原因大概是：
　　
　　(1)高频UPS不用SCR多相相控整流，故可以不用市电输入整流变压器。
　　
　　(2)高频UPS采用的是IGBTBoostSPWMPFC高频整流器，这种整流器是升压式的，它的直流输出电压,已经满足了UPS中三相半桥式逆变器对输出220V/380V电压所需要的直流母线电压的要求，故也不必要再采用工频变压器进行升压。
　　
　　(3)由于在计算机中的高频开关电源中，一般都设有高频变压器，这种变压器已经起到了隔离作用，所以在高频UPS中也可以不必再设置隔离变压器了。
　　
　　所以在高频UPS中不用工频变压器，是利用了现代整流技术与现代高频开关电源技术的成果，为了降低UPS的体积重量、提高UPS的市电电源输入功率因数、提高UPS的电能变换效率，降低UPS的制造成本，所以必须采用的一种改进措施。
　　
　　5 高频UPS提高了对市电电压波动的适应能力
　　
　　对于工频UPS与高频UPS来说，都可以对其直流母线电压进行调节的能力，因此都可以增强对市电电压波动的适应能力。只不过工频UPS的整流器是SCR多相相控整流，是通过调节市电输入电压的相位控制角来调节输出直流电压的，输出直流电压与相位控制角α是余弦关系如图7所示，是非线性的。而且在调解过程中对UPS的市电输入功率因数、对UPS的效率、对UPS的负载率都有较大的影响。为了限制这种影响，不宜把调压范围加宽，因而也就减小了对市电电压波动的适应能力。高频UPS采用的是IGBT高频BoostSPWMPFC整流器，它的调压是在线性区域进行的，在调压过程中对UPS的市电输入功率因数、对UPS的效率都没有影响。故调压范围由±15%可以增宽到±30%，因此对市电电压波动的适应能力强。
　　　　
　　6工频UPS与高频UPS的效率与负载率的关系
　　
　　工频UPS与高频UPS所用整流器是不相同的，不同的整流器其效率与负载率的关系也是不同的，UPS用整流器的效率等于输出平均功率与输入平均功率之比，即

　　式中∑P为各种平均功率损耗如整流器中各种元器件及各种等效电阻上的功率损耗。产生功率损耗的等效电阻，可以用综合等效成一个并联电阻Ru和一个串联电阻RI来表示，如图8所示。
　　

 　　
　　图9效率曲线与最大效率ηmax位置
　　　　
　　效率η与负载率Id/IdN的关系曲线就是效率曲线，它是在输入Ui不变，输出电流Id变化的条件下测定的。
　　
　　整流器的损耗有两种：一种是取决于电压的并联损耗Pu，它是不变的，称为固定损耗；另一种是取决于电流的串联损耗PI，它是随着电流的大小而变的，称为可变损耗。对于UPS用整流器，当等效电阻为不变的线性电阻时其效率η为

通常在满载时PI＞Pu，轻载时PU＞PI，效率都会略低些。当负载率＞40%时效率较高。当PU与PI所占的比例不同时，即使ηmax相同η曲线的形状也是不同的如图9所示0。

对于SCR相控整流器，它有输入整流变压器，并且是通过控制市电电压来调压的，因此它的空载损耗大，或者说固定损耗PU点的比例大，可变损耗PI点的比例小必须在使负载率Id/IdN接近于1时才能使Pu=PI，才能使η=ηmax，如图9曲线①所示，其缺点是在较宽的低负载率范围内达不到较高的效率。对于高频SPWMBoostPFC整流器，它没有空载损耗较大的市电输入整流其变压器，并且是通过控制市电输入电流来调节直流输出电压的，PU点的比例小，PI占的比例大，所以当负载率Id/IdN=45%～55%时就能使PI=PU，就能使η=ηmax，如图9曲线②所示。其优点是当负载率Id/IdN=30%～100%时，都能得到较高的整流效率。如果空载损耗占得比例很小，效率的最高点ηmax在较小的负载电流下出现如图9曲线③所示。虽然额定电流IdN的效率减小了一些，但使负载范围更宽。这是高频UPS采用高频SPWMBoostPFC整流器主要优点之一，即效率受负载率的影响较小。

（未完待续）
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