德国阳光蓄电池A412/5.5SR  A412/8.5SR  A412/12SR  A412/20G5  A412/32G6  A412/65G6 A412/100A 412/180A
德国阳光蓄电池：A602-200A  A602-250A  A602-300A A620-350A A602-420A  A602-490A  A602-600A
A602-1000A A602-1200A  A602-1500A

公司宗旨是：用户至上，信誉，质量，竭诚服务。以高效率的工作方式及良好的商业道德认真对待每一位客户，真正让每一位客户无任何后顾之忧。同时，我们将不断进行技术更新，融合国际UPS技术，向广大用户提供更新，更适用的产品。

EXLDETechnologies（纽约证券交易所股票代码：EX）是全球的致力于为客户提供电能存储解决方案的高科技跨国公司。也是世界上的铅酸电池生产商及市场占有者。它是由原美国GNB电池科技公司和原美国EXIDE科技公司于2000年9月重组而成。德国阳光（Sonnenschein）电池是该公司的品牌之一。
　　EXIDETechnologiesCo名下的GNB和阳光（Sonnenschein）两大产品部分别拥有贫液式及胶体式两种先进生产工艺的独特技术，是世界上2V单体容量达3000AH的厂家，也是世界上家生产高科技阀控式密封铅酸蓄电池的厂商。专门服务于通信、广播电视、电力、金融、航空、铁路等领域。
◆公司2000年营业额达32亿美元◆11个工业电池制造厂
◆在全球89个国家和地区开展业务◆17个汽车电池制造厂
◆全球拥有21，000名雇员◆12个废旧电池回收中心
◆5个全球性商业机构
EXIDETechnologies公司荣获全球主要的质量认可证书：
◆ISO9001，9002证书
◆中国信息产业部通信设备进网许可证
◆美国UL-924证书
◆美国ANSI，IEEE，NEMA，IB-4标准
◆日本电信（NTT）进网证NQAS96-1001
◆欧共体IEC896-2：1995（一级证书）
◆澳大利亚AS4029-2和AS3902证书
　　EXIDETechnologies公司由于产品品质优异，性能可靠，已在美国、加拿大、欧共体、日本、澳大利亚等国家和地区的通信、电力、铁路、国防及航空航天等领域大量采用。在中国，电信干线以及各省市的市话、长话、移动通信、数据及无线接入网络、大型发电厂、核电站、国家输配电网络、铁路局以及其他UPS系统工程用户都信赖并广泛采用GNB或阳光（Sonnenschein）电池作为可靠的备用电源。
EXIDETechnologies公司在香港、北京、上海、深圳设有办事机构，随着公司业务的不断扩大，将会陆续在国内主要城市设立办事机构。
　　EXIDETechnologies公司已在国内主要城市建立有完善的客户服务及技术支持中心，可及时高效地满足客户的需求。

德国阳光蓄电池A512系列——强劲、可靠的UPS电池

精巧的制造技术、彻底的品质检测
*应用范围：电力供应、发电厂、电信、信号控制及远程控制、应急能源供应、数据系统、UPS、报警及保密系统、应急照明及循环场合（如：电轮椅、高尔夫球、电动棒箱）等。
*使用寿命7年以上。
*容量1.2-115安时。
*再充电时间短。
*非常低的自放电率，20℃时最长时间可存放2年。
*因气体重组低，所以损失气体很少。
*组合体使用板栅状极板。
*深度放电仍很安全。

阳光阀控式的胶体蓄电池（VRLA）采用dryfit技术。电解液固定在胶质中，能可靠应用于各种场合。
dryfitA500具有蓄电池寿命长，能量密度高，成本低等优点，它们也同样适用于循环应用场合。
技术优点：
温度20摄氏度（仍保留80%容量）、寿命7年以上。欧洲专家协会分类：一般用途。
dryfit技术：

电解液固定在胶质中，不会发生泄露。
因气体重组低，所损失气体很少。
组合体使用板状极板。
根据IATA条款，对航空、铁路和公路运输场合不作限制。
优良的循环性能。
非常低的自放率：20℃时最长可存放2年。
再充电时间短。

　关键词:无输出变压器;高频机型UPS;功率半导体

　　Research on No Output Transformer-based UPS Technology (1)

　　ZHANG Guang-ming

　　(Director of Our Editorial Committee, Beijing 100029, China)

　　only one industrial frequency transformer instead of several ones. UPS has made a great progress in miniaturization, energy conservation and environmental protection. IGBT boost rectifying technology and no output transformer-based UPS technology represent the huge advancement in UPS and they also lead the development trend of UPS technologies.

　　Keywords: No Output Transformer; High-frequency UPS; Power Semiconductor

　　2 UPS输出隔离变压器的功能

　　了解传统UPS输出隔离变压器的功能是非常重要的,因为只有当用电路设计能够完全实现其功能时,才有可能在新一代设备中替代并取消它。实际上对这个问题是存在一些误解的,诸如逆变器输出隔离变压器“有隔离的作用”、能够“抗*”、能够“缓冲负载的突变”,还能“提高UPS的可靠性”等,甚至于认为无输出变压器的UPS就不能可靠工作,好像此变压器是为了这些目的而专门设计的。持有这种看法的人或者是对UPS逆变器工作原理不太了解,或者是对隔离变压器的功能和在逆变器电路中的作用不甚了解。应该说这个变压器是工频机全桥逆变器不可分离的构成部分,而且其作用也很简单:升压和产生三相四线输出的零线。

　　2.1 输出变压器的功能之一是为单相负载提供所

　　需要的零线

　　传统双转换UPS输出变压器的一个重要功能是在UPS输出端产生为单相负载供电时所需要的中性线(通常称为零线)。

　　带输出变压器的UPS的DC/AC逆变器通常是由全桥电路组成的,如图6和图7所示。输出端必须加变压器,否则就完不成输出单相或三相四线交流电压的功能,所以此变压器应视为产生输出零线的变压器。

　　图6为单相UPS输出DC/AC逆变器主电路图,它是一个全桥逆变电路,每个桥臂有两个串联的IGBT(VT1～VT4),输出交变电压UAB由两个桥臂的中点A和B引出。

　　当VT1和VT4同时导通(VT2和VT3截止)时,由直流电压E形成的电流回路是电压E的正端—VT1—负载A端—负载B端—VT4—电压E的负端;而VT2和VT3同时导通(VT1、VT4截止)时,由直流电压E形成的电流回路是电压E正端—VT2—负载B端—负载A端—VT3—电压E的负端。如果VT1和VT4与VT2和VT3交替导通的周期是50Hz,则加在负载上的电压UAB是幅值为直流电压E的50Hz方波或者准方波,如果VT1和VT4以及VT2和VT3都以高频正弦波脉宽调制(SPWM)规律导通和截止,则负载端电压UAB是幅值可调整的正弦波。

　　值得注意的是,通常单相负载的输入电压要求有一根零线,而且这根零线在系统中(供电系统输入变压器的输出端)是要接大地的,显然,如果把图6单相电路中的A或者B任一点做输出零线接地,都会使输入电压通过导通的半导体功率器件对零线短路而立即烧毁逆变器,所以变压器T是必须要有的。

　　图7为三相UPS输出的全桥DC/AC逆变器电路图。为了满足负载必须有零线的要求,于是就增加一个输出隔离变压器T,变压器的一次侧做三角型连接,由三相全桥的三个桥臂中点做三相线电压输入,变压器次级星型连接,产生新的零线按三相四线制向负载供电。

　　这里不仅需要输出隔离变压器产生零线,为了UPS转旁路时也能正常供电,输出变压器产生的零线还必须与系统输入的零线连接在一起。

　　2.2 输出变压器的功能之二是对输出电压的匹配

　　作用

　　传统大中型UPS主回路结构采用晶闸管整流将输入的交流电整流为直流电,电池直接挂在直流母线上,当输入市电正常时,靠整流晶闸管的调节对电池充电,同时为IGBT结构的桥式逆变器供电。从系统结构可以看出,从整流到逆变的过程中,每个环节都是降压环节:晶闸管整流是为了提供恒定的直流电压而采取的一种整流方式,由于晶闸管整流要“斩掉”一部分输入电压,所以其输出电压恒定的代价是输出电压恒定在低于全波整流输出电压的某个数值上。而逆变环节同样是一个降压环节,从可控整流输入来的直流电在通过逆变器逆变出正弦交流电的过程中通常采用的是脉宽调制(PWM)方法,其结果同样是输出电压等级的再次降低。正是由于上述的原因,在此种结构的UPS逆变器中,输出变压器起着电压匹配和提升的作用,将逆变器输出的电压升至到合理的输出范围。

　　在实际应用中,输出变压器通常采用图8的接法,变压器初级是三角型,对于没有升降压作用的隔离变压器,三个初级线圈的电压都是380V,次级是星型,三个次级线圈的电压都是220V,那么初次级线圈的匝比应该是:N1:N2=1:0.577。

　　当要求输出相电压为稳定的220V时,变压器原边的峰值电压(即直流电压E)应该是

　　220V×1.414×1.732=538.8V

　　考虑到逆变器PWM工作方式,为逆变器供电的直流电压要高于变压器原边的峰值电压,最小极限值通常取变压器原边峰值电压1.2倍左右,即538.8V×1.2=646.56V。

　　但是,当考虑输入电压下限变化10%时,输入三相线电压全波整流的直流电压的理论值是380V×1.414×0.9=483V。

　　实际上考虑到AC/DC转换过程的降压因素,大中型UPS的电池(直接跨接在直流母线上)通常配置32～34节,额定电压为384～408V,浮充电压(即AC/DC变换后的直流母线电压)为432～459V,电池放电下线电压为340～362V。

　　UPS直流母线电压的下限值(340～362V)与输出电压要求的变压器原边的峰值电压(646.56V)之间的差别应该由输出变压器采用升压方法来解决,所以,输出变压器的升压比应该是:646.56V/(340～362V),即1.9～1.78。也就是说,输出变压器的实际匝比应该是:1:1.9或1:1.78。

　　以上数据是按一般情况推算的,实际情况与不同的电路结构形式有直接的关系,输出变压器的参数和接法也不尽相同,但不管电路差别有多大,输出变压器总是通过原付边匝比的变化起着匹配逆变器输入电压与UPS输出电压的作用。

　　2.3 输出变压器是隔离变压器,但在系统中没有隔

　　离功能

　　在UPS供电系统中,UPS设备的一个至关重要的功能是当输出过载或者UPS逆变器故障时,自动转静态旁路供电,另外,在系统中还设置了维护旁路,当UPS需要维护时可手动转维护旁路向负载供电。执行这两个操作时,都是由旁路输入三相四线电压直接向负载供电,所以系统的零线与负载端的零线必须短接在一起。这就决定了带输出变压器的UPS的变压器次级新产生的零线必须连接到输入供电系统的零线上,如图9所示。也就是说,UPS机内的变压器没有供电系统隔离的功能,如果系统存在零-地电压差较大的问题,UPS机内的逆变器输出变压器对此电压差是无能为力的。

　　在实际应用中，当零-地电压差过大而需要降低时，就必须额外配置专门的隔离变压器，如图10和图11所示

DS30系列UPS采用PIC17C43微处理器作为其核心控制单元,内部集成交流正弦波发生器,与其它微处理器相比,具有高性能、低功耗的优点。该微处理器中的PWM单元控制UPS逆变器,使其输出正弦波形电压。不论是UPS内部故障还是所连接的负载故障,都将在微处理器中进行记录和判断,然后根据故障类型来判断是否需要完全关闭逆变器。逆变器输出的电压、电流值通过微处理器进行监测,并实时根据直流母线电压偏差及负载变化情况来进行调整。该微处理器控制所有模块的时钟,保持各模块工作步调一致,包括蓄电池直流升压单元、自由调整单元、逆变器控制单元、反馈单元等。微处理器通过“过零”检测,使UPS输出电压和相位始终跟踪输入市电电源的电压和相位,以确保UPS的逆变器与旁路市电之间进行安全、可靠的转换。

　　4 系统的硬件电路

　　(1)微处理器

　　图4电路为典型的UPS模拟控制电路。使用微处理器后,电路设计大为简化,图中的直流偏移调整电路、误差放大电路、PWM驱动电路能够通过微处理器中的软件来实现和完成。因此,在整个电路设计和调整时,只需通过改变微处理器中的程序,而不需要调整硬件电路。另外,控制电路中不需要单独的正弦波发生器,正弦波发生器嵌入在微处理器中。

　　通过改变微处理器中的反馈方式和程序,使UPS可以适应不同的负载类型,即负载功率因数可达-1～1。与模拟滤波器相比,数字滤波也是微处理器的另一大优势,明显减少了元器件和体积。

　　(2)输入电源的检测

　　UPS系统根据输入电压值的等级决定其输出电压的等级,当UPS检测到输入电压为120V时,它的输出电压值为120V;当输入电压为240V时,它的输出电压值为240V。

　　(3)输入电源的保护

　　输入滤波器为UPS系统提供了输入电源保护,将UPS与市电电网进行隔离。电路的主要元件为MOV(压敏电阻)，它能有效地抑制电网中的电压尖峰和浪涌，同时对电网中的谐波也起到一定的抑制作用。共模滤波器能够防止由于功率开关电路产生的噪声进入市电电网中，输入滤波电路如图5所示。

　　一台好的UPS,它的EMI/RFI滤波和尖峰/浪涌保护电路设计显得尤其重要,输入滤波器的性能好坏主要依据电路的屏蔽、接地及电路布局来达到预期要求。

　　(4)功率因数校正及整流

　　输入滤波器输出电压直接送入到功率因数校正单元(PFC),PFC电路首先通过全波整流后进行升压变换,得到可调的直流母线电压(DC BUS)。PFC控制电路有两路内反馈组成,一路内反馈是电流反馈,它迫使输入电流与输入电压的波形和相位一致,使得整个系统的输入功率因数很高;另一路内反馈是PFC输出直流电压反馈,根据调整输入电流的大小来调整调输出电压。PFC单元的同步时钟来自于微处理器。

　　由于功率开关管固有特性的原因,开关电源设备功率因数较低。这主要是因为电源电路作为负载,它得到的电流都在电压波形尖峰时间点左右,电流波形为窄脉冲形式,电流峰值因数增加了,同时也减少了电源设备从市电电网抽取电流。因此,功率因数校正单元增加了市电电源的利用率,减少对电网的*。

　　以下举例说明UPS的PFC可以增加它的带载能力:

　　电源输入为120V±10%,额定电流20A,降额20%,UPS的输入功率因数可达0.95,效率为70%,负载为工作站,其功率达到900W,功率因数为0.65,问:额定输出电流为20A,输出容量为1400VA的UPS能否正常工作?

　　负载的视在功率

　　从以上的计算可见,工作站所需视在功率低于1400VA;从输入功率可知,将输入功率以最小输入电压值计算得到12.5A的电流,而输入可用电流为16A,所以UPS的输入电流也能达到要求,因此UPS容量能够符合要求。如果UPS的输入功率因数为0.65时,所需输入电流为18.3A,则超出了输入电流的可用范围。

　　(5)蓄电池充电及升压电路

　　直流母线电压高于40V时,蓄电池充电电路开始工作,如果直流母线电压降低到40V以下时,蓄电池充电电路立即关闭。另一种情况是在UPS系统由蓄电池供电时,充电电路同样也会关闭。蓄电池升压电路将48V蓄电池直流电压升压到360V,此电压值比直流母线正常电压值要低一点,其原因是,UPS输入市电电源工作正常时,直流母线上的电能主要由市电电源提供。

　　UC3825控制芯片是蓄电池直流升压电路的核心,内部集成了驱动保护电路,它在高频开关电源设备中的应用较为广泛。过流保护电路通过一个电压阈值为1V的限流比较器,可以与TTL电平兼容的关断端口来实现。

　　(6)直流母线电压(DC BUS)

　　在正常情况下,380V直流母线电压来自于市电电源,在市电不正常的情况下,来自于蓄电池直流升压电路。

　　(7)自由调整电路

　　自由调整电路输出一个两倍于直流母线电压值的方波,其工作频率为100kHz,方波周期占空比约为45%。由于UC3825的工作频率高、功耗低,非常适合作为自由调整电路的控制核心。

　　自由调整电路的输出电压直接送入全桥逆变器的直流母线,其输出电压大小直接控制着逆变器的输出电压等级。通过继电器控制使输出直流电压幅值是前者的两倍,则逆变器输出交流电压也同样是前者的两倍,这样就实现了逆变器输出电压等级的变换。自由调整电路的控制电路时钟信号由微处理器提供,当微处理器时钟丢失时,采用自由调整电路的内部控制电路时钟。

　　(8)逆变器和输出滤波

　　逆变器的输入是从自由调整电路的输出方波经过整流、滤波后提供的,如图2所示。PIC17C43微处理器控制着逆变器,其工作频率为25MHz。全桥逆变器的输出是由一系列方波脉冲列组成,方波的频率为25kHz,周期占空比与正弦波形相一致。经过输出滤波后,一系列的方波脉冲列滤波成光滑的正弦波形。全桥逆变器的缓冲电路,将输出端的尖峰电压通过功率管中的二极管返回到逆变器的直流母线上,这样就明显地降低了对滤波电容的冲击。电路中的电感L1、L2起到抑制纹波的作用。

　　(9)硬件保护及IGBT驱动

　　微处理器PIC17C43通过硬件保护及驱动电路控制着逆变器功率管IGBT。绝缘栅双极性晶体管(IGBT)的导通电阻比MOSFET管要低,所以更适合应用于全桥逆变器中。尽管IGBT功率管的开通时间比MOSFET功率管长一些,但是由于PWM的工作频率低(25kHz),IGBT的开通时间对PWM工作不会有影响。微处理器与硬件保护及驱动电路连接的信号控制着逆变器的工作,它们的功能分别为:

　　ENABLE——逆变器驱动信号的使能信号。

　　A FAULT——高于ENABLE优先级,通过软件进行复位,使得硬件重新工作。A FAULT也可从全桥逆变器中直接得到,这样可以在逆变器发生故障时,尽可能快的关闭逆变器功率管。因为逆变器发生严重故障时,硬件电路比微处理器软件反应更快,能够更好的保护功率管IGBT。

　　POS_NEG——控制逆变器输出为正极性还是负极性模式。极性模式已经被固定在硬件保护电路中,同时在硬件电路中也设定了IGBT工作时的硬死区电路。

　　(10)输出检测电路

　　逆变器输出交流正弦波反馈电路采用了8位模/数转换器,它能够与微处理器直接相连,实现了对输出电压、电流进行检测。输出电压经过采样、光电隔离、调整后送入模/数转换器,输出电流通过电流互感器进行采样后送入模/数转换器。

　　通过对逆变器输入电压、电流的校正来调整输出电压的波形,输出电压在每半个周期内微处理器采样32次,通过处理后实时的对逆变器输出电压波形进行调整。

　　功率因数校正除了利用输出反馈信号外,还需要过零检测信号。逆变器输出电压波形与过零检测信号进行比较后,作为微处理器时钟信号的基准。过零检测信号来自市电电源输入,微处理器检测到过零信号后便能得出市电电源的频率和相位,并且利用市电电源的频率和相位信号产生与其一致的正弦波形

北京盛通力源科技有限公司，主要经营UPS电源、蓄电池。所有产品，均开17％增值发票。 主推UPS电源品牌； 山特UPS电源 、 艾默生电源、 APC电源、 梅兰日兰、 蓄电池； 阳光蓄电池、 汤浅蓄电池、 松下蓄电池、 蓄电池、 奥克松蓄电池、 OTP蓄电池、 大力神蓄电池、