delta

1.Delta逆變器

Delta逆變器是一個(gè)四象限變換器，即具有整流器和逆變器功能的變換器，工作于正向模式(逆變)時(shí)，電流流出逆變器，逆變器輸出正弦波電壓;工作于反向模式(整流)時(shí)，電流流入逆變器，逆變器仍然輸出正弦波電壓。Delta逆變器是一個(gè)可變的電流源，輸出電流穩(wěn)定到基準(zhǔn)值。電流基準(zhǔn)值是根據(jù)負(fù)載和蓄電池充電情況確定的，其輸出連接到Delta變壓器的副邊。Delta逆變器在系統(tǒng)中的作用是:

(1)對(duì)UPS的輸入電流進(jìn)行控制，進(jìn)行功率因數(shù)校正，減少輸入電流的諧波失真。

(2)市電存在時(shí)，與主逆變器一起完成對(duì)市電輸入電壓的補(bǔ)償:

當(dāng)市電輸入電壓低于系統(tǒng)額定電壓時(shí)，Delta逆變器工作于逆變方式，輸出功率。在Delta變壓器原邊產(chǎn)生與輸入市電電壓極性相同的電壓，進(jìn)行正極性補(bǔ)償。

當(dāng)市電電壓高于系統(tǒng)額定輸出電壓時(shí)，在Delta變壓器原邊產(chǎn)生與輸入市電電壓極性相反的電壓，進(jìn)行反極性電壓補(bǔ)償。從而使市電輸入電壓補(bǔ)償后與額定輸出電壓相等。

(3)與主逆變器一起完成對(duì)蓄電池的充電和浮充電。

2.主逆變器

主逆變器也是四象限變換器，也具有雙向變換功能。主逆變器作為固定的電壓源，連接在系統(tǒng)輸出端，使輸出電壓保持在電壓基準(zhǔn)值上。主逆變器在系統(tǒng)中的作用是:

(1)控制系統(tǒng)輸出電壓，對(duì)負(fù)載諧波電流進(jìn)行補(bǔ)償，減少輸出電壓諧波失真。

(2)與Delta逆變器一起完成對(duì)輸入電壓和額定輸出電壓差值的補(bǔ)償。

(3)與主逆變器一起完成對(duì)蓄電池的充電和浮充電。

(4)當(dāng)市電中斷時(shí)，全部負(fù)載功率由主逆變器供給。

一、工作原理

1.正常方式下的Delta變換

在正常情況下，主逆變器調(diào)節(jié)系統(tǒng)輸出電壓，將輸出電壓與電壓基準(zhǔn)值比較，根據(jù)誤差進(jìn)行PWM調(diào)節(jié)，穩(wěn)定系統(tǒng)輸出電壓。主逆變器的輸出頻率和相位與市電輸入頻率相同。Delta逆變器根據(jù)負(fù)載和蓄電池充電狀況確定電流基準(zhǔn)，并將輸出電流與電流基準(zhǔn)比較，穩(wěn)定輸出電流，通過Delta逆變器控制市電電壓的輸入電流的幅值、相位和波形，還補(bǔ)償市電電壓和輸出電壓之間的差值。Delta逆變器也是與市電輸入電源同頻同相的受控的電流源。

當(dāng)市電輸入電壓與系統(tǒng)輸出電壓(功率平衡點(diǎn)的電壓)相等時(shí)，市電經(jīng)Delta變壓器直接為負(fù)載供電，負(fù)載功率不經(jīng)過任何變換，因此無功率變換的損耗(實(shí)際上總會(huì)有一些系統(tǒng)損耗，故市電的輸入功率總比負(fù)載功率大一些，但系統(tǒng)損耗很小)。

當(dāng)市電輸入電電壓低于系統(tǒng)輸出電壓(即功率平衡點(diǎn)的電壓)時(shí)，主逆變器從輸出端吸收功率，經(jīng)主逆變器(整流)，Delta逆變器(逆變)，向Delta變壓器輸出功率，使Delta變壓器原邊產(chǎn)生正極性補(bǔ)償電壓，以使供電回路的電壓保持平衡。同時(shí)在Delta逆變器的控制下，增加從市電輸入的電流和功率，以使功率平衡點(diǎn)的電流(功率)保持平衡。

當(dāng)市電輸入電壓高于系統(tǒng)輸出電壓(即功率平衡點(diǎn)的電壓)時(shí)，從Delta變壓器吸收功率，被吸收的功率反向流過上述環(huán)路，即吸收的功率經(jīng)Delta逆變器(整流)，主逆變器(逆變)后，流向負(fù)載。以使功率平衡點(diǎn)的功率保持平衡。此時(shí)Delta逆變器工作于整流方式，使Delta變壓器原邊產(chǎn)生與市電電壓反相的電壓，進(jìn)行負(fù)極性補(bǔ)償，以使供電回路的電壓保持平衡。

無論市電電壓與系統(tǒng)輸出電壓相等或不相等時(shí)，UPS系統(tǒng)都可以給蓄電池充電。Delta逆變器通過檢測DC母線電壓，并將其與輸入電流基準(zhǔn)進(jìn)行比較，Delta逆變器的電流基準(zhǔn)一般整定到可以使DC母線電壓保持在蓄電池浮充電壓的數(shù)值上，如果DC母線電壓下降，Delta逆變器的輸出電流將增大，以使市電輸入電流增大。因?yàn)榱魅牍β势胶恻c(diǎn)的功率大于負(fù)載需要的功率，多余的功率就通過主逆變器流入DC母線，給蓄電池充電，DC電壓恢復(fù)后，市電輸入電流將恢復(fù)為負(fù)載供電正常情況。

綜上所述，當(dāng)市電電源電壓在允許的電壓窗內(nèi)變動(dòng)時(shí)，Delta變換UPS進(jìn)行了整流、逆變兩次變換，但這與雙變換UPS系統(tǒng)中的整流、逆變兩次變換不同，雙變換UPS系統(tǒng)將100%的負(fù)載功率全部進(jìn)行兩次變換，而Delta變換UPS系統(tǒng)只變換很小的一部分功率，即市電電壓和系統(tǒng)輸出電壓之間差值相關(guān)的功率，故采用了表示差值(變量的增量)的希臘字母△d(Delta)，稱為Delta變換。

實(shí)際上，Delta變換UPS系統(tǒng)在市電輸入電壓降低和升高時(shí)進(jìn)行了兩個(gè)方向的雙變換:市電電壓降低時(shí)，從主逆變器(整流)到Delta逆變器(逆變)。市電電壓升高時(shí)，從Delta逆變器(整流)到主逆變器(逆變)。Delta變換UPS系統(tǒng)變換的功率大小與市電變動(dòng)的情況有關(guān)，一般為在±25%額定功率以內(nèi)。所以，在正常方式下主逆變器和Delta逆變器的負(fù)荷只有UPS系統(tǒng)額定功率的25%以下。但主逆變器的容量仍應(yīng)按100%額定負(fù)荷設(shè)計(jì)，因?yàn)樵谑须姽收蠒r(shí)它要承擔(dān)全部負(fù)載功率，所以在正常時(shí)的主逆變器的容量富裕量很大，過載能力很強(qiáng)。Delta逆變器不承擔(dān)全部負(fù)荷，其容量設(shè)計(jì)為額定容量的25%左右，因此Delta變換UPS的成本較低。

2.儲(chǔ)能方式

市電電源故障時(shí)，主逆變器由蓄電池供電，繼續(xù)運(yùn)行，承擔(dān)全部負(fù)載功率。此時(shí)市電輸入的接觸器1斷開，以防止主逆變器向市電電源反饋能量。由正常方式轉(zhuǎn)換到儲(chǔ)能方式的轉(zhuǎn)換時(shí)間為零，輸出電壓無中斷。因?yàn)橹髂孀兤魇冀K連接在系統(tǒng)輸出端。

3.旁路方式

當(dāng)UPS設(shè)備故障時(shí)，靜態(tài)旁路開關(guān)接通，主靜態(tài)開關(guān)斷開，市電經(jīng)靜態(tài)旁路開關(guān)直接為負(fù)載供電。此時(shí)接觸器2斷開，使UPS設(shè)備與負(fù)載斷開。

二、性能

(1)主逆變器始終連接在系統(tǒng)輸出端，調(diào)節(jié)輸出電壓，并通過Delta逆變器進(jìn)行供電回路電壓補(bǔ)償，無論有無市電，都能向負(fù)載提供高質(zhì)量的交流電源。輸出穩(wěn)壓精度、輸出電壓瞬態(tài)特性、波形失真等指標(biāo)都比較高。

(2)市電電源可用時(shí)，主逆變器和Delta逆變器與市電電源同步運(yùn)行，UPS系統(tǒng)的輸出電壓的頻率和相位始終與市電電壓鎖定。也就是說，當(dāng)市電電源作為UPS的輸入電源時(shí)，逆變器只能同步于市電電源，不能同步于內(nèi)部振蕩器或其他信號(hào)。

(3)Delta變換UPS在正常方式和儲(chǔ)能方式均能輸出正弦波電壓波形。

(4)市電電源中斷時(shí)，Delta變換UPS將轉(zhuǎn)換到儲(chǔ)能發(fā)生，負(fù)載由主逆變器繼續(xù)供電，主逆變器與負(fù)載電路的連接沒有進(jìn)行切換，因此可以與雙變換UPS一樣，向負(fù)載提供不間斷的供電。與雙變換UPS不同的是，此時(shí)主逆變器所承擔(dān)的負(fù)載發(fā)生階躍變化，可能造成系統(tǒng)輸出電壓的瞬時(shí)輕微的波動(dòng)。而雙變換UPS在轉(zhuǎn)入儲(chǔ)能發(fā)生時(shí)負(fù)載沒有發(fā)生變化。

(5)由于交流輸入電流是受Delta逆變器控制的，可以是與輸入電源同頻同相的正弦波，所以Delta逆變器的輸入功率因數(shù)可以做到接近1。因?yàn)镈elta逆變器是電流源，對(duì)負(fù)載電流呈現(xiàn)較高的輸出阻抗。負(fù)載電流中的無功電流(諧波)由主逆變器供給。

(6)當(dāng)市電可用時(shí)，主逆變器和Delta逆變器只對(duì)輸入電壓與輸出電壓的差值相關(guān)的功率進(jìn)行變換和調(diào)整，逆變器承擔(dān)的最大功率(當(dāng)輸入電壓處于上限和下限時(shí))，只有輸出功率的20%左右(相當(dāng)于輸入電壓最大波動(dòng)范圍)，所以負(fù)荷率很小，功率裕量很大;過載能力很強(qiáng)，負(fù)載電流峰值因數(shù)大。而且，輸出有功功率(kW)可以做到等于視在功率(kVA)，目前雙變換UPS還做不到這一點(diǎn)。