07UPS硬件拓扑和原理学习
市电模式下,PFC模块的工作原理
图2-5 市电PFC模块原理图
市电正半周时,Q1 On,L1储能;Q1 Off,L1放能对+BUS充电:
图2-6 市电PFC在市电正周期Q1导通时的电流走向
图2-7 市电PFC在市电正周期Q1关断时的电流走向
市电负半周时,Q1 On,L1储能;Q1 Off,L1放能对-BUS充电:
图2-8 市电PFC在市电负周期Q1导通时的电流走向
图2-9 市电PFC在市电负周期Q1关断时的电流走向
市电模式下,整个PFC过程的测试
将输出电压设置为230V,输出频率为50HZ时,从上电到开机完成过程中,BUS电容电压和输入输出如下图所示。由图可以看出在市电I/P.Rly打向PFC端之前,由DC-DC电路给BUS充电,当BUS已充到稳定电压(350V)后,I/P.Rly打向PFC端,Inverter开始工作,输出波形由过零点开始和市电同相位输出。同时可以看出启动过程可以分为两个阶段,阶段一为上电阶段,此时BUS电压由初始状态开始由DC-DC充电,阶段二为开机阶段,此时BUS由PFC供电。这样做的目的是防止市电和BUS电压有较大压差时,市电进入BUS,那样会因为BUS电容的电流过大而烧坏PFC模块。
图2-8 市电开机整个过程图
CH1:输出电压;CH:输入电压;CH3:BUS电压;CH4:I/P.Rly
电池模式下,DC-DC模块的工作原理
图2-10 DC-DC的原理图
1. Q4导通,Q5关闭,电流流向如下图:
图2-11 DC-DC的过程原理图
此时,变压器将电池侧的能量转移到二次侧,由L2,L3储能,给+Bus充电。
2. Q4关闭,Q5关闭,电流流向如下图:
图2-12 DC-DC的过程原理图
此时L2,L3放能,给±BUS充电。
3. Q4关闭,Q5导通,电流流向如下图:
图2-13 DC-DC的过程原理图
4. Q4关闭,Q5关闭,电流流向如下图:
图2-14 DC-DC的过程原理图
Inverter模块工作原理
Inverter模块的功能是由直流的BUS电压逆变产生交流的工频输出,给负载提供能量。Inverter模块采用的是半桥(Half-bridge)架构,下图是典型的Half-bridge架构:
图2-18 Inverter的电路图与正半周电流方向
Inverter的驱动过程和Pull-Pull架构基本相同,即Q2-On,Q3-Off à Q2-Off,Q3-Offà Q2-Off,Q3-Onà Q2-Off,Q3-Off。
1. Q2导通,Q3关闭,电流流向如下图:
图2-19 Inverter正半周电流方向
此时电感电容正向充电,由正BUS提供能量给负载。
2. Q2关闭,Q3关闭,电流流向如下图:
图2-20 Inverter正半周电流方向
由于电感电流不能突变,此时由Q3的体内二极管D8续流给负载提供能量。
3. Q2关闭,Q3导通,电流流向如下图:
图2-21 Inverter正半周电流方向
此时由Q3和体内二极管D8续流给负载提供能量。
4. Q2关闭,Q3关闭,电流流向如下图:
图2-22 Inverter正半周电流方向
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