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1、EAUPS功率板的分析 作者： 日期：2 个人收集整理 勿做商业用途前言人类进入信息社会,如何保护电脑、网络、数据已经是人们十分关切的课题，电源质量的设计、监测、改善不仅仅是质量问题,而是安全问题。不间断电源UPS应用不仅是后备供电技术，而是电源质量的全面保护。所谓不间断电源装置就是当交流输入电源（市电）发生异常或断电时,它还能继续向电源供电,并能保证供电质量，使负载供电不受影响。这种供电装置称为不间断电源装置，简称UPS（Uninterruptible Power Systems）。为因素损坏影响，电压过冲、跌落、中断、共模噪声等电源质量问题就突出。尤其在工业环境中，电源质量一般更差，改善电
2、源质量以满足信息社会正常运行是一个新课题。一般用户简单解决方案可以通过交流稳压器，抗干扰滤波器和不间断电源改善信息设备的供电质量，同时也要考虑减小信息设备对电网的污染，提高输入功率因数,减小输入电流谐波分量把传导辐射干扰抑制在一定的范围内。因此UPS在信息社会被称为电脑，网络，通信设备的保护神在工业控制，交通指挥系统，以及军事上都有很广泛的应用.不间断供电，自从电发明以来就有这种需要，人们通过机械，电磁，化学方式储能,实现用户端不间断供电。随半导体技术的发展应用静止式不间断电源应用日益广泛，采用工频方拨波逆变通过谐波滤波，实现正弦电压输出.尤其近十多年来电力电子技术的发展高速开关器件的成熟，材
3、料的发展如功率场效应管POWER MOSFETH和绝缘门双极型晶体管IGBT的应用使得不间断电源朝着小型化,高频化、环保、方向发展，效率大大提高。UPS有很多种类很多按UPS本身分有后备、在线式,三相大功率在线式不间断电源，也可以以逆变的技术来分,如PWM方波、PWM正弦波、交互式、磁谐振式等等。本论文主要对高频在线式EA930UPS的功率板进行分析,同时对高频UPS的原理和长机的电池配置作简要介绍。EA930UPS功率板的分析摘要 本论文重点分析了EA900系列中小型的高频纯在线UPS功率板电路的原理和功率板电路的调试方法。并对该系列UPS的工作原理、对应长机延时电池容量的算法等作简要分析.
4、关键词 UPS 功率板电路 原理 调试 一 EA900系列UPS原理介绍EA900系列UPS是采用先进的电力电子技术及高度专业化的制造技术研制而成的高性能、高可靠的全在线式不间断电源系统。1 产品特点1.1 高功率因数校正功能。输入端功率因数可达099以上,减少了UPS的输入谐波,从而降低对电网的干扰。1。2 采用先进的高频技术设计，体积小、重量轻。用高频技术设计的双转换架构,不仅缩小了整机的体积，减轻了重量,还提高了系统的效率，达到精巧、美观和节能的要求.1.3 输入电压范围宽.输入电压在130275V间波动时，均能正常工作。这一特性在输入电压大幅度波动时,可大大降低电池放电的频度，延长了电
5、池的使用寿命。1.4 配有智慧型监控软件。该软件可安装在Novell Netware、Windows2000、Windows95、Windows98、Windows NT及UNIX等操作系统中，提供电源状态监测、UPS内部状态监视及电源状态分析等电源管理功能.1。5 可配合SNMP将UPS纳入管理，并提供服务器及网络设备的电源监测和控制。1.6 全面提供雷击和浪涌保护.系统不仅装有浪涌吸收器吸收雷击波和浪涌，还装有电磁滤波器，可抵抗外界杂波信号的干扰。1.7 提供标准的RS232C介面及干接点介面。配合随机附赠的UPS entry Smart2000软件，可进行远程监控管理，即使在无人值守的情
6、况下突然断电，UPS仍能安全地储存文档.1。8 采用充分冗余设计，过载能力很强，使UPS更为耐用。本文为互联网收集，请勿用作商业用途本文为互联网收集，请勿用作商业用途2 UPS电路结构该在线式UPS主要由EMI滤波器、旁路电路、ACDC转换器、DCAC逆变器、电池充电器、DCDC转换器、控制和检测电路等组成，并配备了智慧型监控软件,在功能及效率上均优于一般传统的在线式UPS.图1为13kVAUPS整机电路方框图，其工作原理如下:当UPS开机时，电源电压经EMI滤波器分二路输出：一路送至ACDC转换器变成直流电，再送至半桥式DCAC逆变器呈交流输出;另一路作为旁通路径。靠近输出端的旁路开关可选择
7、旁通路径输出或逆变输出。一般而言,开机后UPS会进行内部自我诊断.若一切正常，旁路开关会选择逆变输出，此种输出称为在线式输出。图2为UPS电源流程图。下面结合方框图，介绍断电故障发生时UPS的动作过程.当输入的市电中断时，ACDC转换器和电池充电器均不动作，DCDC转换器将电池的电压转换至DCAC逆变器的输入端，经DCAC逆变器转为交流输出,这就是所谓的电池供电模式.图中的辅助电源为所有控制电路供电.由于DCAC逆变器一直在工作，市电断电时DCDC转换器能快速启动并接替ACDC转换器工作，且DC汇流排上挂有储能滤波电容器,使得DCAC逆变器的输出端，持续稳定地给负载供电，实现零时间转换，对负载
8、而言,不会感到发生断电。 图 1 UPS整机电路方框图2.1 输入断路器：规格为慢速型，保护外部电源系统当UPS故障或过电流时跳闸。 2。2电磁干扰（EMI）滤波器:不仅可以滤除来自市电的干扰杂波，亦可隔离UPS对市电的干扰。 2.3 ACDC转换器：本转换器为一功率因数校正（PFC)的升压转换器，使交流输入电流与输入电压同步；并稳定地将直流输出电压提升至约400V（对于AC220V）。2.4功率因数校正（PFC）控制电路：该控制电路能使输入电流与输入电压同步，并能使UPS承受大幅波动的输入电压。2.5 直流电压汇流排（DCBUS）：UPS系统中ACDC转换器和DCDC转换器的输出称为DCBU
9、S.2.6 DCAC逆变器：其功能为将DCBUS的直流电压转换成交流电压输出，并使该交流电压与市电同步。本系统中的逆变器为一半桥电路。2。7 控制板：包含确保系统输出为正弦波的控制电路及保护、检测电路。2.8 旁路开关：用来选择旁路输出或逆变器输出的开关.2。9 DCDC转换器:在1kVA和2kVAUPS系统中，将电池电压转换提升至DCBUS所需要的电压。2。10电池组：根据不同容量的UPS，由若干个电池串联而成的一组电池.2。11充电器:由ACDC转换器输出的直流经变换调压后对电池进行充电，使电池保持在充饱状态.2.12辅助电源:将充电器输出电压或电池组电压转换为ACDC转换器、DCDC转换
10、器、DCAC逆变器控制电路和控制面板所需的电源。2.13外接电池充电器：为外接电池恢复能量而设计的充电器，其充电电流比内部充电器大许多。3 产品优势3.1 宽广的输入电压范围（130275V)；3。2 过载能力强（125可支持30min，150可支持30s）；3。3 可网上中文监控及系统管理.3.4 工作效率高达88.文档为个人收集整理，来源于网络文档为个人收集整理，来源于网络图 2 UPS电源流程图二 EA930纯在线高频UPS功率板的分析1 市电输入电路如图3 市电输入电路主要完成滤波、防雷以及分支任务，其中滤波电路由NTC1与输入滤波器组成，C64、MOV1、MOV2组成浪涌吸收和起防雷
11、作用，热敏NTC1主要起抗冲击作用输入电路主要分成三路方向.一路经R131 、R132、R133 、R134送到CPU控制板作为市电检测信号，一路经L05、REC01送到功率因数调节供电的直流辅助电源电路.另一路市点经继电器RY02后又分成两路;一路去旁路继电器RY01，另一路经保险管F3电流互感器CT01后到功率因数校正电路. 去升压和功率因数校正电路电压检测市电检测去开关电源电路市电检测电流检测图3 市电输入电路2 开关电源电路2.1 PFC、充电辅助电源工作原理如图4 所示市电经电感线圈L05送到小桥堆REC01整流和C51滤波后得到直流300伏分两路去控制后级电路。一路经变压器TX03
12、原边绕组56脚送到MOS管的Q10漏极上，另一路经R88、R170、R171分压C42、C43滤波后送给U07（UC3843)组件所需的直流辅助电源7脚上,由于U09(TLP521）截止，所以U07的4脚上的高频准锯齿波自激振荡器正常运行，这时候从U07的6脚经R75、R175、R89组成的MOS管Q10的栅极驱动再向栅极送去一串脉宽调制信号脉冲从而迫使MOS管Q10进入开关工作状态,所以在变压器TX03原边绕组中得到一串高频交变电源从而利用的副边绕组得到如下直流电源: 2.1.1 从副边绕组1112 中输出交变电源经D29、D40、ZD04、R94、C80、C54向光耦TLP250 送去幅值
13、PFVCC+(+15V) 和PFVCC-(-10 V)的PFC驱动电源（直流） 2.1.2 从副边绕组79 中输出交变电源经D27、C90、C50所组成的整流滤波后经R95、R96向U01提供工作电源,输出交变电源经D27、D26 、C63整流滤波后得到1100.1V浮充的充电电压。 2.1。3 从副边绕组23 中输出交变电源经R86+R204、R75+R207、D23 向UC3843提供辅助电源而代替了R88、R170、R171 的供电。 为了确保对蓄电池的“浮充电源具有高可靠性和高精度自动稳压、稳流特性.采用如下两种反馈调控通道实现： 2。1。4 输出电压负反馈通道： 充电电压经R210、
14、R165、 R83 、R211、 VR1 分压后送U14 控制极上。当充电电池输出电压因故偏高时出现在 U14上的控制端电压信号幅度会随之增大这种变化会导致流过U14 的阴极和阳极的电流增大，从而大使得流过光耦U08发光二极管的电流增大和使位于U08中的光敏三极管的管压降向减小方向变化这将会使U07的补偿端1脚控制电平下降使得6脚所输出的调制脉冲宽度变窄，迫使充电器的输出电压下降从而实现稳压充电的目的.2。1.5 电流负反馈： 它是由连接MOS管Q10源极中输出电流取样电阻R89 和具有小时间常数的R74、C44 来组成，这样的反馈控制信号被送到U07的3脚（电流检测端）如果因故流过R89电流增大则在3脚上获得的锯齿波脉冲必然偏高.同样迫使U07 的6脚所输出的脉冲宽度变窄，显然这种变化的后果会使出现在 4脚上的准锯齿波振荡器停止工作，是电源停止输出。 图4 PFC、充电辅助电源电路2。2 IGBT、控制板、功率管工作电源如图5 所示 从高频变压器TX03的7和9脚产生充电电压经分压滤波后通过R95向U01提供工作电源，当机器面板TEST按钮长按3秒左右，来自电池的电源在TX01绕组7、8脚上产生交变电源经D22H和C35 、
