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具有功率因数校正的高效直流UPS变换器设计

发布时间：2023-03-19 04:36:02 来源：文档文库

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具有功率因数校正的高效直流UPS变换器设计
张恩利，侯振义
(空军工程大学电讯工程学院，陕西西安710077）

1引言
在以往的DCUPS变换器中，不同程度地存在以下几方面的缺点：功率因数低，输出电压调节能力差，输入电压和电池之间无隔离，电池电流的低频谐波成分高，输入电流和效率都是储能电容电压的函数。
本文所提出的变换器能够有效地克服上述缺点，它采用一种简单的结构将功率因数校正器，DC/DC变换器和电池充电级结合起来，这样，不仅可以提高功率因数，加快输出电压调节速度，增强电池的后备能力，而且使其具有暂时掉电或暂时间断供电时的快速响应能力，同时还具有多输出功能，整机效率高等优点。
2变换器工作原理
图1所示为本文所提出的变换器的电路结构框图，它由两个模块（主模块和辅助模块）和电池充电器构成。

图1变换器的电路框图

主模块是功率因数校正器，它为变换器提供正弦输入电流。辅助模块为DC/DC变换器，它不仅具有输出电压的快速调节能力和多输出功能，而且在市电正常的情况下，电池充电器能为电池提供充电电流。
2.1电路分析
如图2所示，主电路模块为一个反激式变换器，它通过整流器与交流输入相连，其输出由两个串联电容C1，C2组成，其中C1和负载并联，作为整个变换器的输出；而C2则作为储能元件。辅助模块同样为反激式变换器，它从电容C2中吸收能量，从而保证输出电压具有快速调节的能力，同时，还可以在市电不正常时保持输出电压稳定。由于变换器中电容C1，C2所处的位置使能量只经过单次处理，因而整个变换器的效率变得很高。

图2变换器电路图
主模块和辅助模块的控制级虽然各自独立工作，但是都和各自的无效时间同步，从而确保能量正确地传送到负载。此外，充电器的控制级和两个模块也相互独立，可以在负载电流固定的条件下工作。
无论主模块工作在连续模式或是不连续模式下，都可以获得较高的功率因数。而具体的工作模式还要根据负载的特性和等级来确定。辅助电路也可以工作在两种模式下，但是，在选择工作模式时一定要仔细，因为，它总是在市电不正常时

本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/c21a7dbaa617866fb84ae45c3b3567ec112ddc57.html