单相在线式UPS的电路分析

    单相在线式不间断电源的典型原理框图如图8-22所示。它由逆变器主电路、控制电路、驱动电路、电池组、充电器以及滤波、保护等辅助电路组成。

    图8-22    单相在线式不间断电源框图

    工作原理：当市电正常时，输入的市电经滤波器输入到有源功率因数校正整流电路PFC，使输入功率因数接近1。由PFC电路输出稳定的直流电压与电池升压电路输出电压，经二极管VD1、VD2在直流母线上并联。电池升压电路的输出电压略低于PFC整流器输出电压，所以在市电正常情况下，由PFC整流后的市电向逆变器提供能量。

    当市电出现异常情况时，PFC输出将低于电池升压输出。这时由电池升压后向逆变器提供能量，充电器停止工作。

    H形全桥式逆变器将直流母线上的400V电压逆变成220V、50Hz正弦交流电压并经输出滤波器输出。

    控制器由单片机及其他辅助电路组成，主要负责脉宽调制波的产生、输出正弦波与市电同步、UPS管理以及报警和保护。

    逆变器是UPS中重要的组成部分之一。现在都选用IGBT管作为主功率变换器的开关管，逆变器的调制频率为20kHz。由逆变控制器、H形桥式逆变器、驱动和保护电路组成。

    逆变控制器由基准正弦波发生器．误差放大器与PWM调制器构成。逆变器的输出电压、反馈信号和基准正弦波信号送到误差放大器，其输出误差信号再与20kHz三角波通过电压比较器进行比较，调制出PWM信号，如图8-23所示。但实际应用中上述功能已由单片机独立完成。

    图8-23    逆变控制器输出的PWM波形图

    图8-24    驱动电路

    硬件保护电路的主要功能是产生死区抑制时间、执行逆变器关闭、产生4个桥臂驱动信号等。PWM信号和正/负信号来自单片机，经过死区抑制时间1μs后分4路送至桥臂的驱动器。死区抑制时间的长短取决于IGBT开通和关闭速度及驱动自身的延时。

    驱动电路如图8-24所示，它由隔离电路的辅助电源和驱动器EXB840构成，完成对4个IGBT管的控制。驱动器同时带有过饱和保护的功能。

    驱动电路与GE之间的导线连接必须用双绞线，而且要尽量短，以克服驱动过程的干扰。

    图8-25为H形全桥逆变器，它由V9、V10、V11、V12构成。驱动信号来自于EXB840的输出。驱动信号真值表见表8-6，逆变器输出端电压波形如图8-23所示。

    图8-25    H形全桥逆变器

    表8-6    驱动信号真值表