APCUPS电源中逆变器的重要性

   大量运行实践表明，UPS供电系统提供的逆变器电源的质量高低是影响互联网能否向广大用户提供高速，可靠，安全的365*24小时“全天候”的增值服务的关键因素之一。逆变器输出电压的质量在很大程度上决定了整个APCUPS电源系统的性能，所以逆变器的控制非常关键。UPS电源逆变器控制的基本目标是:

（1）减少输出电压的谐波畸变率，特别是在非线性负载下的总谐波畸变率；

（2）提高输出电压的稳定度，包括幅值和频率；

（3）提高系统的动态响应速度；

（4）提高系统抗过载能力和抗负载冲击能力；

（5）可多机并联运行以实现冗余式APCUPS电源供电系统。

目前，国外在UPS逆变器的数字控制方面研究的比较多，并且已经将其应用到UPS产品中去，相对而言，国内在这方面的研究比较晚，能将逆变器的数字控制技术运用到成熟的UPS电源系统中去的几乎没有。加强UPS逆变器数字化控制方面的研究，采用先进的控制方法，提高UPS电源的性能指标和可靠性，使其更具市场竞争力，这对于促进中国UPS电源产业的发展具有十分重要的现实意义。

逆变电路是将由电网交流蒸馏后的直流电压或电池电压变换成交流波的部分。UPS电源中的逆变电路属于电压型无源逆变电路。电压型逆变电路主要有以下特点：

（1）直流侧接有大电容，相当于电压源，直流电压基本无脉冲，直流回路呈现低阻抗。

（2）由于直流电压的钳位作用，交流侧电压波形为矩形波，与负载阻抗角无关,而交流侧电流波形和相位因负载阻抗角的不同而异，其波形或接近三角波，或接近正弦波。

（3）当交流侧为电感性负载时需要提供无功功率，宣流侧电容起缓冲无功能量的作用。为了给交流侧向直流侧反馈的能量提供通道，各臂都并联了反馈二极管。

（4）逆变电路从直流侧向交流侧传送的功率是脉动的，因直流电压无脉动，故传送功率的脉动是从直流电流的脉动来体现的。

UPS电源逆变电路逆变电路常用的PWM控制方式

PWM控制方式就是对逆变电路开关器件的通断进行控制，使输出端得到一系列幅值相等而宽度不等的脉冲，用这些脉冲来代替正弦波或所需要的波形。按一定的规则对各脉冲进行调制，既可改变逆变电路输出电压的大小，也可以改变输出频率。

PWM型逆变电路主要有以下特点：

（1）可以得到相当接近正弦波的输出的电压。

（2）整流电路采用二极管，可获得接近1的功率因数。

（3）只用一级可控的功率环节，电路结构较简单。

（4）通过对输出脉冲宽度的控制就可以改变输出电压，大大加快了逆变器的动态响应。

在采样控制理论中有一个重要的结论：冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。冲量即指窄脉冲的面积。效果基本相同是指环节的输出响应波形基本相同。如把个输出波形用傅立叶变换分析，则起低频段特性非常接近，仅在高频段略有差异。上述结论是PWM控制的重要理论基础。因而可以用一系列等幅而不等宽的脉冲代替正弦半波，像这样脉冲的宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的网M波形，成为SPWM。PWM逆变电路可以使输出电压、电流接近正弦波，但由于使用载波对正弦波调制,也产生了和载波有关的谐波分量。这种谐波分量的频率和幅值是衡量PW逆变电路性能的重要指标之一。