在UPS 中使用的功率器件有雙極型功率晶體管、功率MOSFET、可控硅和IGBT,IGBT 既有功率MOSFET易于驅(qū)動(dòng)、控制簡(jiǎn)單、開(kāi)關(guān)頻率高的優(yōu)點(diǎn),又有功率晶體管的導(dǎo)通電壓低,通態(tài)電流大的優(yōu)點(diǎn)、使用IGBT 成為UPS 功率設(shè)計(jì)的首選,只有對(duì)IGBT的特性充分了解和對(duì)電路進(jìn)行可靠性設(shè)計(jì),才能發(fā)揮IGBT 的優(yōu)點(diǎn)。本文介紹UPS中的IGBT 的應(yīng)用情況和使用中的注意事項(xiàng)。
IGBT在UPS中的應(yīng)用情況
絕緣柵雙極型晶體管IGBT是一種MOSFET 與雙極晶體管復(fù)合的器件。它既有功率MOSFET易于驅(qū)動(dòng)、控制簡(jiǎn)單、開(kāi)關(guān)頻率高的優(yōu)點(diǎn),又有功率晶體管的導(dǎo)通電壓低,通態(tài)電流大,損耗小的顯著優(yōu)點(diǎn)。據(jù)東芝公司資料,1200V/100A 的IGBT 的導(dǎo)通電阻是同一耐壓規(guī)格的功率MOSFET 的1/10,而開(kāi)關(guān)時(shí)間是同規(guī)格GTR 的1/10。由于這些優(yōu)點(diǎn),IGBT廣泛應(yīng)用于不間斷電源系統(tǒng)(UPS)的設(shè)計(jì)中。這種使用IGBT的在線(xiàn)式UPS具有效率高,抗沖擊能力強(qiáng)、可靠性高的顯著優(yōu)點(diǎn)。
UPS主要有后備式、在線(xiàn)互動(dòng)式和在線(xiàn)式三種結(jié)構(gòu)。在線(xiàn)式UPS 以其可靠性高,輸出電壓穩(wěn)定,無(wú)中斷時(shí)間等顯著優(yōu)點(diǎn),廣泛用于通信系統(tǒng)、稅務(wù)、金融、證券、電力、鐵路、民航、政府機(jī)關(guān)的機(jī)房中。本文以在線(xiàn)式為介紹對(duì)象,介紹UPS中的IGBT的應(yīng)用。
圖1 為在線(xiàn)式UPS 的主電路,在線(xiàn)式UPS 電源具有獨(dú)立的旁路開(kāi)關(guān)、AC/DC 整流器、充電器、DC/AC 逆變器等系統(tǒng),工作原理是:市電正常時(shí)AC/DC 整流器將交流電整流成直流電,同時(shí)對(duì)蓄電池進(jìn)行充電,再經(jīng)DC/AC 逆變器將直流電逆變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)正弦波交流電,市電異常時(shí),電池對(duì)逆變器供電,在UPS 發(fā)生故障時(shí)將輸出轉(zhuǎn)為旁路供電。在線(xiàn)式UPS輸出的電壓和頻率最為穩(wěn)定,能為用戶(hù)提供真正高質(zhì)量的正弦波電源。

b.整流器AC/DC
c.充電器
d.DC/AC 逆變器
