您好,欢迎光临!   请登录 免费注册    
  您的位置:电子变压器资讯网 > 资讯中心 >  技术文章 > 正文
未来UPS技术趋势:无变压器技术解析
[发布时间]:2012年9月26日 [来源]:电子发烧友 [点击率]:24297
【导读】: 功率电子设备的技术进步与功率器件的性能提高、新器件的不断出现有着密切的关系。50年来,随着功率半导体器件的进步,UPS设备经历了由多输出工频变压器到单个输出工频变压器的演变过程,而性能更好的大功率...

IGBT的工作电流可根据输出功率和直流母线的最低电压计算出来。

在无输出变压器UPS中,以输出半桥逆变器对IGBT的性能要求最高,图20表示了半桥逆变器中各种电流参数的关系。

逆变器输出功率:500KVA;

单相输出功率:500KVA/3=166.7KVA;

单相输出满负载电流有效值:166.7KVA/220V=757.75A;

在无输出变压器UPS中,前级PFC整流是稳定的±400V,但是当市电停电而转入电池放电时,就要考虑电池放电下限电压(-11.25%额定电压),所以逆变器单相输出满负载电流有效值应该是:757.75A ×(1+0.1125)= 843A;

逆变器工作在正弦脉宽调制(SPWM)状态下,假定在输出电流峰值期间最大的占空比为4:1,则IGBT工作峰值电流是:843A×1.414×1.20=1430.4A,在工作频率5-15KHZ情况下,峰值电流的宽度为0.15ms~0.05ms.

选用器件时,通常的做法是,在可能的最大的耐压和电流值基础上再增加50%的安全余量,即器件耐压(VCES):800V×1.5=1200V

器件输出电流有效值能力:843A×1.5=1264.5A

器件输出电流峰值能力:1430.4A×1.5=2145.6A(0.15ms~0.05ms)

考虑到工作频率和价格等因素,选用器件时常常是用低容量的器件进行并联,这时存在并联均流的问题,所选并联器件应降容5%使用,也就是说,做500KVA无输出变压器UPS时所选用的IGBT并联后的总输出电流有效值和峰值电流应大于:

器件输出有效值能力: 1264.5A /0.95=1331A

器件输出峰值能力: 2145.6A /0.95=2258.52(0.15ms-0.05ms)

把以上推算结果列表在表4中。

表4:500KVA无输出变压器UPS输出逆变器对IGBT器件的要求

就目前器件水平而言,满足上述要求的IGBT器件有多种型号和规格,再考虑IGBT并联工作,可选择的余地就更大了。

表5是日本富士公司的IGBT(2MBI450U4J-120-50)的主要性能参数。

表5:2MBI450U4J-120-50的主要参数

在使用表5数据设计电路参数时,以下考虑是符合实际情况的:

(1) 连续工作电流可理解为PWM工作时的输出电流有效值,即正弦电流最大值可达到600A×1.414=848.4A(TC=25ºC)和450A×1.414=636.3A(TC=80ºC);

(2) 当逆变器工作在PWM模式时,IGBT管中的峰值电流是有效值×1.414(峰值系数)×1.25(假定电流峰值时占空比为4:1,宽度为0.15ms-0.05ms)=1.767倍。而表中峰值电流(1ms)可达到连续工作电流的2倍。所以用有效(连续)值是不影响器件的安全性的。

(3) 考虑到设备管壳温度通常控制在《70ºC,所以可认为连续电流可达到500A,峰值电流》900A。设计时,用三只并联总有效值=500A×3×0.95(并联降容)=1425A,峰值电流》900A×3×0.95=2565;

把设计要求和选用器件的实际最大输出能里比较一下,如表6所示。

表6:设计要求和实际最大输出能力

上面设计举例选用的是富士公司的IGBT(2MBI450U4J-120-50),实际上满足和高于上述要求的器件很多,而且有些管子的电流容量也远大于本例所用的数值,管子组装也有单管、单桥臂、6管集成等形式。

总的结论是,当前的IGBT功率开关管的输出能力和电器性能使无输出变压器UPS的输出能力达到400-500KVA是不存在问题的。

投稿箱:
   电子变压器、电感器、磁性材料等磁电元件相关的行业、企业新闻稿件需要发表,或进行资讯合作,欢迎联系本网编辑部QQ: , 邮箱:info%ett-cn.com (%替换成@)。
第一时间获取电子变压器行业资讯,请在微信公众账号中搜索“电子变压器资讯”或者“dzbyqzx”,或用手机扫描左方二维码,即可获得电子变压器资讯网每日精华内容推送和最优搜索体验,并参与活动!
温馨提示:回复“1”获取最新资讯。