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、控制簡單、開關(guān)頻率高的優(yōu)點,又有功率晶體管的導通電壓低,通態(tài)電流大的優(yōu)點、使用IGBT 成為UPS 功率設(shè)計的首選,只有對IGBT的特性充分了解和對電路進行可靠性設(shè)計,才能發(fā)揮IGBT 的優(yōu)點。本文介紹UPS中的IGBT 的應(yīng)用情況和使用中的注意事項。
IGBT在UPS中的應(yīng)用情況
絕緣柵雙極型晶體管IGBT是一種MOSFET 與雙極晶體管復合的器件。它既有功率MOSFET易于驅(qū)動、控制簡單、開關(guān)頻率高的優(yōu)點,又有功率晶體管的導通電壓低,通態(tài)電流大,損耗小的顯著優(yōu)點。據(jù)東芝公司資料,1200V/100A 的IGBT 的導通電阻是同一耐壓規(guī)格的功率MOSFET 的1/10,而開關(guān)時間是同規(guī)格GTR 的1/10。由于這些優(yōu)點,IGBT廣泛應(yīng)用于不間斷電源系統(tǒng)(UPS)的設(shè)計中。這種使用IGBT的在線式UPS具有效率高,抗沖擊能力強、可靠性高的顯著優(yōu)點。
UPS主要有后備式、在線互動式和在線式三種結(jié)構(gòu)。在線式UPS 以其可靠性高,輸出電壓穩(wěn)定,無中斷時間等顯著優(yōu)點,廣泛用于通信系統(tǒng)、稅務(wù)、金融、證券、電力、鐵路、民航、政府機關(guān)的機房中。本文以在線式為介紹對象,介紹UPS中的IGBT的應(yīng)用。
圖1 為在線式UPS 的主電路,在線式UPS 電源具有獨立的旁路開關(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AC/DC 整流器將交流電整流成直流電,同時對蓄電池進行充電,再經(jīng)DC/AC 逆變器將直流電逆變?yōu)闃藴收也ń涣麟?,市電異常時,電池對逆變器供電,在UPS 發(fā)生故障時將輸出轉(zhuǎn)為旁路供電。在線式UPS輸出的電壓和頻率最為穩(wěn)定,能為用戶提供真正高質(zhì)量的正弦波電源。
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b.整流器AC/DC
c.充電器
d.DC/AC 逆變器
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