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ups电源控制电路的输入信号的取样|ups电源厂家联系方式

来源:UPS电源 发布时间:05/06/2022 浏览次数:
ups电源对于谐波频率低,无源滤波需要大的电感器和电容器,增加了体积和质量,且提高功率因数的能力有限,难以实现接近于1的功率因数。这种方法主要用在电力系统的无功补偿方面。
1功率因数校正原理。常规的开关电源是交流输入经整流后,直接接电容器滤波,输入电流呈脉冲状,与输入电压不同相,含有丰富的谐波成分,功率因数很低,只有0.65左右。有源功率因数校正的目标是消除庞大的整流滤波电容,使输入电流的波形接近于正弦,且与输入电网的电压同相。这种技术的基本思想是将输入交流电压进行全波整流,ups电源功率因数校正的两种电路结构。实现功率因数校正有两种电路结构,即双级电路和单级电路,如图3-23所示。
ups电源单级功率因数校正电路如图3-23(b)所示,它是由一个DC/DC变换器同时实现功率校正、输出隔离和稳定等要求。其优点是:结构简单和效率高,但分析和控制比较复杂,通常适用于单-集中式开关电源。功率因数校正技术是通过DC/DC变换器与控制电路相结合来实现的,目前应用的变换器有Boost变换器、Buck变换器、Boost Buek变换器、正激变换器、反激变换器等,控制技术原理多为PWM技术,也有软开关技术。
3 升压型PFC电路原理。升压型PFC电路原理如图3-24所示。开关管Q导通时,输入电压全部加在电感L上,电感储存能量;开关管Q断开时,电感L上产生感应电压Dt。此时,开关管Q两端的电压为U+U,使输出电压U。大于输入电压U,故称升压电路。
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ups电源控制电路的输入信号的取样。开关管Q在控制电路的控制下导通和关断,开关频率达数10kHz以上,使流过L的平均电流1的波形、相位和整流器输出电压U,的波形、相位接近一致。这样,交流输入电流l。与电压U。波形、相位接近一致,达到功率因数校正的目的,如图
3-25所示。ups电源 实现PFC的两种方法。PFC电路的关键是输入电流检测和具体的控制策略。不用升压型变换器构成PFC电路时,对于电感电流连续工作(CCM)和电感电流不连续工作(DCM)的两种工作状态,实现PFC的方法也不同。


ups电源采用乘法器来实现PFC;在DCM工作状态下,采用电压跟随法来实现PFC,如图3-26所示。从图3-26(b)可以看出,电压跟随器法电路简单、方便但其存在问题是:功率因数与输入电压U。和输出电压U之比α(U。/U)有关,输入电流波形随α增大而失真增大。开关峰值电流大,导致动态损耗增加,在相同容量情况下,ups电源其优点是:每级电路可单独分析、设计和控制,便于生产,特别适合作为分布式开关电源供电系统前置级。
单级功率因数校正电路如图3-23(b)所示,它是由一个DC/DC变换器同时实现功率校正、输出隔离和稳定等要求。其优点是:结构简单和效率高,但分析和控制比较复杂,通常适用于单-集中式开关电源。


ups电源功率因数校正技术是通过DC/DC变换器与控制电路相结合来实现的,目前应用的变换器有Boost变换器、Buck变换器、Boost Buek变换器、正激变换器、反激变换器等,控制技术原理多为PWM技术,也有软开关技术。升压型PFC电路原理。升压型PFC电路原理如图3-24所示。开关管Q导通时,输入电压全部加在电感L上,电感储存能量;开关管Q断开时,电感L上产生感应电压Uc。此时,开关管Q两端的电压为U,+;,使输出电压U。大于输入电压U,,故称升压电路。控制电路的输入信号有U、、U。的取样。开关管Q在控制电路的控制下导通和关断,开关频率达数10kHz以上,使流过L的平均电流1的波形、相位和整流器输出电压U,的波形、相位接近一致。这样,交流输入电流1。与电压U波形、相位接近一致,达到功率因数校正的目的,ups电源电路的关键是输入电流检测和具体的控制策略。不用升压型变换器构成PFC电路时,对于电感电流连续工作(CCM)和电感电流不连续工作(DCM)的两种工作状态,实现PFC的方法也不同。
在CCM工作状态下,采用乘法器来实现PFC;在DCM工作状态下,采用电压跟随法来实现PFC,如图3-26所示。从图3-26(b)可以看出,电压跟随器法电路简单、方便但其存在问题是:功率因数与输入电压U。和输出电压U之比a(U。/U)有关,输入电流波形随α增大而失真增大。开关峰值电流大,导致动态损耗增加,在相同容量情况下,ups电源值电流是乘法器方法中的2倍。因此,这种方法只适用于小功率场合,对于大、中功率电路,一般都采用乘法器控制,在下面的讨论中,不作特别说明,均指CCM方式,因而其控制方式之间的差别主要在于检测技术。

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ups电源电流控制技术。在CCM的控制方式中,比较成熟的是电流控制技术,有峰值电流控制技术和平均电流控制技术。电流控制技术的代表是定频峰值电流控制技术,其控制原理如图3-27所示。它取样Boost开关电流信号,基本控制过程:当电感电流4达到电流基准以前,开关器Q一直处于导通状态。电流基准是由全波整流电压的取样值与电压环误差放大器的输出相乘。一旦电感电流达到电流基准,经比较器输出一关断信号,使开关管Q截止,以后由定频时钟再次开通开关管Q,重复上述过程。由于交流电网电压从0变化至峰值时,其占空比也由最大值变化至最小值(峰值电压附近)。因此,会产生谱波振荡现象,在比较器的输入端加一斜波补偿函数。平均电流控制技术的功率因数校正效果较佳,校正后的功率因数可达0.99以上。其控制原理如图3-28所示。它与定额峰值电流控制技术的区别:一是取样信号不同,二是增加了一个电流补偿环,因而具有双环控制技术的优点。电流环使输入电流波形更接近正弦波,电压环使升压输出电压U。恒定。


ups电源定频峰值电流控制技术原理图 图3-28 平均电流控制技术原理图在电感回路上,通过霍耳传感器S获得电感电流的取样,送到K,,与乘法器输出的基准电压进行误差放大,K,输出控制比较器,K(PWM调制器)输出方波的占空比,强迫4.随乘法器输出变化而变化,使4,逼近电感平均电流1,达到功率因数校正的目的。若4上升,当K,取样电压的增加值大于乘法器输出基准电压的增加值时,使K,误差放大器输出电平下降,PWM调制器的占空比下降,从而使电感电流减小;反之,使互增加。当输出电压U。偏高时,电压误差放大器K,的输出电平下降,乘法器输出的基准电压下降,PWM调制器的占空比下降,使4下降,U。下降;反之,U。上升。平均电压控制技术已被现代电信开关电源设备所采用,市场上出现的美国Unitrode公司的UC3854芯片可用于峰值电流控制技术和平均电流控制技术,能使输入电流失真小于5%。该芯片的原理图如图3-29所示。图3-29的核心是电流控制器,由线性乘法器、电流误差变压器和PWM比较器组成。在电104 流控制器的作用下,输入电流跟踪输入电压呈正弦波形,且与输入电压相同。
 
ups电源输入全波整流电压的电流c和误差放大器F/A输出电压Uvea及前馈电压Un在乘法器中相乘,产生基准电流信号/wo,它在电阻Rao所产生的电压降具有与输入整流电压相同的波形,输入电流I通过电流取样电阻R、产生电流取样电压Us,它与Ryo上的电压相减后加在电流误差放大器的输入端,Rwo和R。上的电压差等于OV,迫使主回路电流跟踪输入整流电压的波形呈正弦波。这一结果的实现是依靠PWM开关电路来完成的电流误差放大器输出电压与一个三角波电压在PWM比较器中比较后产生一个PWM触发脉冲,去驱动MOSFET,脉宽调制的高频开关电流在升压电感L的作用下全周期向负载提供电能,而不是像普通整流电路那样,只在电压峰值时提供电能。
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